第4节　力矩的平衡条件(精品).ppt

人教版高中物理选修人教版高中物理选修人教版高中物理选修人教版高中物理选修2-22-2第一章第一章第一章第一章 物体的平衡物体的平衡物体的平衡物体的平衡王 敬 文亳州一中南校4.力矩的平衡条件力矩的平衡条件 单击此处编辑母版副标题样式单击此处编辑母版副标题样式 如图所示为一双扇门，请问，如图所示为一双扇门，请问，为什么门的为什么门的把手把手装在门的边沿而不是装在门的中间呢？装在门的边沿而不是装在门的中间呢？如图所示，用板手拧螺丝，请问把手放在板手如图所示，用板手拧螺丝，请问把手放在板手的不同位置所用的力是否相同？为什么？的不同位置所用的力是否相同？为什么？亳州一中南校亳州一中南校 问题引入问题引入OOFrFrOFr 力对物体的转动效果不仅与力的大小有关，而力对物体的转动效果不仅与力的大小有关，而且与力到转轴的距离有关且与力到转轴的距离有关。1.力臂力臂转动轴到力的作用线的垂直距离转动轴到力的作用线的垂直距离。2.力矩力矩力和力臂的乘积力和力臂的乘积。3.单位单位 牛牛米米（N m）亳州一中南校亳州一中南校 一、力一、力 矩矩亳州一中南校亳州一中南校 如图所示为一双扇门，请问，为什么门的把手如图所示为一双扇门，请问，为什么门的把手装在门的边沿而不是装在门的中间呢装在门的边沿而不是装在门的中间呢？如图所示，用板手拧螺丝，请问把手放在板手如图所示，用板手拧螺丝，请问把手放在板手的不同位置所用的力是否相同？为什么？的不同位置所用的力是否相同？为什么？亳州一中南校亳州一中南校 一、力一、力 矩矩 如图所示，转盘可以绕轴如图所示，转盘可以绕轴O 转动，在盘上有两点受到转动，在盘上有两点受到力力F 和和F 的作用，的作用，12 合力矩为合力矩为F1F2 r2 r1则产生的力矩为则产生的力矩为 我们规定：使物体沿逆时针方向转动的力矩为我们规定：使物体沿逆时针方向转动的力矩为正，沿顺时针方向转动的力矩为负。正，沿顺时针方向转动的力矩为负。亳州一中南校亳州一中南校 二、有固定转动轴的物体的平衡条件二、有固定转动轴的物体的平衡条件 讨论：讨论：绕定轴转动的绕定轴转动的平衡条件平衡条件是是：合力矩为零，合力矩为零，或者说力矩的代数和为零。，或者说力矩的代数和为零。（3）若若 ，则则 M=0，转盘将保持静止转盘将保持静止或匀速转动。这种状态称为或匀速转动。这种状态称为平衡状态平衡状态。（2）若若 ，转盘将沿逆时针方向转动；转盘将沿逆时针方向转动；（1）若若 ，转盘将沿顺时针方向转动；转盘将沿顺时针方向转动；亳州一中南校亳州一中南校 二、有固定转动轴的物体的平衡条件二、有固定转动轴的物体的平衡条件亳州一中南校亳州一中南校有固定转动轴的物体的平衡条件是有固定转动轴的物体的平衡条件是力矩的代数和等于零。力矩的代数和等于零。即，即，总结：总结：作用在物体上的几个力的合力矩为零的情形叫做作用在物体上的几个力的合力矩为零的情形叫做力矩的平衡。力矩的平衡。二、有固定转动轴的物体的平衡条件二、有固定转动轴的物体的平衡条件30BAO.例例1 如如图图所所示示，灯灯重重20 N，用用重重量量不不计计的的水水平平可可转转动动杆杆 BO 和和细细绳绳 AO 悬悬吊吊起起来来，AO 与与水水平平杆杆的的夹夹角角为为30，求细绳的拉力求细绳的拉力。GlFr 分分析析：以以杆杆BO为为研研究究对对象象，B为为转转轴轴，由由于于B点点的的作作用用力力通通过过转转轴轴，所所以以不不产产生生力力矩矩。因因此此，灯灯的的重重力力G产产生生顺顺时时针针方方向向的的力力矩矩，细细绳绳的的拉拉力力F产产生生逆时针方向的力矩，合力矩为零。逆时针方向的力矩，合力矩为零。解：解：由力矩的平衡条件得由力矩的平衡条件得F r=G lF=2G=220 N=40 N亳州一中南校亳州一中南校例题讲解：例例2 如如图图所所示示为为简简易易起起重重机机的的示示意意图图，均均匀匀钢钢管管制制成成的的起起重重臂臂长长 l=4.0 m，重重G1=1.0103 N，物物重重G2=1.0 103 N。若若钢钢索索跟跟起起重重臂臂垂垂直直，重重物物与与起起重重臂臂都都处处于于平平衡衡状状态态，求钢索中的拉力求钢索中的拉力F。分分析析：F 对对转转动动轴轴产产生生逆逆时时针针方方向向的的力力矩矩，G1 和和 G2 对对转转动动轴轴产产生生顺顺时时针方向的力矩，合力矩为零。针方向的力矩，合力矩为零。解：解：由力矩的平衡条件得由力矩的平衡条件得亳州一中南校亳州一中南校例题讲解：亳州一中南校亳州一中南校 例例3 如如图图所所示示，质质量量为为m的的均均质质木木杆杆，上上端端可可绕绕固固定定水水平平光光滑滑轴轴O转转动动，下下端端搁搁在在木木板板上上，木木板板置置于于光光滑滑水水平平地地面面，棒棒与与竖竖直直线线成成45角角，棒棒与与木木板板间间的的动动磨磨擦擦因因数数为为0.5为使木板向右做匀速运动，求水平拉力为使木板向右做匀速运动，求水平拉力F等于多少？等于多少？亳州一中南校亳州一中南校例题讲解：亳州一中南校亳州一中南校由动摩擦力公式得由动摩擦力公式得 解以上两式得解以上两式得 以木板为研究对象，水平方向受两个力，分别是拉力以木板为研究对象，水平方向受两个力，分别是拉力F F和摩擦力和摩擦力F F1 1 ，由于匀速拉出，由力的平衡条件得，由于匀速拉出，由力的平衡条件得F=FF=F1 1 所以拉力所以拉力:例题讲解：解析：解析：以杆以杆OBOB为研究对象，以为研究对象，以O O为轴，列力矩平衡方程得为轴，列力矩平衡方程得 亳州一中南校亳州一中南校 4.如如图图所所示示,一一根根轻轻质质木木棒棒AO,A端端用用光光滑滑铰铰链链固固定定于于墙墙上上,在在O端端下下面面吊吊一一个个重重物物,上上面面用用细细绳绳BO系系于于顶顶板板上上,现现将将B点点逐逐渐渐向向右右移移动动,并并使使棒棒AO始始终终保保持持水水平平,则则下下列列判断中正确的是判断中正确的是()A.BO绳上的拉力大小不变绳上的拉力大小不变 B.BO绳上的拉力先变大后变小绳上的拉力先变大后变小 C.BO绳上的拉力对轻杆的力矩先变大后变小绳上的拉力对轻杆的力矩先变大后变小 D.BO绳上的拉力对轻杆的力矩不变绳上的拉力对轻杆的力矩不变亳州一中南校亳州一中南校例题讲解：亳州一中南校亳州一中南校 5.两两个个可可视视为为质质点点的的小小球球a和和b,用用质质量量可可忽忽略略的的刚刚性性细细杆杆相相连连,放放置置在在一一个个光光滑滑的的半半球球面面内内,如如图图所所示示.己己知知小小球球a和和b的的质质量量之之比比为为 ,细细杆杆长长度度是是球球面面半半径径的的 倍倍.两两球球处于平衡状态时处于平衡状态时,细杆与水平面的夹角是细杆与水平面的夹角是()亳州一中南校亳州一中南校A.45O B.30O C.22.5O D.15O 例题讲解：亳州一中南校亳州一中南校OFr 力对物体的转动效果决定于力对物体的转动效果决定于力矩力矩。一、力矩一、力矩力和力臂的乘积力和力臂的乘积。亳州一中南校亳州一中南校课堂小结：二、力矩的平衡二、力矩的平衡 1.平衡状态：物体平衡状态：物体保持静止或匀速转动的状态。保持静止或匀速转动的状态。2.平衡条件：力矩的代数和等于零。平衡条件：力矩的代数和等于零。即，即，同学们，再见！同学们，再见！联系信箱联系信箱：亳州一中南校亳州一中南校 王王 敬敬 文文