1第一章力和力矩

2014级高一物理竞赛培训第一讲力矩和力矩平衡 （两课时）高一物理组 郭金朋一：力矩的概念力矩是改变转动物体的运动状态变化的物理量，门、窗等转动物体从静止状态变为转动状态或从转动状态变为静止状态时，必须受到力的作用。

但是，我们若将力作用在门、窗的转轴上，则无论施加多大的力都不会改变其转动状态，可见物体的转动运动状态的变化不仅与力的大小有关，还与受力的方向、力的作用点有关。

力的作用点离转轴越远，力的方向与转轴所在平面越趋于垂直，力使转动物体运动状态变化得就越明显。

在物理学中力对转动物体运动状态变化的影响，用力矩这个物理量来表示，因此，力矩被定义为力与力臂的乘积。

力矩概括了影响转动物体运动状态变化的所有规律，力矩是改变转动物体运动状态的物理量。

力矩是表示力对物体产生转动作用的物理量，是物体转动转动状态改变的原因。

它等于力和力臂的乘积。

表达式为：M=FL ，其中力臂L 是转动轴到F 的力线的（垂直）距离。

单位：Nm 效果：可以改变转动物体运动状态。

转轴： 物体转动时，物体上的各点都沿圆周运动，圆周的中心在同一条直线上，这条直线就叫转轴。

特点：1，体中始终保持不动的直线就是转轴。

2，体上轴以外的质元绕轴转动，转动平面与轴垂直且为圆周，圆心在轴上。

3，转轴相平行的线上各质元的运动情况完全一样。

大多数情况下物体的转轴是容易明确的，但在有的情况下则需要自己来确定转轴的位置。

如：一根长木棒置于水平地面上，它的两个端点为AB ，现给B 端加一个竖直向上的外力使杆刚好离开地面，求力F 的大小。

在这一问题中，过A 点垂直于杆的水平直线是杆的转轴。

象这样，在解决问题之前，首先要通过分析来确定转轴的问题很多，只有明确转轴，才能计算力矩，进而利用力矩平衡条件。

作用于同一物体的同一力，由于所取转轴的位置不同，该力对轴的力矩大小可能发生相应的变化，对物体产生转动作用的方向（简称“转向”）也可能不同。

例如如右图中的力F ，若以1o 为轴（即对1o 取矩）其力矩为M 1=FL 1，使物体逆时针转，若以2o 为轴（即对2o 取矩）其力矩为M 2=FL 2，使物体顺时针转，由图可知L 1< L 2，故M 1< M 2，且二者反向。

第一章静力学
直距离）。

3、力矩的计算
试计算各图中力F
对于点O 之矩。

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[演示] 试题
[引导学生] 求力矩
[学生演示]上黑板展示计算结果 。

[讲授与评价]规范书写 [看] 看不同的效果
第二课时
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（二）合力矩定理
1、概念 定理：合力对任一点之矩矢，等于其分力对同一点之矩矢的矢量和（平面力系内为代数和）上面第（g ）题 可先将力F 分解为
Y X F F 和,再求分力对O 点之矩，简单些。

)
()()(y O x O O F M F M F M +=
[引导学生分析]上面第（g ）题的力臂计算有点难，有没有一种更好方法来求呢？ [讲解]合力矩定理 #
[演示]求解过程
2、应用举例
[演示] 试题
[引导学生] 求力矩
[学生演示]上黑板展示计算结果 [讲授与评价]规范书写
（三）力矩平衡 ~
1、概念
若物体平衡了，也即没有转动效应，即
0)(=∑F M
O。

也即：0......)()()()(321=+++=∑F M F M F M F M O O O O [讲解]推导过程 [演示]公式
2、应用举例：如图已知称砣B 重为10N ，试求A 重。

[讲解并演示]
*
（四）力矩的性质
1、当力的作用线通过矩心或力大小为零，力矩为零
2、两平衡力对任意一点之矩恒等于零。

[讲解并演示] ；
三、课堂小结
1、力矩的概念
2、力臂的概念
3、合力矩定理
4、力矩平衡的应用
[讲解]课堂内容小结
.
四、作业
达标练习一张
五、教学反思。

第一章力和力矩一、选择题1试题:对于力的概念，下述说法中正确的是（）A．只有直接接触的物体才有力的作用 B．一个物体可以只受力而不对其它物体施力C．物体间有摩擦力时，一定有弹力 D．力的大小相同，作用效果一定相同答案: C试题解析:2试题:关于滑动摩擦力，下列说法正确的是（）A．压力越大，滑动摩擦力越大B．压力不变，动摩擦因数不变，接触面积越大，滑动摩擦力越大C．压力不变，动摩擦因数不变，速度越大，滑动摩擦力越大D．动摩擦因数不变，压力越大，滑动摩擦力越大答案: D试题解析:3试题:置于水平地面上的物体在沿水平方向的拉力作用下，仍处于静止，则物体所受静摩擦力的大小 [ ]A．与压力成正比 B．等于水平拉力 C．小于滑动摩擦力D．在物体上叠放另一物体，该物体受到的静摩擦力变大答案: B试题解析:4试题: 关于弹力和摩擦力的关系，下列说法正确的是（）A．两物体间若有弹力，就一定有摩擦力B．两物体间若有摩擦力，就一定有弹力C．弹力方向与摩擦力方向有关D．当两物体间的弹力消失时，摩擦力仍可存在一段时间答案: B试题解析:5试题:下列关于力的说法不正确的是（）A．一个力可能有两个施力物体B．不存在不受力的物体C．物体受到力的作用，其运动状态未必改变D．物体发生形变时，一定受到力的作用答案: A试题解析:6试题:关于力的说法，不正确的是（）A．有力作用在物体上，其运动状态不一定改变B．力是使物体产生形变的原因C．力的三要素相同，作用效果一定相同D．一对互相平衡的力一定是相同性质的力答案: D试题解析:7试题:关于物体的重心，下列说法正确的是（）A．物体的重心一定在物体上B．任何物体的重心都在它的几何中心上C．物体的形状发生改变其重心位置一定改变D．物体放置的位置发生改变．重心对物体的位置不会改变答案: D试题解析:8试题:静止在水平桌面上的物体，对水平桌面的压力 （）A. 就是物体的重力B. 大小等于物体的重力C. 这压力是由于地球的吸引而产生的D. 这压力是由于桌面的形变而产生的答案: B试题解析:9试题:关于物体所受的重力，以下说法中正确的是（）A.物体只有在地面静止时才受到重力作用B.物体在自由下落时所受的重力小于物体在静止时所受到的重力C.物体在向上抛出时受到的重力大于物体在静止时所受到的重力D.同一物体在同一地点，不论其运动状态如何，它所受到的重力都是一样大答案: D试题解析:10试题:力的命名，可以根据力的性质来命名，也可以根据力的作用效果来命名。

高一物理必修一知识点力矩的定义和性质高中最重要的阶段，大家一定要把握好高中，多做题，多练习，为高考奋战，小编为大家整理了高一物理必修一知识点，希望对大家有帮助。

力矩(torque)：位矢(L)和力(F)的叉乘(M)。

物理学上指使物体转动的力乘以到转轴的距离。

即：M=LF。

其中L是从转动轴到着力点的矢量, F是矢量力;力矩也是矢量。

力矩的量纲是力距离;与能量的量纲相同。

但是力矩通常用牛顿-米，而不是用焦耳作为单位。

力矩的单位由力和力臂的单位决定。

力对物体产生转动作用的物理量。

可分为力对轴的矩和力对点的矩。

力对轴的矩是力对物体产生绕某一轴转动作用的物理量。

它是代数量，其大小等于力在垂直于该轴的平面上的分力同此分力作用线到该轴垂直距离的乘积;其正负号用以区别力矩的不同转向，按右手螺旋定则确定：以右手四指沿分力方向(X轴/Y轴)，且掌心面向转轴(X轴/Y轴)而握拳，大拇指方向(Z轴)与该轴正向一致时取正号，反之则取负号。

力对点的矩是力对物体产生绕某一点转动作用的物理量。

它是矢量，等于力作用点位置矢r和力矢F的矢量积。

例如，用球铰链固定于O点的物体受力F作用，以r表示自O点至F作用点A的位置矢，r和F的夹角为a(见图)。

物体在F作用下，绕垂直于r与F组成的平面并通过O点的轴转动。

转动作用的大小和转轴的方向取决于F对O点的矩矢M，M=rM 的大小为rFsina ，方向由右手定则确定。

力矩M 在过矩心O的直角坐标轴上的投影为 Mx 、My 、Mz 。

可以证明 Mx 、My 、Mz 就是F对x ，y，z轴的矩。

力矩的量纲为L^2MT^(-2)，其国际制单位为Nm。

例如，3牛顿的力作用在离支点2米的杠杆上的力矩等于1牛顿的力作用在离支点6米的力矩，这里假设力与杠杆垂直。

一般地，力矩可以用矢量叉积(注意：不是矢量点乘)定义：其中r是从转动轴到力的矢量, F是矢量力。

注：力矩的单位是Nm或kNm。

力矩的性质：1.力F对点O的矩，不仅决定于力的大小，同时与矩心的位置有关。