高二物理教案：第14讲 力矩计算以及实验.doc

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1、辅导教案学员姓名：学科教师：年级：高二辅导科目：物理授课日期××年××月××日时间A/B/C/D/E/F段主题力矩计算以及实验教学内容1.知道力矩平衡状态2.理解力矩平衡条件3.运用力矩平衡条件解决力矩平衡问题4.研究有固定转轴的物体平衡条件实验教法指导：本环节采用提问抢答的进行，如果学生的抢答不积极，可以适当采用轮换回答的方式进行。建议时间10分钟。一、力矩平衡条件（1）有固定转动轴的物体的平衡状态是指物体，或绕转轴（或是）；（静止、匀速转动、缓慢转动）（2）有固定转动轴物体的平衡条件是，即∑FL=

2、0，也就是。（合力矩为零、顺时针力矩之和等于逆时针力矩之和）二、用力矩平衡条件解题的步骤．在用共点力平衡条件解决的问题时，总是可以把物体看成质点的，所以往往不涉及到物体的形状和大小；而用力矩平衡条件解的问题必须确定力臂，因而不能把物体看成质点了，在题中往往给出“均匀”、“力作用在物体的某处”等条件；当然，对有固定转动轴物体的平衡问题就更明显了，因为研究对象有明显的固定转动轴.用力矩平衡条件解题的步骤与用共点力平衡条件解题的步骤相似：①；（确定研究对象）②对研究对象进行(转动轴处的作用力没有力矩，可不用

3、分析；对无明显转动轴的物体还要选取转动轴，一般选未知力较多处为转动轴)（受力分析）③找出各力的，各力的方向；（力臂、力矩）④列平衡方程；（力矩）⑤解方程并判断解的。（合理性）三、研究有固定转动轴的物体的平衡条件【实验目的】通过实验研究有固定转动轴的物体在外力作用下平衡的条件，进一步明确力矩的概念。【实验器材】：力矩盘（带有金属轴的圆木板），，，几个等质量的钩码，带有铁夹的铁架台，带有几个套环的横杆，大头针，两端有套环的丝线四条。（刻度尺，弹簧秤）【准备工作】1．实验中力矩盘的固定转动轴应地固定在铁架台

4、上，这样才能使力矩盘的平面调节在竖直平面内。这是因为实验中主要是利用钩码对细线产生竖直向下的拉力使力矩盘转动，所以细线应与力矩盘保持。2．如果被弹簧秤拉紧的细线方向通过转动轴O，那么弹簧秤的拉力对力矩盘产生的力矩等于，该力对力矩盘转动将不起作用，所以在实验中被弹簧秤拉紧的细线方向不能通过转动轴O。（水平，平行，0）【实验步骤】1．将力矩盘和一横杆安装在支架上，使盘可绕水平轴自由灵活地转动，调节盘面使其在平面内。在盘面上贴一张白纸。（竖直）2．取四枚图钉，将四根细线固定在盘面上，固定的位置可任意选定，但

5、相互间距离不可取得太小。在三根细绳的末端挂上不同质量的钩码，第四个钉子用细线与弹簧秤的钩子相连，弹簧秤的另一端则挂在水平横杆的套环上。使它对盘的拉力斜向上方。3.当力矩盘在四个力的作用下处于平衡时，测出各力的大小及它们的力臂，将力和力臂的数据记录在表格中。4．改变钉子位置重复实验一次。5.分析数据得出结论。【数据处理】把实验结果记在下面的表内并计算出各个力的力矩以及力矩和。顺时针方向逆时针方向力力臂力矩力矩和力力臂力矩力矩和结论:通过实验得出，有固定转动轴物体的平衡条件是：。【注意事项】1．实验前要确

6、保力矩盘位于竖直平面内，力矩盘不在竖直平面，导致测量值真实值。（大于）2.检查力矩盘的重心应位于转轴中心：轻拨力矩盘，看是否在位置都能平衡，如果达不到这个要求表明盘的重心偏离转轴，必须另加配重，校正后方能使用。（任何）对待偏重心力矩盘：A.记录下重心所在的直线(GO连线)，以后要保证平衡在该位置(完善实验步骤)B.补偿法：用橡皮泥等调整，使达到随遇平衡。3.转轴上f，会产生附加力矩，可在平衡后轻敲消除4．弹簧秤轴线与所拉细线应在同一直线上，由于弹簧秤的测量精度要比钩码的精度低得多，因此在实验中应该使弹

7、簧秤的读数尽量大一些（也就是拉力要大一些，但不能超过弹簧秤的限度）。5.挂钩码的绳不宜过长，也不宜过短。太长会使钩码与桌面接触；太短会与力矩盘接触6．转盘平衡时，要使各力的力臂都不能小，特别要防止最大的力臂很小，否则将增大测量力臂的相对误差。7.横杆用于固定弹簧秤其高低是否水平不会影响测量结果；8．实验时，应该用手扶持弹簧秤，以减小因自重下垂而带来的误差。9.加测力计的好处：①②③（便于力矩盘自动调节达到新平衡，力的大小，方向可任意改变，力的大小不受整数限制）一、力矩平衡计算教学指导：根据力矩平衡条件

8、M顺=M逆，抓住不变量，根据变量去判断要求量，选择合适的固定转轴，并灵活运用整体法和隔离法。例1一条不均匀的木板长为L，用两根等长的绳子悬于O点，为直角。平衡时，AO与水平面的夹角为15°，如图所示，当在木板上距A端处放一质量为m的物体，木板恰好水平，求木板的质量M为多少？【答案】过O点作竖直线OE，由题意，木板的重心在E点（2分）（3分）加上小物块，木板水平后，由力矩平衡可知：（3分）解得：M=（2分）（若有同学利用几何关系，得到一含15°的复杂关系式