第一章力系的等效和物體受力分析

1、個人收集整理 -ZQ第一章 力系地等效和物體受力分析 教學目地及要求理解力、剛體、平衡和約束等重要概念 . 靜力學公理（或力地基本性質(zhì)）是靜力學地理論基礎(chǔ)，要求深入理解 . 明確和掌握約束地基本特征及約束反力地畫法 .熟練而正確地對單個物體與物體系統(tǒng)進行受力分析，畫出受力圖 . §剛體和力地概念教學重點：力、剛體、平衡等概念 教學難點：力地三要素及力系地理解 教學內(nèi)容： 靜力學地基本概念平衡：物體機械運動地一種特殊狀態(tài).在靜力學中，若物體相對于地面保持靜止或作勻速直線平動，則稱物體處于平衡 . 資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途 剛體：在力作用下不變形地物體 .剛體是靜力學中地理想化力學

2、模型 .力：物體之間地相互機械作用 . 其作用效果可使物體地運動狀態(tài)發(fā)生改變和使物體產(chǎn)生變 形.前者稱為力地運動效應或外效應，后者稱為力地變形效應或內(nèi)效應，理論力學只研究力 地外效應 .力對物體作用地效應取決于力地大小、方向、作用點這三個要素，且滿足平行四 邊形法則，故力是定位矢量 . 資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途 力地分類：集中力、分布力；內(nèi)力、外力；主動力、約束反力 力系：同時作用于物體上地一群力稱為力系 .等效力系：分別作用于同一剛體上地兩組力系，如果它們對該剛體地作用效果完全相同， 則此兩組力系互為等效力系 . 資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途平衡力系：若物體在某力系作用下保持平衡，則

3、稱此力系為平衡力系 . 力地合成：若力系與一個力等效，則此力稱為力系地合力 .§靜力學五個公理及其推論 教學重點：靜力學公理及其推論 教學難點：準確理解靜力學公理 教學內(nèi)容：靜力學公理及其推論地具體內(nèi)容 公理：力地平行四邊形法則 作用在物體上同一點地兩個力，可以合成一個合力.合力地作用點也在該點，合力地大小和方向，由這兩個力為邊構(gòu)成地平行四邊形地對角線確定 .合力矢等于這兩個力矢地幾何和 . 資 料個人收集整理，勿做商業(yè)用途 公理給出了最簡單地力系地簡化規(guī)律，也是較復雜力系簡化地基礎(chǔ).另外，它也給出了將一個力分解為兩個力地依據(jù) . 資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途 公理：二力平衡條件作

4、用在剛體上地兩個力， 使剛體保持平衡地必要和充分條件是： 兩個力地大小相等， 方向相 反，且在同一直線上 .此公理指出了作用于剛體上最簡單力系地平衡條件. 資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途公理：加減平衡力系公理 在已知力系上加上或減去任意地平衡力系，并不改變原力系對剛體地作用.此公理是研究力系等效變換地依據(jù) .推論：力地可傳性 作用于剛體上某點地力， 可以沿著它地作用線移到剛體內(nèi)任意一點， 并不改變該力對剛體地個人收集整理 -ZQ作用 .表明作用于剛體上地力是滑動矢量 . 資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途 推論：三力平衡匯交條件定量作用于剛體上三個相互平衡地力， 若其中兩個力地作用線匯交于一點，

5、則此三力必在同 一平面內(nèi)，且第三個力地作用線通過匯交點 . 資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途 給出了三個不平行地共面力構(gòu)成平衡力系地必要條件.當剛體受不平行地三力作用處于平衡時，常利用這個關(guān)系確定未知力地作用線方位 資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途 公理：作用和反作用定律兩個物體相互作用地力， 總是大小相等， 方向相反，沿著同一作用線， 分別作用在這兩個物 體上.揭示了物體之間相互作用力地定量關(guān)系， 它是分析物體間受力關(guān)系時必須遵循地原則， 也為 研究多個物體組成地物體系統(tǒng)問題提供了基礎(chǔ) . 資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途 公理：剛化原理當變形體在已知力作用下處于平衡時，若將此時地變形體視為（剛化

6、 ）剛體，則其平衡狀態(tài)保持不變 .闡明了變形體抽象為剛體模型地條件， 并指出剛體平衡地必要和充分條件只是變形體平衡地 必要條件 .§約束和約束反力 教學重點：約束類型及約束反力 .教學難點：明確和掌握約束地基本特征及約束反力地畫法 教學內(nèi)容：基本概念 ）自由體和非自由體）約束：約束：對非自由體地運動所加地限制條件.在剛體靜力學中指限制研究對象運動地物體 .約束對非自由體施加地力稱為約束反力 .約束反力地方向總是與約束所能阻礙地物體地 運動或運動趨勢地方向相反 . 資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途 ）約束反力：約束對物體地作用力 .）主動力：能主動引起物體運動狀態(tài)變化地力 . 約束地基本

7、類型及其反力地畫法 .）光滑接觸面：其約束反力沿接觸點地公法線，指向被約束物體 . ）光滑圓柱、鉸鏈和頸軸承：其約束反力位于垂直于銷釘軸線地平面內(nèi)，經(jīng)過軸心，通常用 過軸心地兩個大小未知地正交分力表示 . 資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途 ）固定鉸支座：其約束反力與光滑圓柱鉸鏈相同 .）活動鉸支座：與光滑接觸面類似 .其約束反力垂直于光滑支承面 . ）光滑球鉸鏈：其約束反力過球心，通常用空間地三個正交分力表示 . ）止推軸承：其約束反力常用空間地三個正交分力表示 . ）二力體：所受兩個約束反力必沿兩力作用點連線且等值、反向 . ）柔軟不可伸長地繩索：其約束反力為沿柔索方向地一個拉力，該力背離被約

8、束物體 . ）固定端約束： 其約束反力在平面情況下，通常用兩正交分力和一個力偶表示；在空間情況 下，通常用空間地三個正交分力和空間地三個正交分力偶表示 . 資料個人收集整理，勿做商 業(yè)用途§物體地受力分析及受力圖 教學重點：單個物體及物體系統(tǒng)地受力分析、畫出受力圖 教學難點：常見約束地特點及正確畫出約束反力即畫出受力圖教學內(nèi)容：.基本概念）物體地受力分析：分析構(gòu)件受了幾個力，各力地作用位置和力地作用方向）取分研究對象：把需要研究地物體從周圍地物體中分離出來，單獨畫出它地簡圖畫受力圖地步驟及注意事項正確地進行物體地受力分析并畫其受力圖，是分析、解決力學問題地基礎(chǔ)畫受力圖時必須 注意以下

9、幾點: ）明確研究對象根據(jù)求解需要，可以取單個物體為研究對象，也可以取由幾個物體組成地 系統(tǒng)為研究對象不同地研究對象地受力圖是不同地 資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途）正確確定研究對象受力地數(shù)目由于力是物體間相互地機械作用，因此，對每一個力都應 明確它是哪一個施力物體施加給研究對象地，決不能憑空產(chǎn)生同時，也不可漏掉某個力一般可先畫主動力，再畫約束反力凡是研究對象與外界接觸地地方，都一定存在約束反力資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途）正確畫出約束反力一個物體往往同時受到幾個約束地作用，這時應分別根據(jù)每個約束本 身地特性來確定其約束反力地方向，而不能憑主觀臆測資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途）當分析兩物體

10、間相互作用時，應遵循作用、反作用關(guān)系若作用力地方向一經(jīng)假定，則反作用力地方向應與之相反當畫整個系統(tǒng)地受力圖時，由于內(nèi)力成對出現(xiàn)，組成平衡力系因此不必畫出，只需畫出全部外力 資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途例：不計自重地梯子放在光滑水平地面上，畫出梯子、梯子左右兩部分與整個系統(tǒng)受力圖 4 I 1解：繩子受力圖如圖（）所示梯子左邊部分受力圖如圖（）所示梯子右邊部分受力圖如圖（）所示整體受力圖如圖（）所示資料個人收 集整理，勿做商業(yè)用途提問：左右兩部分梯子在處，繩子對左右兩部分梯子均有力作 用，為什么在整體受 力圖沒有畫出？教學建議本章講述概念較多，要講清這些概念地定義，并理解其意義例如: 屬于力地：力系、等效力系、合力、分力、平衡力系、主動力、約束反力、作用力、反作用 力、內(nèi)力、外力等屬于物體地：變形體、彈性