《有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡》.ppt

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有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡,1.什么是物體的平衡狀態(tài)？,物體在共點(diǎn)力的作用下，如果保持靜止或者做勻速直線運(yùn)動(dòng)，我們就說這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)。,2.在共點(diǎn)力作用下，物體的平衡條件是什么？,F合=0,,OA為輕質(zhì)桿，求繩AB上的拉力,若考慮OA的重力,一、轉(zhuǎn)動(dòng)平衡,１、力可以使物體轉(zhuǎn)動(dòng)：,（１）門轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，門上各點(diǎn)繞門軸做圓周運(yùn)動(dòng)。,（２）電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片上各點(diǎn)都沿圓周運(yùn)動(dòng)，圓周的中心在同一直線上。,２、轉(zhuǎn)動(dòng)軸：物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，各點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心的連線。,３、轉(zhuǎn)動(dòng)平衡：一個(gè)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體，在力的作用下，如果保持靜止（或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)），我們稱這個(gè)物體處于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀態(tài)。,４、物體的平衡狀態(tài)：包括保持靜止、勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)這三種狀態(tài)。,力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用跟什么因素有關(guān)？,舉例1,,力越大，力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用越大,演示２,,力和轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離越大，力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用越大,演示３,力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用與轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力的作用點(diǎn)的距離沒有必然關(guān)系,,即力臂,力臂：從轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力的作用線的垂直距離。,※力臂的找法一軸：即先找到轉(zhuǎn)動(dòng)軸；二線：找到力的作用線；三垂直：從轉(zhuǎn)軸向力的作用線作垂線,示例：如圖表示有兩個(gè)力F1和F2作用在杠桿上，杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸過O點(diǎn)垂直于紙面，求F1和F2對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的力臂？,,,,L1,L2,練習(xí)3：均勻正方形，邊長(zhǎng)為a，可繞過C點(diǎn)的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，重力的力臂多大？在A點(diǎn)施力，如何使力臂最大？如何使力臂最小？力臂能否大于作用點(diǎn)到軸的距離？,練習(xí)4：均勻桿重為G，用水平力F拉住，（1）畫出F和G的力臂，（2）寫出其表達(dá)式，（3）當(dāng)?增大時(shí)，它們的力臂各如何變化？,決定物體轉(zhuǎn)動(dòng)效果的兩個(gè)因素：1.力的大小；2.力臂。,,力和力臂的乘積越大，力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用就越大,,力矩,為反映力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用大小而引入力矩的概念．,五、力矩(M)：1.定義：力F和力臂L的乘積叫做力對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的力矩。,2.定義式：,M=FL,3.單位：Nm讀作“牛米”注：Nm作為功的單位，叫做焦耳（J），Nm作為力矩的單位不能叫做焦耳（J）,4.物理意義：力矩是表示力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用的物理量。,力矩越大，力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用就越大；力矩為零，力對(duì)物體不會(huì)有轉(zhuǎn)動(dòng)作用。,力矩總是對(duì)某一轉(zhuǎn)軸而言的，對(duì)不同的轉(zhuǎn)軸，同一個(gè)力的力臂不同，力矩也不同。,練習(xí)5：已知：AB＝BO＝OC＝CD＝2m，F(xiàn)1＝3N，F(xiàn)2＝1N，F(xiàn)3＝2.5N，F(xiàn)4＝4N，F(xiàn)5＝3N，F(xiàn)6＝5N，F(xiàn)1與桿成60?角，F(xiàn)2與桿成30?角，F(xiàn)5與桿成45?角，F(xiàn)6與桿成45?角，求各力的力矩大小。,（5）力矩的方向物體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)有兩個(gè)不同的轉(zhuǎn)向，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．,練習(xí)6：判斷前面練習(xí)1中各力矩的方向，計(jì)算順時(shí)力矩之和及逆時(shí)針力矩之和。,練習(xí)7：試判斷F1、F2的力矩方向,練習(xí)8：半徑為R＝10cm的圓柱體放在傾角為30?的斜面上，重為G＝100N，水平拉力F＝50N，拉住圓柱體的最高點(diǎn)，求：重力和拉力的力矩，并說出它們的方向。,練習(xí)9：均勻桿長(zhǎng)8m，重320N，求重力矩。,一直角尺可繞過A點(diǎn)垂直紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，直角尺AB邊的長(zhǎng)度為30cm,BC邊的長(zhǎng)度為40cm，F(xiàn)1=F2=F3=10N,F1⊥BC，F(xiàn)2⊥AC，F(xiàn)3沿著BC的方向(如圖)，則此三個(gè)力對(duì)軸A的力矩M1=，M2=，M3=；其中使直角尺向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩有，使直角尺向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩有，試判斷尺能否平衡？,4Nm,5Nm,3Nm,M1,,M2、M3,鞏固練習(xí),杠桿的平衡條件是什么？能否用力矩來表示？,注意：力矩是表示力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用的物理量，物體轉(zhuǎn)動(dòng)方向通常認(rèn)為有順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)，使物體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩通常表示為M順，使物體逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩通常表示為M逆。,杠桿平衡時(shí)：,M順=M逆（杠桿的平衡只是兩個(gè)力矩的平衡）,拓展三個(gè)力矩平衡時(shí)：,M順=M逆,一般的有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件,2＊23＊4,2＊23＊4,3＊23＊4,4＊2,3＊2,2＊4,結(jié)論：使力矩盤沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和等于使力矩盤沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和。即M順=M逆,例題：如圖，質(zhì)量分布均勻的OA橫梁重80N，可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)橫梁處在水平靜止?fàn)顟B(tài)，所掛物體重100N，θ=300。求繩BA上的拉力。（設(shè)OA長(zhǎng)為L(zhǎng)),解：,以處于平衡的OA桿為研究對(duì)象O點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)軸受力分析如圖所示F1、F2、F3的力臂分別為L(zhǎng)、1/2L、1/2LM順=M1+M2M逆=M3根據(jù)力矩的平衡條件M順=M逆可得M1+M2=M3F1＊L+F2＊1/2L=F3＊1/2L代入數(shù)據(jù)解方程得：F3=280N,解題步驟：,１、確定研究對(duì)象,２、找到轉(zhuǎn)動(dòng)軸,３、受力分析,４、找力臂,５、判斷各力矩是M順還是M逆,６、列力矩平衡方程,７、代入數(shù)據(jù)解方程,