1.3 力矩和力偶（教案）-《机械基础》同步精品课堂（高教版）

《机械基础》教案 课 题 1-3力矩和力偶 课 型 新授课 课 时 2课时 授课班级 机械制造升学班 授课时间 授课教师 教材分析 力矩和力偶是静力学的关键知识，构建起从简单力的分析迈向复杂受力系统研究的桥梁。在学习了基本力的概念后，力矩和力偶进一步深化对力作用效果的理解，为后续学习物体的平衡条件、结构力学分析等筑牢根基，是力学知识体系由浅入深、循序渐进的重要环节。 学情分析 学生已掌握基本力学概念，如力的三要素，这为理解力矩和力偶奠定基础。但部分学生对矢量运算理解不足，在处理力矩和力偶的矢量特性时可能遇到困难。所以在教学上应该结合生活案例，帮助学生直观理解力矩和力偶的概念。 学习目标 一.知识目标： 1．了解力矩、力偶、力的平移的基本概念; 2．了解合力矩定理。 二.能力目标： 能区别力矩和力偶的区别，会做力的平移。 三.素质目标： 1.通过实践操作培养认真、踏实、细致的工作作风； 2.通过小组合作，培养学生团队合作学习能力。 学习重难点 重点：力矩、力偶、力的平移的基本概念 难点：区分力矩和力偶矩的概念 教学方法 讲授法 演示法 讨论法、归纳法。 课前准备 PPT课件 教学设计 教学媒体 多媒体课件 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 展示一张工人用扳手拧螺丝的图片，提问学生：为什么用长扳手比短扳手更容易拧动螺丝？在拧螺丝时，除了力的大小，还有什么因素会影响拧动的效果？引导学生思考力的作用效果不仅与力的大小、方向有关，还与力的作用点有关，从而引出力矩的概念。接着，拿出一个方向盘模型，让学生尝试双手在不同位置转动方向盘，感受用力的区别，顺势引入力偶。 准备上课，检查学生的预习情况。 提升学生的注意力。激发学生的兴趣 活动二： 调动思维 探究新知 一、力矩 用扳手拧螺母，螺母绕轴转动，加大扳手上的力或者力的作用线离中心越远，就越容易转动螺母。如图所示，力 F 使刚体绕某点 O 转动的效应， 不仅与力 F 的大小成正比，而且与 O 点至力作用线的垂直距离 d 成正比。乘积 F·d 加上适当的正负号，称为力 F 对 O 点的矩，简称力矩，记作：MO(F)=F.d O点称为矩心。矩心 O 到力F 作用线的垂直距离称力臂。一般规定力使刚体绕矩心作逆时针方向转动时，力矩为正，反之为负。在国际单位制中，力矩单位为牛•米(N.m)或千牛.米（KN.m）。 二、合力矩定理 定理：平面汇交力系的合力对平面任一点的矩，等于力系中所有各分力对于 该点力矩的代数和，即 MO(FR)=MO(F1)+MO(F2)+……+MO(Fn) 听讲记笔记 学习新知 活动三： 调动思维 探究新知 三、力偶和力偶矩 1．力偶 日常生活和生产中，经常遇到物体在一对等值、反向、不共线的平行力作用 下发生转动的情形，如司机用双手转动方向盘、钳工用板牙攻螺纹、我们用手指 拧动水龙头、工人拧动阀门等。人们把作用在一物体上大小相等、方向相反、作 用线平行而不重合的两个力称为力偶，用符号（F ，F/ ）表示，力偶的两力之 间的垂直距离 d 称为力偶臂，力偶中两力所在平面称力偶作用面。 2．力偶矩 实践可得，力偶对物体作用效果的大小，与力 F 的大小成正比，又与力偶臂d 的大小成正比，由此，可用F.d 来度量力偶作用效果的大小，F.d 称为力偶 矩。 力偶矩的大小等于力的大小与力偶臂的乘积。正、负号表示力偶的转向，并 规定逆时针转向为正，顺时针转向为负，力偶的单位为牛‧米(N‧m) 千牛.米（KN.m）。 M O（F ，F/ ）=±F.d 3. 力偶的性质 平面力偶对物体的转动效应完全取决于力偶矩的大小和力偶的转向， 而与矩心无关。 同平面内力偶的等效定理： 在同平面内的两个力偶，如果力偶矩相等，则两力偶彼此等效。 性质（1）：力偶可以在其作用面内任意移转，而不改变它对刚体的作用； 性质（2）：只要保持力偶矩大小和力偶的转向不变，可以同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长短，而不改变力偶对刚体的作用。 四．力的平移 如图所示，力F作用于刚体上 A 点，根据加减平衡力系公理，可在 B 点加上一大小相等，方向相反，与F 等值的平衡力系F'、F"，作 用于 A 点的力 F与力 F"构成了一力偶即作用在 A 点的力 F 平移到 B 点后，应同 时在 B 点加上一力偶，这个力偶称为附加力偶。附加力偶矩的大小及转向与原力F 对 B 点的力矩相同，即 M=F.d=MB(F) 力的平移定理：作用于刚体的力可以平移到刚体上的任意一点，但同时必须附加一个力偶，这个附加力偶的矩等于原来的力对新作用点的矩。 听讲记笔记 学习新知 活动四： 巩固练习 素质提升 1.(√）力偶不能与力等效，也不能用一力来平衡，力偶只能用力偶来平衡。 2.(√）力偶可以在其作用面内任意移转，而不改变它对刚体的作用。 3.（×）力偶既能使物体移动，又能使物体转动。 4．(√）根据力的平移定理，可以将一个力分解为一个力和一个力偶。反之，一个力和一个力偶也可以合成为一个力。 5．（×）力偶中两个力对作用面内任一点的矩等于两倍力矩。 课堂小结 作业布置 课堂小结： 1. 力矩 2. 合力矩定理:内容 3. 力偶和力偶矩: 4..力的平移 作业布置： 1. 练习册 2. 预习下一节课 板书设计 1-3力矩和力偶 1. 力矩: 定义 矩心 正负 单位 2. 合力矩定理: :内容 3. 力偶和力偶矩: 力偶 力偶矩 力偶的性质 4..力的平移 教学反思 从学生课堂反应来看，多数学生能跟上基础概念讲解节奏，但在深入探讨力偶矩性质及应用时，提问和互动减少，表明理解出现困难。小组讨论环节效果未达预期，部分学生参与度低。下次应提前明确讨论规则，鼓励全员参与。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$