1.3力矩和力偶 教案 (1)

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1.3力矩和力偶
教案
【教学目标与要求】
一、知识目标
1、了解力矩和力偶的概念；理解力的平移原理；
2、掌握力偶性质。
二、能力目标
掌握力偶性质，培养分析问题和解决问题的能力。
三、素质目标
1、了解力矩和力偶的概念，掌握力偶性质；
2、了解力的平移原理；并能解释生活和工程实际问题。
四、教学要求
1、了解力矩和力偶的概念；
2、掌握力偶性质及力的平移原理、应用。
【教学课时】
2课时
教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插讨论、讲授中穿插练习与设问，最后进行归纳。
【教学重难点】
重点：1、力矩和力偶的概念，力偶性质；
2、力的平移原理、应用。
难点：力偶性质、力的平移原理及应用
【教学方法】
教学方法：讲练法、演示法、讨论法、归纳法。
【教学用具】
投影仪、投影片
【教学内容】
力矩
用手直接拧螺帽，不易把它拧紧；用扳手来拧，就容易多了。可见力越大，力和转动轴之间的距离越大，力矩对转动的影响就越大。21教育网
力和转动轴之间的距离，即从转动轴到力的作用线的距离，叫做力臂。
改变物体转动状态的两个要素是力和力臂。
在物理学中，把力和力臂的乘积叫做力矩(moment
of
force)。如果M表示力矩，则有：M
=
F×L。21cnjy.com
力对物体转动的影响取决于力矩的大小，力矩越大，力对物体的转动作用越大。力为零，力矩也为零，显然不会使原来静止的物体发生转动。www.21-cn-jy.com
力矩的单位是由力和力臂的单位决定的。在国际单位制中,力矩的单位是牛米,符号是N·m。
力矩可以使原来静止的物体向不同的方向转动。例如，顺时针转动螺母时，螺母向前，逆时针转动螺母时，螺母向后。讨论力矩时，只说明力矩的大小是不够的，还必须说明力矩是顺时针还是逆时针的。2·1·c·n·j·y
二、力偶
在日常生活和工程实际中经常见到物体受动两个大小相等、方向相反，但不在同一直线上的两个平行力作用的情况。力学上把这种大小相等，方向相反，不共线的两个平行力组成的系统,叫做力偶(couple)。力偶两个力的作用线间的距离d叫力偶臂。
由实践可知，组成力偶的力越大，或力偶臂越大，则力偶使物体发生转动的效应越强；反之就越弱。这说明力偶的转动效应不仅与两个力的大小有关,而且还与力偶臂的大小有关。因此，我们用力偶中的一个力F与力偶臂d的乘积F×d来度量力偶对物体的转动效应，称为力偶矩(moment
of
couple)，用符号M表示。即：M
=
F
×
d。【来源：21·世纪·教育·网】
力偶对物体的作用效应与力对物体的作用效应是不同的。原来静止的物体在一个力的作用下可以发生平动，也可以既平动又绕某一轴转动；但一个力偶却只能使原来静止的物体产生转动，而不产生平动。21·世纪
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力偶的性质
力和力偶是静力学中两个基本要素。力偶与力具有不同的性质：
（1）力偶不能简化为一个力，即力偶不能用一个力等效替代。因此力偶不能与一个力平衡，力偶只能与力偶平衡。www-2-1-cnjy-com
（2）无合力，故不能与一个力等效；
（3）力偶对其作在平面内任一点的矩恒等于力偶矩，与矩心位置无关。
结论：在同一平面内的两个力偶，只要两力偶的力偶矩的代数值相等，则这两个力偶相等。这就是平面力偶的等效条件。
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根据力偶的等效性，可得出下面两个推论：
推论1：力偶可在其作用面内任意移动和转动，而不会改变它对物体的效应。
推论2：只要保持力偶矩不变，可同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长度，而不会改变它对物体的作用效应。
力偶的作用效果取决于三个因素：构成力偶的力、力偶臂的大小、力偶的转向。故在平面问题中用一带箭头的弧线来表示如图所求，其中箭头表示力偶的转向，m表示力偶矩的大小
m表示。21世纪教育网版权所有
【课程小结】
1．力矩是力使物体绕某一点转动效应的度量。力矩的大小等于力与矩心到力的作用线的垂直距离的乘积，力矩的转向用正、负号来表示；因而在平面问题中，力矩可看成是代数量。
2．力偶是由大小相等、方向相反、作用线平行但不重合的两个力所组成的一个特殊力系。
力和力偶是力学中两个最基本的机械作用量。力对刚体作用一般都有移动和转动两种效应；
3．力偶在任一轴上的投影恒等于零；力偶对其作用面内任一点的矩恒等于力偶矩，而与矩心的位置无关；力偶可以在其刚体的作用面内任意移动，也可以在力偶矩保持不变的条件下同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长短，而不改变它对刚体的效应。
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