静力学教案.docVIP

课 题： 静力学基础 课 型： 理论讲授 教学目的： 使学生了解掌握力的性质、静力学基本公理 使学生具备对构件进行受力分析、画受力图等基本技能 教学要求： 1、要求学生了解力的性质、静力学基本公理 重点： 力的性质、静力学基本公理、力系的简化和平衡条件等静力 难点： 画受力图及平衡计算 教 具： 挂图，多媒体 教学方法与手段：概念感知- -融会贯通 实例讲解法， 实施步骤： 引入： 同学们今天我们将要介绍力的性质、静力学基本公理、力系的简化和平衡条件等静力、具备对构件进行受力分析、画受力图及平衡计算等基本技能 正题： 静力学基础 一、力的基本性质 力的概念 1 ．力的定义 力是物体间相互的机械作用。力作用的结果有两个，一是使物体的运动状态发生变化，即力的外效应，也称为运动效应；二是使物体的形状发生改变，即力的内效应，也称为变形效应。力是人类在长期的生产实践和科学实验、观察中逐步建立起来的概念。力作用的例子普遍存在于日常生活和生产劳动当中。当人用手推、拉、投掷、举起物体时，会使物体的运动状态改变；汽车方向盘杆受到驾驶员双手的作用力而转动，从而控制汽车的转向；车轮在受到制动力作用时将减速或停下。 2 ．力有三要素 力的三要素是指：力的大小、方向和作用点。力对物体的效应取决于力的三要素。只要力的三要素之一发生改变，则力对物体的效应也就随着改变。力是有大小和方向的量，可见力是矢量。力矢用黑体字母“ F ”表示，相应的白体字母“ F ，则表示力矢的大小。本书采用国际单位制，力的单位是牛顿，符号为“牛”或“ N ”。 3 ．力的图示法 用带箭头且通过力的作用点的有向线段表示，其中线段长度按一定的比例量取，表示力的大小，线的末端 b 点的箭头表示力的方向。 刚体的概念 刚体是指受力作用后不变形的物体，是静力学中对一些工程构件进行抽象化后的理想的力学模型。在实际工程中，如钢、铸铁、混凝土、木材、陶瓷等常用的构件材料均有足够的抵抗变形的能力，这些构件在受力后产生的变形是极其微小的。构件的这些微小变形对研究物体的平衡问题来说可以忽略不计。如汽车发动机中的齿轮轴轴承，在其运转过程中齿轮轴的微小弯曲对两端轴承受力的影响极小。在研究齿轮轴的受力时忽略轴的变形因索，使问题得以简化，从而将齿轮轴视做不变形的“刚体”。实践证明，在静力学中把所研究的物体抽象为刚体，可以使实际工程问题大大简化，而且计算结果也足够精确。应注意，能否将物体抽象为刚体应视解决问题的性质而定。即刚体的应用是有范围和条件的，即在静力学范围内，物体可视为刚体。 平衡的概念 平衡是指物体在力系作用下相对于惯性参考系处于静止或作匀速直线运动状态。力系是指作用于刚体上的一群力。作用于平衡物休土的力系，称为平衡力系。使物体平衡的力系所应满足的条件称为力系的平衡条件。 力的基本性质（静力学基本公理） 二力平衡公理 刚体受两个力作用而平衡的必要和充分的条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用于同一直线上，简称“等值、反向、共线”。 工程中将受两个力作用而平衡的刚体称为“二力构件”或“二力体”。 加减平衡力系公理 在作用于刚体的任意力系中，加上或减去任何一个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效应。加减平衡力系公理是研究力系等效变换的理论基础。 推论：力的可传性原理。 作用力与反作用力公理 有作用力就必然有反作用力，何一方都不能独立存在。作用力与反作用力公理揭示了自然界中物体之间相互作用的关系。 不要将“作用力与反作用力”与二力平衡公理中的“一对平衡力”相互混淆。作用力和反作用力虽等值、反向、共线，但分别作用于不同的物体上，不能互相平衡，也不能互相抵消。 力的平行四边形公理 作用于物体同一点的两个力可以合成为一个合力，合力也作用于该点，其大小和方向由以这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线所确定，即合力矢等于这两个分力矢的矢量和。 在求合力时，为简便只需做出力的平行四边形的一半，即一个三角形，如图( a ）或（ b ) 所示。这种作图求合力的方法称为力三角形法。作图的方法是：自任意点 O 先画出一力矢 Fl ，然后再由 F ，的终点画一力矢F2，最后由 O 点至力矢的终点作一矢量fr，即表示 F1 、力的合力。合力的作用点仍为汇交点口。在作力只角形时应遵循的原则是：各分力矢首尾相接，但次序可变，合力矢与最后分力箭头相接。 三力平衡汇交定理。 刚体受同一平而内三个互不平行的力作用而平衡时，此三个力的作用线必汇交于一点。此推论可用力的可传性原理、平行四边形法