《工程力学》课程中物体受力分析教学研究

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1、《工程力学》课程中物体受力分析教学研究李玉海郜少波河北劳动关系职业学院050000摘要物体受力分析，是《工程力学》课程的重要内容之一。文章就多年教学中遇到的问题提出了一些意见和建议。关键词工程力学物体受力分析教学研究物体受力分析方法和力系平衡条件在工程中应用广泛。在静载荷作用下的工程结构（如桥梁、房屋等），常见的机械零件（如轴、齿轮）在工作时大多处于平衡状态，或者近似地看作平衡状态。要做到结构设计和施工上的技术先进、经济合理、安全适用、质量上乘，需要与多方面紧密配合。受力分析就是一个非常重要的环节，笔者就这个问题谈谈自己在《工程力学》授课中，对物体受力分析教学的一

2、些经验和体会，以供大家参考。对当前高职院校的学生来说，尽管《工程力学》课程中对物体受力分析的题目很简单，但由于一部分同学对中学物理、数学等知识掌握不扎实，要把其思维引入到《工程力学》上来，尚需一定的时间和精力。如图1，重量为Q的小车用绳系住，绳绕过光滑的滑轮，一端受力作用，使小车沿斜面匀速上升，试分别画出小车和滑轮的受力图。图1图2图3对这样的题，有相当一部分同学都画成了如图2的形式。而正确的答案是图3。之所以会出现这样的错误，大概源于图4和图5所示物体受力分析方法。由于工程结构中的差异，两个轮子的受力Nl、N2—般是不相等的（可以暗示学生，在后面的章节中会讲到）

3、经过解释，学生们才明白《工程力学》主要是强调力的作用点的位置，不能像中学物理中一概定在物体的重心上。又如图6,杆AB和BC用铰链联接于B点，杆的另一端A和C分别用固定铰链支座联接于墙上，在铰链B的销钉上挂一重量为Q的物体，如不计各杆重量，试分别画出杆AB、BC及销钉的受力图。图6图7一句“在铰链B的销钉上挂一重量为Q的物体”把学生的思路拦住了，想了半天一部分同学还是把受力图画成了图7。而正确的答案应该是图8。图8鉴于以上两例，学生们的思维表现，笔者认为有的必要对基本定义、公式、定理进行反复讲解，对于似是而非的概念也须多次举例论证，使学生跳出中学物理力学解题的圈子，

4、尽快形成现有《工程力学》的思维方法。例如，在讲解静力学二力平衡公理就是这样进行的。二力平衡公理：刚体只受到两个力的作用，大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。凡是只有两个着力点处于平衡的构件，称为二力构件，简称为二力杆。强调“两个着力点”和“处于平衡”。诸如以下情况均不是二力杆，图9系着三个着力点，而图10不平衡。图9图10另外二力杆仅强调“两个着力点”和“处于平衡”，没有形状、尺汴规定，也就是说适合不同的形体。诸如以下情况（图11、12、13）均是二力杆。图11图12图13对二力杆解释清楚以后，同学们对二力杆的判断就得心应手了。又如力是物体间相互作用产生的，取

5、某物体为研究对象，与它相接触的物体当然奋力的作用，在研宄对象上画上力，就代表客观存在的其它物体对它的作用。另外，熟记典型约束的简化符号及性质很冇必要，这些符号是工程技术人员的共同语言，一见这类符号、约束反力的分析就己经确定。我们的教学中几乎每一题都用到作用力与反作用力公理；甲物体对乙物体有力N作用，与此同时乙对甲必冇反作用力，且。分析两物体之间的力，一定要等量、反向和共线。不按这个规律和分析，就是错误的。如图14的画法就是错误的，和应该是反向的。图14画物体的受力图，不仅要掌握基本理论知识，还要求学生养成良好的完成作业的习惯。如受力中每一件物体简图都要用绘图工具画

6、，不允许出现直线不直，圆形不圆，不注尺寸，凑凑合合的现象。图中每一个力都应以文字命名，对所取的研宄对象，在教学中应提出“三不准”：不准改变形容对象的形状和尺寸；不准改变形容对象的位置摆布；不准徒手作图。同时要说明“三不准”的原因。图15的问题在平面汇交力系几何法中显得更加突出（特别是没有按比例画图的情形）。图15图16中如改变摆布位置，容易导致错误的结果，如图17。即使是图18也不利于与原图的对照和理解。图16图17图18正确答案是图3所示。另外，授课吋要通过反复讲解，多做练提出画受力图的规律，按规律去画。我是以下面例题来加以说明的。试画出三铰钢架在水平力作用下，

7、支架AC及BC的受力图，钢架自重不计。在教学法中要求学生摆脱那种从左至右的思维定式，找出最佳受力图。该题先Mac支架，再画出bc支架，则图19的受力图如图20,力的个数增多。图19图20如先画出BC架，后画AC架，则受力图如图21。图21通过以上两种画法，大家可以明显看出，第二种受力图比第一种受力图从形式上看要简单得多。在讲物体受力分析这一章吋，我主要采用了讲授法，并附之讨论法，演示多种解题途径，让学生体验哪种方法简单，怎样分析最好。总之，学生只要牢牢掌握基本内容，才能为正确画好物体的受力图作好充分准备。除此之，还要多练习，掌握画图的要求和规律。参考文献【1】吴建

8、生工程力学