培訓教案
第一章靜力學的基本概念和受力分析
一、教學目標
（一）掌握靜力學的基本概念
（二）掌握構件的受力分析會畫受力圖
二、重點、難點及解決辦法
（一）重點：構件的受力分析
（二）難點：畫受力圖
（三）解決辦法：以例項講授
三、教學方法及學生活動設計
（一）課時安排：6
（二）教學步驟
1、匯入新課：以例項匯入新課
2、明確目標
（1）掌握靜力學的基本概念
（2）掌握構件的受力分析會畫受力圖
3、講解過程
（1）靜力學的基本概念
一、剛體
剛體——在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。
剛體是靜力學中對物體進行分析所簡化的抽象化力學模型（變形很小可忽略不計時）。
實踐證明：將物體抽象為剛體可使力學分析大大簡化且結果足夠精確，既是工程分析允許的也是認識力學規律所必需的。但剛體這一模型的使用是有條件和範圍的，即在靜力學範圍內構件可看作剛體。
二、平衡
平衡——物體相對於慣性參考係處於靜止或作勻速直線運動狀態。
平衡是相對的，是運動的特例，平衡的規律遠比一般規律簡單。工程上有很多平衡問題。
相對於地球不動的參考係稱為慣性參考係。
平衡力系: 乙個物體受某力系作用處於平衡，則此力系稱為平衡力系。
力系使物體平衡而需要滿足的條件稱為力系平衡條件。
三、力 1.力是物體間的相互機械作用。
2.力對物體作用效應
外效應：使物體的運動狀態發生改變；
內效應：使物體的形狀發生改變。
3.力是向量:力矢用大寫黑體字母「f」表示。
4.力的三要素：力的大小、方向、作用點。
5.力的單位：牛[頓]（n）或千牛（kn）。
四、力系
力系——作用於物體上的一群力。
合力：若乙個力和乙個力系等效，則這個力就稱為該力系的合力。
力系中的每個力就稱為力系的分力；
將乙個複雜力系簡化為乙個簡單力系或乙個力的過程，稱為力系的簡化。
力系的分類
平面力系：所有力的作用線均在同乙個平面內的力系。
平面匯交力系：作用線匯交於一點的平面力系；
平面平行力系：作用線相互平行的平面力系；
平面任意力系：作用線既不匯交於一點，又不相互平行的平面力系。
空間力系：所有力的作用線不在同一平面內的力系。
空間匯交力系：作用線匯交於一點的空間力系；
空間平行力系：作用線相互平行的空間力系；
空間任意力系：作用線既不匯交於一點，又不相互平行的平面力系。
（2）靜力學的基本公理
靜力學公理概括了力的各種性質，是靜力分析的理論基礎。
公理1：二力平衡公理
作用於剛體上的兩個力，使剛體處於平衡的必要和充分條件是：這兩個力的大小相等、方向相反、作用線共線，作用於同乙個物體上。
向量式：f1=－f2；
二力平衡公理揭示了作用於物體上最簡單的力系平衡時所應滿足的條件。
工程上受兩個力作用而平衡的剛體稱為「二力構件」或「二力體」。二力構件平衡時其所受的兩個力必沿著兩個力作用點的連線，而且兩力大小相等、方向相反。
在進行構件受力分析時，能正確判斷其是否為二力構件，可使問題順利解決。這點很重要！
公理2：力的平行四邊形法則
作用在物體上同一點的兩個力可以合成為乙個力，合力的作用點仍作用在這一點，合力的大小和方向由這兩個力為鄰邊所構成的平行四邊形的對角線確定。
向量表示法：fr=f1+f2
公理3 加減平衡力系原理
在已知力系中加上或減去任意的平衡力系，並不改變原力系對剛體的作用 。
推論: 三力平衡匯交定理
作用於剛體上的三個力平衡，若其中兩個力的作用線匯交於一點，則此三力必在同一平面內，且第三個力的作用線必通過此匯交點。
公理4 作用與反作用公理
兩物體間相互作用的力，總是大小相等、方向相反，沿同一直線，並分別作用於兩個物體上。
（3） 約束與反約束力
約束：對非自由體的位移起限制作用的物體。
約束力：約束對非自由體的作用力。
工程常見的約束:
1 、柔性約束——由柔軟的繩索、鏈條或者皮帶等構成的約束。只能限制物體沿柔體伸長方向的運動,只能受拉，不能受壓；
柔性約束反力確定:作用於觸點,沿柔體中心,背離被約束物體；
約束反力符號：柔性約束反力用 t表示。
2、光滑面約束（接觸面摩擦力很小可忽略不計時）
約束特點:
只能限制沿接觸點的法線方向趨向支承面的運動；約束反力的確定：
通過接觸點，沿著接觸面公法線方向，指向被約束的物體，即物體受壓。
光滑接觸的約束反力通常用ｆn 表示。
3 、圓柱鉸鏈約束
組成及特點：
兩物體分別鑽有直徑相同的圓柱形孔，用一圓柱形銷釘連線起來，在不計摩擦時，即構成光滑圓柱形鉸鏈約束，簡稱鉸鏈約束。
圓柱鉸鏈約束分類
中間鉸鏈
結構特點：如圖示，用銷釘聯接兩有孔零件，兩被聯接件均可繞銷軸轉動，例如發動機中連桿與活塞、連桿與曲軸的聯接。
約束特點：兩零件均可相對轉動又互相制約。
約束反力在確定：其約束反力用過銷軸中心的兩個正交的分力fx、和fy表示，如圖下所示。
固定鉸鏈支座
約束特點：如果中間鉸鏈中的構件之一與地基或機架相連，便構成固定鉸鏈支座。
約束反力的確定：約束反力通過銷軸中心，方向隨主動力方向而不同，用過銷軸中心的兩個正交的分力fx、fy表示。
約束特點：在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑滾輪而成。
約束反力的確定：構件受到垂直光滑面的約束力。
活動鉸鏈支座
（4） 構件的受力分析
受力分析要解決的兩個問題：
確定研究物件；
確定研究物件上所受的力（受力分析）。
分離體：解除約束後的自由物體。
研究物件往往為非自由體，為了清楚地表示物體的受力情況，需要把所研究的物體從與它周圍相聯絡的物體中分離出來，單獨畫出該物體的輪廓簡圖，使之成為分離體。
受力分析的一般步驟:
根據題目恰當地確定研究物件，研究物件可以是乙個物體或乙個物係；
取分離體；
在分離體上，畫出物體所受的主動力，並標出各主動力的名稱；
根據約束的型別確定約束反力的位置與方向，畫在分離體上，並標出各約束反力的名稱。
（5） 構件的受力圖
受力圖：在分離體上畫上它所受的全部主動力和約束反力，就稱為該物體的受力圖。
畫受力圖步驟：
畫受力圖是解平衡問題的關鍵，畫受力圖的一般步驟為：
根據題意確定研究物件，並畫出研究物件的分離體簡圖。
在分離體上畫出全部已知的主動力。
在分離體上解除約束的地方畫出相應的約束反力。
畫分離體的受力圖的注意事項
力是物體間相互的機械作用，物體所受每乙個力均應清楚哪個是施力物體，以免多畫或漏畫力；
應嚴格區分約束反力型別；
注意運用「作用力與反作用力」公理來判斷和檢查；
柔性約束的約束反力只能是拉力不會是壓力；
特別注意運用「二力構件」來進行受力分析。
四、總結本課所學主要內容
1、 力——物體間的相互作用；力是向量。對一般物體而言，力是定位向量；對剛體而言，力是滑移向量。
2、剛體——受力不變形的物體。
3、 約束——物體與物體之間接觸和連線方式的簡化模型，約束的作用是對與之連線物體的運動施加一定的限制條件。
4、約束力——約束與被約束物體之間的相互作用力。
5、平衡——剛體相對慣性系靜止或作勻速直線平移。
工程力學教案
科目工程力學 教學課題第二章 平面基本力系 第五節平面力偶係的合成與平衡 教學目的 一 知識點 1 了解平面力偶係的合成結果 2 掌握平面力偶係平衡的必要充分條件 二 能力訓練 1 培養學生運用概念去分析問題 解決問題的能力。2 培養學生的認識能力，進一步發展學生的思維能力。三 德育滲透 1 樹立正...
工程力學A
一 填空題 1.力對物體的作用效應取決於力的和這三個因素稱為力的三要素。2.兩物體相互作用的力總是同時存在，並且兩力分別作用於兩個物體。這兩個力互為與的關係。3.力偶是由一對的平行力組成的特殊力系組合而成的 4.常用的約束有 5.空間力系根據力系各力作用線的分布情況，可分為空間空間和空間 四 做圖題...
工程力學總結
1 工程力學所用的三種分析 力學分析 固體在外力作用下，無論是整體或是其中的任何一部分以至乙個單元體，都必須滿足動力學方程 牛頓第二定律 在物體處於等速運動或靜止時，就必須滿足平衡方程。2 幾何分析 固體受力時要發生位移和變形 應變 位移與應變之間應存在一定的關係。固體與相鄰物體 包括支座等 接觸，...