高中定量 · 初中直观拓展 · 力学 · 力矩
更远的位置,能用更小的力吗?
理想无质量杠杆,左侧20 N、力臂0.6 m;右力竖直向下。向外移动右侧作用点,检查平衡所需的力。
力矩平衡尺:问题从哪里来?
古人早已使用杠杆,阿基米德则在《论平面图形的平衡》中把平衡写成可推理的几何关系。重物离支点多远,与它有多重同样重要。
读一段背景,带着问题动手
从观察到解释
把证据带回纸上
展开关系与推导
τ=Fr;静止平衡时F右 r右=20×0.6=12 N·m。
固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。
先预测,再用证据解释
把这次发现,留给下次的自己
实际力不随位置自动改变,比较净力矩再判断平衡。
换个条件,再试一次
移远作用点后,保持原来的力还能平衡吗?
看哪里?
旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。
仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。
尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。
先修与两种探索深度
先认识力学 · 力矩涉及的量与单位:右侧力臂(m)、实际右侧力(N)。高中定量 · 初中直观拓展为内容层次提示,未核对具体教材。
先看现象:向外移动右侧作用点,检查平衡所需的力。
再做定量:保持其他条件,比较右侧力臂与平衡所需右力(N),再对照下方关系。
模型、来源与核验边界
τ=Fr;静止平衡时F右 r右=20×0.6=12 N·m。
对照核验提示:短力臂:右侧力臂 0.6 m;长力臂:只改变右侧力臂 1.2 m。按这些题设自己操作并比较平衡所需右力,不把参考情景当个人完成。
适用范围:力矩平衡。 平衡需要的力随左力变化;杆保持水平表示求解平衡条件。
OpenStax · Static Equilibrium(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗
本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。