Question

12．仔細(xì)閱讀材料，根據(jù)材料提供的信息回答問題：
    我們已經(jīng)學(xué)過杠桿的力臂和杠桿的平衡條件，如果把這些知識(shí)稍加拓寬和延伸，就可嘗試用新的方法來解決一些實(shí)際問題．有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體在力的作用下處于靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)稱為力矩平衡狀態(tài)．物理學(xué)中把力和力臂的乘積叫做力對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的力矩．力矩用M表示，即M=FL，式中L為力臂，力臂是轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力的作用線的距離．在國(guó)際單位制中，力矩的單位是牛頓•米，符號(hào)為N•m．引入力矩概念后，杠桿的平衡條件可敘述為：
使杠桿沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩與使杠桿沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩相等．用公式表示為：M_順=M_逆．
（1）力矩的表達(dá)式為：M=FL，力矩的國(guó)際單位為N•m．
（2）用垂直于門的力推門，推力F=80N，手到門軸的距離為0.3m，則F對(duì)門軸的力矩M為24N•m．
（3）如圖所示，一根均勻木棒OA可繞過O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)有一方向不變的水平力F作用于該棒的A點(diǎn)，使棒從豎直位置緩慢轉(zhuǎn)到偏角θ＜90°的某一位置（緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)可視為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)），設(shè)M為力F對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩，對(duì)此過程中M和F判斷正確的是A．（選填字母）
A．M不斷變大，F(xiàn)不斷變大  B．M不斷變大，F(xiàn)不斷變小
C．M不斷變小，F(xiàn)不斷變大  D．M不斷變小，F(xiàn)不斷變�。�

Answer 1

分析 （1）由材料提供的信息可得力矩的表達(dá)式和力矩的國(guó)際單位；
（2）用垂直于門的力推門，推力的力臂等于手到門軸的距離，利用M=FL求推力F對(duì)門軸的力矩；
（3）木棒從豎直位置緩慢地轉(zhuǎn)到偏角為θ的過程中，以O(shè)點(diǎn)為轉(zhuǎn)軸，水平力F的力矩與重力的力矩平衡．重力的力臂增大，其力矩增大，根據(jù)力矩平衡條件分析力F對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩的變化情況．力F對(duì)轉(zhuǎn)軸的力臂減小，再由力矩M=FL，分析力F的變化．

解答 解：
（1）由材料提供的信息可知，力矩的表達(dá)式為：M=FL，力矩的國(guó)際單位為N•m；
（2）用垂直于門的力推門，推力的力臂等于手到門軸的距離，L=0.3m，推力F對(duì)門軸的力矩M=FL=80N×0.3m=24N•m；
（3）以O(shè)點(diǎn)為轉(zhuǎn)軸，重力的力臂增大，其力矩增大，根據(jù)力矩平衡條件可知，水平力F的力矩與重力的力矩平衡，則力F對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩M不斷變大．力F對(duì)轉(zhuǎn)軸的力臂L減小，由力矩M=FL，分析可知，F(xiàn)不斷變大，故A正確．
故答案為：
（1）FL；N•m；（2）24；（3）A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用，涉及到高中的“力矩”問題，屬于與高中“掛鉤”的題目，關(guān)鍵是從題目中得到有用信息并加以利用．