2.4 力偶（教案）高教版（第三版）

《土木工程力学基础》（高教版） 《力偶》教学设计 课题 *2.4力偶 教学时间 2课时 教学目标 知识与技能 1、能说出构成力偶的两个力的特点，知道力偶的作用效果； 2、知道力偶作用效果大小的度量是用力偶矩，能计算力偶矩。 3、理解力偶的三个性质，会用力偶的性质解释生活和工程中的一些实际问题； 4、感悟平面力偶系的平衡问题在工程中的应用。 过程与方法 1、能通过生活和工程中的力偶作用的实例，体验力偶的特点和性质； 2、探究利用平面力偶系平衡条件的解题方法。 情感、态度、价值观 1、通过分析力偶的性质，分析解决实际问题，培养学生严谨科学的工作态度； 2、通过分析平面力偶系平衡在工程中的应用，增强安全意识。 教学重点 运用力偶的性质和平面平衡力偶系的平衡条件求解简单的平衡问题。 教学难点 1、力偶与力矩的区别，力偶性质的理解； 2、感悟平面力偶系的平衡问题在工程中的应用。 教学内容及其过程 学生活动 教师导学 一、引入 1．如图一中，手开水龙头时，两个手指拇的用力有何特点？ 2．洗衣服时，拧衣服时，两个手对衣服的用力又有何特点? 图一 图二 3．在工程中，有没有类似的使物体转动或阻止物体转动的情况？ 二、导学提纲 1、力偶的概念 （1）通过实践证明，作用在物体上的大小相等，方向相反的平行而不共线的两个力，对物体的作用效果是使物体产生 ，而没有 ，这样的两个力构成的力系称为 。 （2）力偶之间的垂直距离叫 。 （3）构成力偶的两个力大小相等，方向相反，这两个力是不是一对平衡力？为什么？ （4）钥匙开门，手开水龙头，洗衣服要拧转衣服是如何施加的力？ 2、力偶矩 （1）力偶对物体作用的转动效果的大小与 成正比，还与 成正比，因此，将两者的乘积加上正负号称为 ，用 表示，其国际单位是 或 。 （2） 是衡量力偶作用效果大小的几何量，力偶使物体作逆时针转动时，力偶矩规定为 ，顺时针转动规定为 。 （3）教材P38图2-21作用的最小的力是 KN。 3、力偶的性质 （1）力偶在任一轴上的投影等于 ，力偶不能用一个力来代替，因此，力偶只能与 平衡。 （2）力偶对其作用平面内任一点之矩等于 ，而与矩心位置 ，如：…… （3）作用在物体上的力偶，在保证其力偶矩大小相等，转向相同的情况下，力偶可以在其平面内 ，或同时改变 和 ，而不改变力偶对物体的转动效应。 （4）试说明力偶矩为10KN·M的力偶，构成该力偶的力和力偶臂有多少种情况？ （5）汽车吨位越大，方向盘直径相对要做得大一些，为什么？你认为开车时，手如何作用在方向盘上最省力？为什么？ 3、平面力偶系的平衡条件 （1）平面力偶系是指 ，其合成结果是一个 ，其力偶矩等于 。 （2）平面力偶系的平衡条件是 ，利用平面力偶系的平衡条件可以求出 个未知量。 （3）有一个物体上的同一平面内作用一个逆时针转动的力偶，其力偶矩为30KN·M，作用了一个顺时针转动的力偶，力偶矩为20KN·M，则还应在该物体的同一平面上作用一个 转向为 ，其力偶矩为 KN·M的力偶，才能该物体处于平衡状态。 三、教师精讲 [例１]题目见教材P39例2-6 解: （1） 画受力图，如图2-24b 所示。（依据：力偶只能力偶平衡） （2） 物体在力偶系作用下处于平衡状态, 满足平衡方程： ΣMei = 0， FNA l - Me = 0 所以 FNA =Me/l=100 kN·m/5 m= 20 kN （↓） FNB = FNA = 20 kN （↑） 四、练一练 练习1 下图中，若Ｆ２＝10KN，d1=10cm，就能使丝锥转动，当力作用在两端点时，d2=15cm，要使丝锥转动，F1至少为多大？ 练习2 图中的四个力作用在一个物体的A、B、C、D 四点上，设F1 与F3、F2 与F4 大小相等、方向相反、且作用线互相平行。试问物体是否平衡？为什么？ 五、探究与感悟 1、探究：力偶矩Me = Fr 不能用一个力来平衡，为什么图中的滑轮能平衡？ 2、感悟：悬挑梁在分布荷载作用下，有使挑梁绕支点转动的趋势，墙体使挑梁保持了平衡，说明挑梁在墙的