沪教版高中物理选修2-2　2.3探究有固定转动轴物体的平衡条件_学案（无答案）

探究有固定转动轴物体的平衡条件 【学习目标】 1．理解力臂的概念，能正确画出力的力臂； 2．理解力矩的概念，能正确求出力矩； 3．理解有固定转动轴物体的平衡条件，能解决简单的转动平衡问题。 【学习重难点】 理解有固定转动轴物体的平衡条件，能解决简单的转动平衡问题。 【学习过程】 1．基本概念： ① 转动平衡：一个有固定转轴的物体，在力的作用下，如果保持 或 状态， 则该物体处于转动平衡状态。 ② 力臂： 。 ③ 力矩： ，力矩的作用效果是 。M= ，单位是 。当力矩的作用效果是使物体沿逆时针转动时取为正值；当力矩的作用效果是使物体沿顺时针转动时取为负值。 2．有固定转轴物体的平衡条件： 有固定转轴物体的平衡条件是 ，即M合= 。 3．力矩平衡条件的应用及解题步骤： ① 确定研究对象，选定转轴，对物体进行受力分析； ② 用M=FL求出各力的力矩，注意区分正负力矩； ③ 根据有固定转轴物体的平衡条件列出平衡方程或方程组。(注意：当物体既处于平动平 衡状态，又处于转动平衡状态时，还可以利用平动平衡条件列出方程，与转动平衡方程 一起解出未知量) ④ 解方程，求出未知量。 课堂讲练 (一)下面各图均以O为转轴，正确画出各力力臂： 例1： (二)求力矩： 例2：如图所示，一根质量为M的均匀铁棒，长为L，它与竖直方向的夹角为θ，它可以绕O点自由转动，现用水平力F使棒静止在如图所示位置，求棒受到的拉力F的力矩。（用三种方法求解） 总结：求力矩的一般方法有三种： （1）根据力矩的概念求解 （2）把力分解，再求力矩 （3）根据力矩平衡条件求解 变式1：若杆末端分别受F1、F2、F3、F4四个力作用，（图中虚线与杆平行）且这四个力对O点的力矩M1、M2、M3、M4的大小顺序为： 。 变式2：若使棒在水平力作用下缓慢移到竖直位置，则在移动过程中，水平拉力的力矩 ，拉力的大小 （填“变大”、“变小”或“不变”） （三）力矩平衡条件的简单应用： 1．