工程力學(xué)課程中畫(huà)受力圖需要注意的幾個(gè)要點(diǎn)

1、工程力學(xué)課程中畫(huà)受力圖需要注意的幾個(gè)要點(diǎn) 摘要：在職業(yè)院校的工程力學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，第一章的靜力學(xué)基礎(chǔ)是一個(gè)承上啟下，貫穿始終的一節(jié)內(nèi)容。所以教師要講清楚約束類(lèi)型、約束反力的畫(huà)法，“二力構(gòu)件”與光滑圓柱鉸鏈?zhǔn)芰Φ年P(guān)系，作用力與反作用力和二力平衡的區(qū)別，三力平衡匯交原理的使用，在理解這些內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行多次的練習(xí)，能夠幫助學(xué)生基本掌握受力分析的方法， 為以后的學(xué)習(xí)和應(yīng)用打下牢固的基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：工程力學(xué);受力分析;受力圖 引言：工程力學(xué)是一門(mén)與工程技術(shù)聯(lián)系極為廣泛的技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科，它是工程技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)之一，是中職教育機(jī)械類(lèi)、材料類(lèi)、電子類(lèi)、數(shù)控類(lèi)等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修課。在工程力學(xué)教學(xué)中， 對(duì)物體進(jìn)

2、行受力分析并正確畫(huà)出受力圖是學(xué)生學(xué)好工程力學(xué)的第一步。這部分內(nèi)容占有非常重要的地位， 幾乎所有的力學(xué)計(jì)算， 如構(gòu)件平衡時(shí)所受到的約束反力的計(jì)算以及后續(xù)材料力學(xué)中構(gòu)件承載能力的安全校核計(jì)算等， 都需要首先進(jìn)行受力分析并畫(huà)出有關(guān)的受力圖后才能進(jìn)行。而所畫(huà)受力圖的準(zhǔn)確性直接影響到計(jì)算的正確性。受力圖的繪制一旦有誤， 不僅使計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)誤， 還有可能進(jìn)一步使后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成重大失誤， 其損失可能是巨大的。所以， 正確地對(duì)構(gòu)件進(jìn)行受力分析， 準(zhǔn)確無(wú)誤地畫(huà)出受力圖， 在工程力學(xué)計(jì)算中起到至關(guān)重要的作用。 一、正確理解約束的概念、約束的性質(zhì)以及約束反力的畫(huà)法以及內(nèi)在的聯(lián)系。 力是物體間的相互機(jī)械作用，凡是限

3、制某物體運(yùn)動(dòng)的其他物體，都成為該物體的約束，約束對(duì)物體的作用實(shí)質(zhì)上就是力的作用，約束在物體上的力稱(chēng)為約束反力，簡(jiǎn)稱(chēng)反力。教師在講解這些概念的時(shí)候應(yīng)該著重講解約束反力的產(chǎn)生，反復(fù)強(qiáng)調(diào)約束與被約束物體之間是相互作用的關(guān)系，彼此之間力的關(guān)系是相互的。約束與物體的關(guān)系是對(duì)等的。強(qiáng)調(diào)施力物體與受力物體是相對(duì)受力分析而言的，只有在對(duì)物體進(jìn)行受力分析的時(shí)候才會(huì)具有確切的施力物體和受力物體。在約束類(lèi)型中，能否正確的判斷出約束的類(lèi)型是畫(huà)出受力圖的關(guān)鍵，柔性約束的約束反力是沿著繩索的方向背離受力物體，光滑接觸面約束的約束反力是沿著接觸點(diǎn)的法線(xiàn)方向指向物體，活動(dòng)鉸鏈的約束反力是沿著支撐面的法線(xiàn)方向指向受力物體。光滑

4、圓柱鉸鏈約束的約束反力的畫(huà)法需要和“二力構(gòu)件”“三里平衡匯交”結(jié)合起來(lái)講解。 二、明確“二力構(gòu)件”和固定鉸鏈約束的特殊關(guān)系。 在畫(huà)受力圖時(shí)，如果一個(gè)機(jī)構(gòu)里面存在“二力構(gòu)件”，并且能夠正確的判斷出來(lái)，是我們后續(xù)畫(huà)好其他構(gòu)件受力圖的突破口。但是“二力構(gòu)件”兩端的約束都是光滑圓柱鉸鏈約束，在講解光滑圓柱鉸鏈約束反力畫(huà)法的時(shí)候?qū)W生學(xué)到的是用通過(guò)鉸鏈中心兩個(gè)互相垂直的分力來(lái)表示的，但是這個(gè)時(shí)候“二力構(gòu)件”的光滑圓柱鉸鏈的約束反力卻是用一個(gè)力來(lái)表示的，在這個(gè)時(shí)候?qū)W生就會(huì)感到迷茫，不能很好的掌握，時(shí)常畫(huà)錯(cuò)，所以老師在講解“二力構(gòu)件”受力的時(shí)候， 應(yīng)該把光滑圓柱鉸鏈約束從廣義上去講解： 固定鉸鏈只能限制物體間

5、的相對(duì)徑向移動(dòng)， 不能限制物體繞圓柱銷(xiāo)軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)和平行于圓柱銷(xiāo)軸線(xiàn)的移動(dòng)。由于圓柱銷(xiāo)與圓柱孔是光滑接觸面接觸， 這個(gè)光滑的回轉(zhuǎn)面就是它的約束面， 則約束反力應(yīng)是沿接觸線(xiàn)上的一點(diǎn)到圓柱銷(xiāo)中心的連線(xiàn)上， 垂直于軸線(xiàn)。但是由于物體在回轉(zhuǎn)過(guò)程中， 與固定鉸鏈約束接觸面的位置是在變化， 不固定的， 所以這個(gè)光滑面約束反力的方向是不能預(yù)先確定的， 只能用兩個(gè)方向待定的垂直分力來(lái)代替。我們強(qiáng)調(diào)這個(gè)時(shí)候的受力是分力，力的方向不能預(yù)先確定是固定鉸鏈約束反力畫(huà)為兩個(gè)互相垂直的分力的原因， 這一點(diǎn)要向?qū)W生反復(fù)強(qiáng)調(diào)。當(dāng)力的方向能確定時(shí)， 就可以只畫(huà)一個(gè)力， 這時(shí)要引入“二力構(gòu)件”和固定鉸鏈約束的特殊關(guān)系?！岸?gòu)件”

6、是指只受兩個(gè)力的作用而平衡的構(gòu)件。那么一對(duì)平衡力具有大小相等，方向相反，作用線(xiàn)互相平行且作用在一個(gè)物體上的特點(diǎn)。當(dāng)“二力構(gòu)件” 和光滑圓柱鉸鏈約束連接時(shí)， 光滑圓柱鉸鏈約束反力的作用線(xiàn)是能確定的， 它必然通過(guò)“二力構(gòu)件”上二力作用點(diǎn)的連線(xiàn)，兩點(diǎn)確定一條直線(xiàn)。給學(xué)生講清楚這個(gè)特殊關(guān)系， 在受力分析時(shí)， 首先認(rèn)清并找到“二力構(gòu)件”， 在其與光滑圓柱鉸鏈聯(lián)接處只需要畫(huà)出一個(gè)約束反力， 然后再進(jìn)行下一步的受力分析。這樣就很好地解決了困惑學(xué)生的問(wèn)題。 三、明確“三力平衡匯交”和固定鉸鏈約束的關(guān)系。 除了“二力構(gòu)件”的受力學(xué)生容易出錯(cuò)之外，對(duì)于三力平衡匯交原理的應(yīng)用也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)迷茫的情況，往往不知道如何處

7、理，是畫(huà)兩個(gè)分力呢？還是畫(huà)一個(gè)合力？很多同學(xué)不能很好的判斷出什么時(shí)候可以用三力平衡匯交原理，什么畫(huà)通過(guò)鉸鏈中心互相垂直的兩個(gè)分力，有時(shí)候一個(gè)構(gòu)件受到三個(gè)已知作用力，學(xué)生也會(huì)用一個(gè)合力來(lái)固定鉸鏈約束的反力，這個(gè)時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，我們就要向?qū)W生明確，只有在桿件受到兩個(gè)已知力，只存在一個(gè)固定鉸鏈約束的反力還沒(méi)有畫(huà)出的時(shí)候才可以運(yùn)用三力平衡匯交原理。如果不能明確的時(shí)候就需要用通過(guò)鉸鏈中心互相垂直的分力來(lái)表示。這樣就不會(huì)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。學(xué)生分析起來(lái)也比較自信容易把握。 四、區(qū)分“二力平衡”和“作用力與反作用力”的區(qū)別。 “二力平衡”和“作用力與反作用力”正確運(yùn)用是能否正確畫(huà)出受力圖的關(guān)鍵。很多同學(xué)知道“力

8、的作用是相互的”但真正運(yùn)用到實(shí)際題目當(dāng)中的時(shí)候還會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤，因?yàn)閷W(xué)生有時(shí)候不能很好的分清楚哪兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，哪兩個(gè)力是一對(duì)作用力與反作用力。有時(shí)候還會(huì)把一對(duì)作用力與反作用力畫(huà)在一個(gè)構(gòu)件上面，解決這一問(wèn)題，就需要讓學(xué)生真正的理解“二力平衡”和“作用力與反作用力”的區(qū)別，也需要讓學(xué)生明確的知道施力物體和受力物體，強(qiáng)調(diào)受力分析是分析物體受到的力。要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)作用力與反作用力是作用在兩個(gè)物體上面的，而平衡力是作用在一個(gè)物體上面的，作用力與反作用力是兩個(gè)物體之間相互的作用力，是同時(shí)出現(xiàn)同時(shí)消失的一對(duì)等值、反相、共線(xiàn)的力，也可以拿人站在地面上為例，讓學(xué)生分析人的受力和地面的受力，讓同學(xué)們判斷哪些力是平衡力，哪些力是作用力與反作用力，反復(fù)的練習(xí)可以讓學(xué)生更好的掌握“二力平衡”和“作用力與反作用力”的應(yīng)用。在進(jìn)行受力分析的過(guò)程中會(huì)經(jīng)常的遇到“作用力與反作用力”的應(yīng)用。所以對(duì)此進(jìn)行強(qiáng)調(diào)講解?？梢杂行У臏p少學(xué)生在進(jìn)行受力分析過(guò)程中的錯(cuò)誤，也有利于畫(huà)完受力圖后的檢查過(guò)程。 結(jié)束語(yǔ)：經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐證明， 在講課中突出以上幾個(gè)方面的重點(diǎn)講解， 并多加練習(xí)， 取得了較好的教學(xué)效果。學(xué)生在畫(huà)受力圖時(shí)， 既可以利用約束的類(lèi)型來(lái)分析畫(huà)圖， 也可以利用作用力與反作用力公理來(lái)分析畫(huà)圖。檢查受力圖時(shí)， 既可以檢查是否存在多畫(huà)漏畫(huà)的現(xiàn)象， 也可以看是否符合作用力與反作用力公理， 使同學(xué)