高中物理《B 有固定转动轴物体的平衡》微课精讲+知识点+教案课件+习题

班班通教学系统 2023-02-12

语文	数学	英语	物理	化学
生物	史地	政治	道德与法治
美术	音乐	科学	全部课程 ↓

知识点：

有固定转轴物体的平衡

1、转动平衡：静止或匀速转动。

2、有固定转轴物体的平衡条件：合力矩为零，即 ∑M＝0或M_顺时针＝M_逆时针

3、解答有固定转轴物体平衡条件问题时的注意事项：

① 在有固定转轴物体平衡条件中，所有力的力臂均针对同一转轴。

② 在解答有固定转轴物体平衡时，对其进行受力分析，作用点的位置要找准，力臂计算是关键。转轴处的力可以回避。

③ 使物体转动的最小力，就是寻找最大的力臂，最大力臂就是此力作用点到转轴的距离。

④ 有固定转轴物体平衡条件与共点力作用下物体平衡条件是一致的。所以对有一些物体平衡的问题可有两种解法。

将两个平衡条件合在一起：

视频教学：

练习：

1．如图1-50所示是单臂斜拉桥的示意图,均匀桥板ao重为G,三根平行钢索与桥面成30°,间距ab=bc=cd=do,若每根钢索受力相同，左侧桥墩对桥板无作用力，则每根钢索的拉力大小是（）。[来源:Z*xx*k.Com]

(A)G (B)G∕6

(C)G∕3 (D)2G∕3

解答设aO长为4L，每根钢索受力为T，以O点为转轴，由力矩平衡条件得

，

解得。

本题的正确选项为（D）。

2．图1-51为人手臂骨骼与肌肉的生理结构示意图，手上托着重量为G的物体，（1）在方框中画出前臂受力示意图（手、手腕、尺骨和挠骨看成一个整体，所受重力不计，图中O点看作固定转动轴，O点受力可以不画）．（2）根据图中标尺估算出二头肌此时的收缩力约为．

解答前臂的受力如图1-52所示，以O点为转轴，由力矩平衡条件得

，

其中N=G，可得 F=8G。

本题的正确答案为“8G”。

3．如图1-53所示，直杆OA可绕O轴转动，图中虚线与杆平行．杆的A端分别受到F₁、F₂、F₃、F₄四个力作用，它们与OA杆在同一竖直平面内，则它们对O点的力矩M₁、M₂、M₃、M₄的大小关系是（）。

(A)M₁＝M₂＞M₃＝M₄

(B)M₁＞M₂＞M₃＞M₄

(C)M₂＞M₁＝M₃＞M₄

(D)M₁＜M₂＜M₃＜M₄

解答把四个力都分解为垂直于OA方向和沿OA方向的两个分力，其中沿OA方向的力对O点的力矩都为零，而垂直于OA方向的力臂都相等，所以四个力的力矩比较等效为垂直方向的力的比较。从图中不难看出力大小关系为F_2⊥>F_1⊥=F_3⊥>F_4⊥，所以力矩大小关系为M₂>M₁=M₃>M₄。

本题的正确选项为（C）。

[来源:Zxxk.Com]

4．如图1-54所示的杆秤，O为提扭，A为刻度的起点，B为秤钩，P为秤砣，关于杆秤的性能，下述说法中正确的是（）。

(A)不称物时，秤砣移至A处，杆秤平衡

(B)不称物时，秤砣移至B处，杆秤平衡

(C)称物时，OP的距离与被测物的质量成正比

(D)称物时，AP的距离与被测物的质量成正比

解答当不称物体时，秤砣应在零刻度线，即在A点，此时对O点的力矩平衡，设杆秤本身的重为G₀，重心离开O点距离为OC，根据力矩平衡条件得

， ①

当称物体为G时，设秤砣在D点时杆秤平衡，如图1- 55所示，根据力矩平衡条件有

， ②

由①②式得

。

本题的正确选项为（A）（D）。

5.．如图1-56所示，A、B是两个完全相同的长方形木块，长为，叠放在一起，放在水平桌面上，端面与桌边平行．A木块放在B上，右端有伸出，为保证两块不翻倒，木块B伸出桌边的长度不能超过（）。

(A)/2 (B)3/8

(C)/4 (D)/8

解答把A、B当作一个整体，其重心位置在两个木块的中点，根据几何关系可知在距B右边处。为了不翻倒，它们的重心不能超过桌边，即B伸出桌边长度不超过。本题的正确选项为（B）。

课件：

教案：

●备课资料

1、关于转动的特征的演示

把一块较大的木板固定在电动机的轴上，使电动机转动时，木板随着转动，在木板上贴一张白纸，在白纸上点上一些红点，开动电动机，可以看到这些红点描绘出大小不同的圆，圆心都在转轴上，即这些圆是同心圆，说明物体转动时，物体上各点都绕同一直线做圆周运动，这条直线就是转轴.

2、力矩的作用的演示

可用力矩盘做演示，在力矩盘上靠近边缘处固定上一个适当的砝码或大螺帽，用左手转动力矩盘，使砝码位于转轴左侧水平位置处，做好记号，记住力矩盘的这个位置，然后在力矩盘上拴一橡皮条，用右手拉橡皮条，松开左手，使力矩盘仍静止在做好记号的位置上，记下橡皮条伸长的情况（用弹簧秤代替橡皮条，测出拉力值亦可），测出力臂.改变拉力的作用点和拉力方向，即改变力臂，仍使力矩盘静止在做好记号的位置上，可以看出，力臂减小时，拉力增大（橡皮条变得更长）；力臂增大时，拉力减小，即力对转动物体的作用，不仅跟力的大小有关，还跟力臂的大小有关，测出拉力和力臂的值，可以看出：力和力臂的乘积相等.它对转动物体的作用也相等.

如果不用力矩盘，也可用杠杆做实验，在杠杆一端挂重物，用橡皮条拉杠杆另一侧的不同地方，使杠杆恢复平衡，静止在水平位置上同时测出力臂，同样可以看出，力臂不同时，拉力的大小也不同，互成反比关系.

3、关于力偶

1.作用于同一物体上，大小相等，方向相反，但不在同一直线上的一对平行力叫做力偶.

2.一对力偶的合力为零，因此它不会改变物体的平动状态.

3.力偶能使物体的转动状态发生改变，力偶产生的力矩称为力偶矩，力偶矩对任意一点都是恒定的，它与转轴位置无关.

4.一个力的力矩与力偶矩，都能改变物体的转动状态，但是力偶的合力为零，只有力矩作用，而一个产生力矩的力，除力矩作用外，还有力的作用，因此一个力是不能和力偶互相平衡的，只有力偶才能与力偶相平衡.

4、“3+X”综合题举例

如图所示，天平两端托盘上的盛水烧杯内各插有一根树枝，但左边树枝叶多于右边树枝叶，开始时天平两边平衡，现将此装置移至太阳光下照射.

1.经过一段时间后，天平______边将会下降，主要原因是______.

A.光合作用

B.杯内水分的蒸发

C.树叶的蒸腾作用