工程力学教案

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1、第一章静力学基础力学包括静力学，动力学，运动学三部分，静力学主要研究物体在力系作用下的平衡规律，静力学主要讨论以下问题：1.物体的受力分析；2.力系的等效.与简化；3.力系的平衡问题。第1讲§1－1静力学的基本概念§1-2静力学公理【目的与要求】1、使学生对静力学基本概念有清晰的理解，并掌握静力学公理及应用范围。2、会利用静力学静力学公理解决实际问题。【重点、难点】1、力、刚体、平衡等概念；2、正确理解静力学公理。一、静力学的基本概念1、力和力系的概念一）力的概念1）力的定义：力是物体间的相互作用，这种作用使物体运动状态或形状发生改变。（举例理

2、解相互作用）2)力的效应：外效应（运动效应）：使物体的运动状态发生变化。（举例）内效应（变形效应）：使物体的形状发生变化。（举例）3）力的三要素：大小、方向、作用点。力是定位矢量4）力的表示：图示符号：字母＋箭头如：二）力系的概念1）定义：作用在物体上的一组力。（举例）2)力系的分类55按力的的作用线现在空间分布的形式：A汇交力系b平行力系c一般力系按力的的作用线是否在同一平面内A平面力系B空间力系3)等效力系与合力A等效力系——两个不同力系，对同一物体产生相同的外效应，则称之B合力——若一个力与一个力系等效，则这个力称为合力2.刚体的概念：1

3、）定义：在力的作用下保持其大小和形状不发生变化。2）理解：刚体为一力学模型。3.平衡的概念：1）平衡——物体相对惯性参考系（如地面）静止或作匀速直线运动．2)平衡力系——作用在刚体上使物体处于平衡状态的力系。3平衡条件——平衡力系应满足的条件。二．静力学公里公理一：二力平衡公里作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。使刚体平衡的充分必要条件二力构件：在两个力作用下处于平衡的物体。公理二加减平衡力系原理在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变厡力系对刚体的作用。推理1力的可传

4、性作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向和作用线．55公理3作用和反作用定律作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、反向、共线，作用在相互作用的两个物体上．公理4力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定，如图所示F1+F2=FR推理2三力平衡汇交定理作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且

5、第三个力的作用线通过汇交点。平衡时必与共线则三力必汇交O点，且共面．【小结】：本节重点介绍了力的概念、四个公理和二个推论；二力构件与三力构件，应掌握其判断方法；注意作用与反作用公理与二力平衡条件的区别。【作业】思考题1-1、1-2第2讲§1－3约束与约束反力【目的与要求】1、使学生对约束的概念有清晰的理解;2、掌握柔性、光滑面、光滑铰链约束的构造及约束反力的确定；3、能正确的绘制各类约束的约束反力，尤其是铰链约束、二力杆、三力构件的约束反力的画法。【重点、难点】1、约束及约束反力的概念。2、工程中常见的约束类型及约束反力的画法。自由体：在空间运

6、动，其位移不受任何限制的物体。非自由体：在空间运动，其位移受到某些方面任何限制的物体。主动力：约束反力以外的其他力约束——对非自由体某个方向的移动期限制作用的周围物体。约束反力（约束力）——约束对被约束物体作用的力。约束反力的特点——约束反力的方向总是与非自由踢被约束所限制的位移方向相反。55一。柔索约束1.实例2.约束反力的特点：（拉力）大小:待定作用点；连接点方向：柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体。二。光滑表面约束1.实例2.约束反力的特点（FN）大小：待定方向：沿着接触面的公法线指向物体内部。作用点：接触点三。光滑铰链约束1.固定

7、铰支座551）实例2）反力特点：(Fx,Fy)大小：待定方向：互相垂直的二分力作用点：铰链转动中心2.可动铰支座1）实例2）反力特点：大小：待定方向：垂直于支撑面作用点：铰链转动中心3。中间铰链1）实例2）反力特点大小：待定。方向：互相垂直的二分力。作用点：铰链转动中心。四。光滑球铰链约束(Fx,Fy,Fz)1.实例552.约束及反力特点1）约束特点：通过球与球壳将构件连接，构件可以绕球心任意转动，但构件与球心不能有任何移动．2）约束力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光滑约束问题3）约束力通过接触点,并指向球心,是一个不能预先确定的空间力.可用三个

8、正交分力表示．【小结】1、本节课详尽地介绍了工程中常见的各种约束构造及约束反力的确定。2、光滑铰链约束的不同类型所具有的特点和区别是本节课的难点，3、