人教版高中物理选修2-2 1.5 刚体平衡的条件 课件（27张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修2-2 1.5 刚体平衡的条件 课件（27张PPT） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 3.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-07-09 15:58:04 | ||
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文档简介
（1）定义：力和力臂的乘积叫做力对转动轴的力矩。
1、力矩（M）
（2）定义式：M=F L
（3）方向：物体绕轴转动有两个不同的转向
顺时针力矩：使物体顺时针转动的力矩（M顺）
逆时针力矩：使物体逆时针转动的力矩（M逆）
复习
2、力偶
定义：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。
3、力矩的平衡条件
有固定转动轴的物体的平衡条件是力矩的
代数和为零
M1+M2+M3=0 或 M合=0
复习
共点力的平衡条件？
F合=0
物体受共点力作用
质点
物体受非共点力作用时 质点
F支
G
导入新课
物体在力的作用下,
就要考虑形变。
刚体：在任何外力作用下，大小和形
状不变的物体，称为刚体。
如果刚体F合=0，一定处于平衡状态吗？
F
F
刚体是一种理想化模型
人教版物理选修2-2
第一章物体的平衡
第五节
刚体平衡的条件
扁担同时受到几个非共点力的作用，而处于平衡状态，需要满足什么条件呢？
实验探究
首先选用一个不容易变形的刻度尺
两个弹簧测力计模拟人对扁担的作用力
钩码模拟水桶对扁担的作用力
实验探究
扁担同时受到几个非共点力的作用，而处于平衡状态，需要满足什么条件呢？
最简单的平衡状态是静止，当刻度尺静止时，需要哪些物理量？
力和力臂
实验探究
扁担同时受到几个非共点力的作用，而处于平衡状态，需要满足什么条件呢？
受力分析如图所示
刻度尺，弹簧测力计，一组钩码，
铁架台，细线
实验器材
1、先用弹簧测力计测出刻度尺
自身重量G,再设法找出重心
实验步骤
3、在D处挂几个钩码（其总重量
G1）如右图所示。
4、调节测力计的高低，使刻度尺
在水平方向上平衡。
（注意：为了最终使刻度尺保持水平，可再用两个竖直的刻度尺分别测量水平刻度尺左右两端所处高度是否一致。减小实验误差）
2、用细线拴住刻度尺A、B两点，
把它挂在两个弹簧测力计下面，
用铁架台固定弹簧测力计的上端。
C
实验步骤
5、分别读出两个弹簧测力计的读数F1和F2，同时分别测出A、B、C、D间的距离。并分析此时的受力情况。
6、记录三个表格的实验数据。
受力方向
受力
一组
二组
三组
向上
F1
F2
F合
向下
G
G1
F合
数据记录（探究刚体受力规律）
以A为转轴（探究力矩的规律）
力矩方向
力矩
一组
二组
三组
逆时针
M1
M合
顺时针
M2
M3
M合
力矩方向
力矩
一组
二组
三组
逆时针
M1
M2
M合
顺时针
M3
M合
以B为转轴（探究力矩的规律）
从实验数据可以看出：
F1 + F2 = G + G1
或
F1 + F2 – G – G1 = 0
以A为转动轴，计算各力对A轴的力矩的代数和，得到
F2×AB – G×AC – G1×AD = 0
若以B为转动轴，计算各力对B轴的力矩的代数和，可得到
G×BC + G1×BD－F1×AB = 0
刚体平衡的条件是
合力为零、合力矩为零
即
ΣF = 0 和 ΣM = 0
实验结论
例题
为了称重汽车的重量，把汽车的前轮压在地秤上，测得的结果为6.7×103N，汽车前后轮之间的距离是2.7m，汽车的重心距离后轮1.5m，求汽车的重量和后轮对地面的压力。
解
汽车处于平衡状态，选汽车后轮与地面接触的位置为转动轴：
G×l – F1×L = 0
由此可得：
G
F1
F2
L
前轮
后轮
l
做出G力臂为 ，前轮力臂L,
l
合力矩为：
G = = N= 1.2 ×104N
F1 ×L
l
l
6.7 ×103 ×2.7
再由合力为零，得：
F2 = G – F1 = (1.2 ×104 – 6.7 ×103)N = 5.3 ×103N
据牛顿第三定律，后轮对地面的压力大小为
5.3 ×103N
解决“刚体平衡”问题的步骤
1、确定研究对象
2、找到转动轴
3、找到各力力臂
4、合力矩平衡方程
5、合力平衡方程
1、在任何外力作用下,大小和形状不变的物体,称为刚体(rigid body).
ΣF = 0 和 ΣM = 0
2、刚体平衡的条件是合力为零
合力矩为零。即
课堂小结
3、解决刚体平衡问题的步骤
（1）确定研究对象
（2）找到转动轴
（3）找到各力力臂
（4）合力矩平衡方程
（5）合力平衡方程
课堂小结
1.如图所示，将长为1.2m的轻质木棒平放在水平方形台面上，左右两端点分别为A、B，它们距台面边缘处的距离均为0.3m。在A端挂一个重为30N的物体，在B端挂一个重为G的物体。
（1）若G=30N，台面受到木棒的压力为 N。
（2）若要使木棒右端下沉，B端挂的物体至少要大于 N
（3）若B端挂物体后，木N棒仍在水平台面上静止，
则G的取值范围 N。
60
90
10～90
随堂练习
2.如图所示，两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上，质量分布不均匀的木条AB重24N，A、B是木条两端，O、C是木条上的两个点，AO=B0，AC=OC．A端放在托盘秤甲上，B端放在托盘秤乙上，托盘秤甲的示数是6N．现移动托盘秤甲，让C点放在托盘秤甲上。此时托盘秤乙的示数是（ ）
A．8N B．12N C．16N D．18N
随堂练习
C
教材P17----1、2、3
课后作业
欢
迎
指
导
1、力矩（M）
（2）定义式：M=F L
（3）方向：物体绕轴转动有两个不同的转向
顺时针力矩：使物体顺时针转动的力矩（M顺）
逆时针力矩：使物体逆时针转动的力矩（M逆）
复习
2、力偶
定义：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。
3、力矩的平衡条件
有固定转动轴的物体的平衡条件是力矩的
代数和为零
M1+M2+M3=0 或 M合=0
复习
共点力的平衡条件？
F合=0
物体受共点力作用
质点
物体受非共点力作用时 质点
F支
G
导入新课
物体在力的作用下,
就要考虑形变。
刚体：在任何外力作用下，大小和形
状不变的物体，称为刚体。
如果刚体F合=0，一定处于平衡状态吗？
F
F
刚体是一种理想化模型
人教版物理选修2-2
第一章物体的平衡
第五节
刚体平衡的条件
扁担同时受到几个非共点力的作用，而处于平衡状态，需要满足什么条件呢？
实验探究
首先选用一个不容易变形的刻度尺
两个弹簧测力计模拟人对扁担的作用力
钩码模拟水桶对扁担的作用力
实验探究
扁担同时受到几个非共点力的作用，而处于平衡状态，需要满足什么条件呢？
最简单的平衡状态是静止，当刻度尺静止时，需要哪些物理量？
力和力臂
实验探究
扁担同时受到几个非共点力的作用，而处于平衡状态，需要满足什么条件呢？
受力分析如图所示
刻度尺，弹簧测力计，一组钩码，
铁架台，细线
实验器材
1、先用弹簧测力计测出刻度尺
自身重量G,再设法找出重心
实验步骤
3、在D处挂几个钩码（其总重量
G1）如右图所示。
4、调节测力计的高低，使刻度尺
在水平方向上平衡。
（注意：为了最终使刻度尺保持水平，可再用两个竖直的刻度尺分别测量水平刻度尺左右两端所处高度是否一致。减小实验误差）
2、用细线拴住刻度尺A、B两点，
把它挂在两个弹簧测力计下面，
用铁架台固定弹簧测力计的上端。
C
实验步骤
5、分别读出两个弹簧测力计的读数F1和F2，同时分别测出A、B、C、D间的距离。并分析此时的受力情况。
6、记录三个表格的实验数据。
受力方向
受力
一组
二组
三组
向上
F1
F2
F合
向下
G
G1
F合
数据记录（探究刚体受力规律）
以A为转轴（探究力矩的规律）
力矩方向
力矩
一组
二组
三组
逆时针
M1
M合
顺时针
M2
M3
M合
力矩方向
力矩
一组
二组
三组
逆时针
M1
M2
M合
顺时针
M3
M合
以B为转轴（探究力矩的规律）
从实验数据可以看出：
F1 + F2 = G + G1
或
F1 + F2 – G – G1 = 0
以A为转动轴，计算各力对A轴的力矩的代数和，得到
F2×AB – G×AC – G1×AD = 0
若以B为转动轴，计算各力对B轴的力矩的代数和，可得到
G×BC + G1×BD－F1×AB = 0
刚体平衡的条件是
合力为零、合力矩为零
即
ΣF = 0 和 ΣM = 0
实验结论
例题
为了称重汽车的重量，把汽车的前轮压在地秤上，测得的结果为6.7×103N，汽车前后轮之间的距离是2.7m，汽车的重心距离后轮1.5m，求汽车的重量和后轮对地面的压力。
解
汽车处于平衡状态，选汽车后轮与地面接触的位置为转动轴：
G×l – F1×L = 0
由此可得：
G
F1
F2
L
前轮
后轮
l
做出G力臂为 ，前轮力臂L,
l
合力矩为：
G = = N= 1.2 ×104N
F1 ×L
l
l
6.7 ×103 ×2.7
再由合力为零，得：
F2 = G – F1 = (1.2 ×104 – 6.7 ×103)N = 5.3 ×103N
据牛顿第三定律，后轮对地面的压力大小为
5.3 ×103N
解决“刚体平衡”问题的步骤
1、确定研究对象
2、找到转动轴
3、找到各力力臂
4、合力矩平衡方程
5、合力平衡方程
1、在任何外力作用下,大小和形状不变的物体,称为刚体(rigid body).
ΣF = 0 和 ΣM = 0
2、刚体平衡的条件是合力为零
合力矩为零。即
课堂小结
3、解决刚体平衡问题的步骤
（1）确定研究对象
（2）找到转动轴
（3）找到各力力臂
（4）合力矩平衡方程
（5）合力平衡方程
课堂小结
1.如图所示，将长为1.2m的轻质木棒平放在水平方形台面上，左右两端点分别为A、B，它们距台面边缘处的距离均为0.3m。在A端挂一个重为30N的物体，在B端挂一个重为G的物体。
（1）若G=30N，台面受到木棒的压力为 N。
（2）若要使木棒右端下沉，B端挂的物体至少要大于 N
（3）若B端挂物体后，木N棒仍在水平台面上静止，
则G的取值范围 N。
60
90
10～90
随堂练习
2.如图所示，两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上，质量分布不均匀的木条AB重24N，A、B是木条两端，O、C是木条上的两个点，AO=B0，AC=OC．A端放在托盘秤甲上，B端放在托盘秤乙上，托盘秤甲的示数是6N．现移动托盘秤甲，让C点放在托盘秤甲上。此时托盘秤乙的示数是（ ）
A．8N B．12N C．16N D．18N
随堂练习
C
教材P17----1、2、3
课后作业
欢
迎
指
导