力的概念與物體的受力分析課件

1、力的概念與物體的受力分析靜力學(xué)： 研究物體平衡問題的科學(xué) 受力分析及力系的簡化受力分析及力系的簡化研研究究內(nèi)內(nèi)容容平衡：在慣性參考系中處于靜止狀態(tài)或勻 速直線運動狀態(tài)力系的平衡力系的平衡力的概念與物體的受力分析平衡問題平衡問題力的概念與物體的受力分析一、質(zhì)點質(zhì)點質(zhì)點系質(zhì)點系剛體剛體質(zhì)點：質(zhì)點：具有質(zhì)量其尺寸可以 忽略不計的物體質(zhì)點系：質(zhì)點系：具有一定聯(lián)系的若干個質(zhì)點的集合 剛體：剛體：特殊的質(zhì)點系，其上任意 兩點間的距離保持不變 力的概念與物體的受力分析FFFF剛體剛體FFFF變形體變形體力的概念與物體的受力分析剛體是一種理想化的力學(xué)模型理想化的力學(xué)模型。實際物體在力的作用下都會產(chǎn)生程度不同的

2、 變形。理論力學(xué)理論力學(xué)中提出剛體概念的意義中提出剛體概念的意義ACBBAlPCll l微小的變形對研究物體的平衡問題影響很小，可以略去，微小的變形對研究物體的平衡問題影響很小，可以略去，使問題的分析大為簡化。使問題的分析大為簡化。力的概念與物體的受力分析在理論力學(xué)中，研究變形體時可采用剛化剛化的作法剛化剛化力的概念與物體的受力分析二、力的概念1）力的定義：力是物體之間相互的機械作用 2）作用效果：一是使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變 二是使物體發(fā)生變形3）力是矢量，既有大小又有方向（書寫和作圖都須注意）力的三要素：大小，方向，作用點力的概念與物體的受力分析F印刷體中的矢量書寫F手寫體中的矢量書寫AF特

3、別提示：特別提示：力的單位：國際單位：牛頓（ N ）力的概念與物體的受力分析三、幾個與力相關(guān)概念F1F2F3FnP1P2Pm力的作用效應(yīng)力的作用效應(yīng): :內(nèi)效應(yīng)（物體的變形） 外效應(yīng) (物體運動狀態(tài)的改變),2121mnPPPFFF力力 系系: 作用在物體上的一組力等效力系等效力系: 對同一剛體產(chǎn)生相同作用效果的力系力的概念與物體的受力分析平衡力系平衡力系: 對剛體不產(chǎn)生任何作用效果的力系合力合力：與某力系等效的的力 FR 稱為該力系的合力合力， Fi（i=1,2,n)稱為合力的分力分力,21RnFFFF,210FFFn力的概念與物體的受力分析AB一、公理一（二力平衡公理）一、公理一（二力平衡

4、公理）BAFFFBFA作用于剛體的兩個力平衡的充要條件是：此二力的大小相等，方向相反且作用于同一條直線上力的概念與物體的受力分析例如：二力構(gòu)件僅受兩個力作用而處于平衡的物體BACDDABCCDFCFD力的概念與物體的受力分析二力構(gòu)件的受力特點二力構(gòu)件的受力特點：此二力作用線必然沿著兩個作用點的連線且大小相等，方向相反明確二力構(gòu)件的受力特點，可以在進行物體的受力分析時判斷未知力的方向。(c)BACDCDFDFC二二 力桿：力桿：形狀為桿件的二力構(gòu)件，簡稱為二力桿。力的概念與物體的受力分析 在作用于剛體的給定力系上，加上或減去一個平衡力系，不影響原力系的作用效果。0,21mPPP,2121mnPP

5、PFFF,21nFFF二、公理二（加減平衡力系公理）二、公理二（加減平衡力系公理）P1P2P3P1P2P3F1F2力的概念與物體的受力分析推論：力的可傳性原理推論：力的可傳性原理作用在剛體上某點的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)的任意一點，并不改變該力對剛體的作用。FF加減力的概念與物體的受力分析三、公理三（平行四邊形法則）三、公理三（平行四邊形法則） 1F2FRF力的平行四邊形法則力的三角形法則力是矢量，應(yīng)按矢量的運算法則進行運算。1F2FRF21FFFR21FFFR比較的不同含義。力的概念與物體的受力分析 兩個物體間的相互作用力，總是大小相等、方向相反且作用于同一條直線上，但分別作用在兩個

6、物體上。四、公理四（作用力于反作用力公理）四、公理四（作用力于反作用力公理）PFPF二力平衡作用與反作用FF力的概念與物體的受力分析剛體的平衡條件對于變形體來說僅是必要的，而非充分的FF（a）FF（b）力的概念與物體的受力分析受力分析受力分析PADCBBACPCF受力分析的任務(wù)：受力分析的任務(wù)：構(gòu)件受了幾個力（包括所有的主動力和約 束 反力）？每個力的作用位置和作用方向如何？受力圖受力圖借助圖示，進行受力分析并將其結(jié)果表示出來。FxFy力的概念與物體的受力分析畫受力圖的步驟：畫受力圖的步驟：（1）取分離體有明確的受力分析對象；（2）畫主動力先從已知入手；（3）畫約束反力受力分析的關(guān)鍵。力的概念

7、與物體的受力分析WWAFDFBFABOBFAFPFFPOAB力的概念與物體的受力分析ADCBxAFyAFPDF畫圖示構(gòu)件的受力圖。ADCBPBFAF力的概念與物體的受力分析1) 畫CD桿的受力圖DC解解:WWA2)畫輪A的 受力圖力的概念與物體的受力分析3)畫AB桿的受力圖ABCFCFBxFByFAxFAy4) 畫整體受力圖FDCBAWWFBxFBy力的概念與物體的受力分析例：畫例：畫AB桿和圓柱桿和圓柱C組組成的系統(tǒng)整體，成的系統(tǒng)整體，AB桿桿和圓柱和圓柱C的受力圖。的受力圖。FTFEFAxFAyQABDCEFQABDCEFDFEQCDE力的概念與物體的受力分析畫受力圖時常見錯誤：畫受力圖時

8、常見錯誤：FCFBxFByABCPFBxFByFCABCPABCP力的概念與物體的受力分析ABQFAFBQ不是根據(jù)約束性質(zhì)畫，而是主觀想象。不是根據(jù)約束性質(zhì)畫，而是主觀想象。錯誤原因：錯誤原因：力的概念與物體的受力分析ABCDPQFBxFByFDABDPCFBxFByP錯誤：錯誤：CDCD桿不是二力桿。桿不是二力桿。沒能判斷出沒能判斷出CDCD桿是二力桿，把問題復(fù)雜化桿是二力桿，把問題復(fù)雜化ABPDABDFDyFDx力的概念與物體的受力分析ACBDG錯誤：沒有明確的研究對象，沒取分離體。錯誤：沒有明確的研究對象，沒取分離體。力的概念與物體的受力分析畫受力圖步驟及要點：畫受力圖步驟及要點：1.

9、1. 確定研究對象確定研究對象, ,畫分離體圖。畫分離體圖。2.2.由已知條件畫所有主動力。由已知條件畫所有主動力。3.3.由約束類型畫約束反力。由約束類型畫約束反力。4.4.受力圖上只畫外力受力圖上只畫外力, ,不畫內(nèi)力。不畫內(nèi)力。5.5.受力圖要互相協(xié)調(diào)受力圖要互相協(xié)調(diào) (1)(1)整體受力圖與局部受力圖間要協(xié)調(diào)。整體受力圖與局部受力圖間要協(xié)調(diào)。 (2)(2)作用力與反作用力間要協(xié)調(diào)。作用力與反作用力間要協(xié)調(diào)。6.6.明確判斷出二力構(gòu)件。明確判斷出二力構(gòu)件。力的概念與物體的受力分析圖示棘輪機構(gòu)，試畫出棘輪的受力。BFAFABxOFyOFFAPOAFOxFOy力的概念與物體的受力分析ACBD

10、畫 圖示結(jié)構(gòu)的受力圖。DCFCDFACBCFxAFyAFxAFyAFPQFDQP力的概念與物體的受力分析AFPDCBEDCAxAFyAFxCFyCFDxFDyFAFPDCBExAFyAFxBFyBFPEFDxDFyDFEFCEBFECxFCyFxBFyBF畫圖示結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的受力圖。力的概念與物體的受力分析1）畫出各桿及輪的受力圖2）畫出銷釘B的受力圖3）畫出銷釘B 與滑輪一起的受力圖PBDACEK力的概念與物體的受力分析 1）取BD桿（B處為沒有銷釘?shù)目祝榉蛛x體，畫受力圖DB 取AB桿（B處為沒有銷釘?shù)目祝榉蛛x體，畫受力圖DFBFBACAFCXFCYFBXFBYF解：ABCKDE力的概念與

11、物體的受力分析 取DE桿為分離體，畫受力圖 取輪為分離體，畫受力圖 2）取銷釘B為分離體，畫受力圖DECKFDKFxEFyEFFK1Fx1BFy1BFFBFyBFxBFx1BFy1B2FFxCFyCABCKDE力的概念與物體的受力分析 3）取銷釘B與滑輪一起為分離體，畫受力圖當遇到銷釘與三個或三個以上物體相連接當遇到銷釘與三個或三個以上物體相連接的情況時，單獨把銷釘作為一個獨立的構(gòu)件進行的情況時，單獨把銷釘作為一個獨立的構(gòu)件進行分析，會使問題變得復(fù)雜。如無特別要求，可將分析，會使問題變得復(fù)雜。如無特別要求，可將銷釘置于除二力桿以外的任一構(gòu)件上，少了一個銷釘置于除二力桿以外的任一構(gòu)件上，少了一個

12、構(gòu)件，自然就簡單了。構(gòu)件，自然就簡單了。FK1F2FFxBFyBFBABCKDE討論：討論：力的概念與物體的受力分析DBDFBFKF1FxB1FyB1FBACAFCXFCYFBXFBYFBACAFCXFCYFxBFyBFBFDECKDFKFEXFEYFCXFCYF2FABCKDEFBFyBFxBFx1BFy1B2F力的概念與物體的受力分析FK1F2FFxBFyBFBBACAFCXFCYFBXFBYFDECKDFKFEXFEYFCXFCYFABCKDEFBFyBFxBFx1BFy1B2FDBDFBFFK1Fx1BFy1BF力的概念與物體的受力分析xAFyAFBFADCBPDBFDBBDFBCPB

13、FFDBxCFyCFFBDxAFyAFCxFCyFADCPABCD力的概念與物體的受力分析BECPDFACDAFCxFCyFACBDEPBFEFxCFyCFPABCDPBCxCFyCFxBFyBFFxCFyCABDAFDF力的概念與物體的受力分析ACBPDEqa3aACBPDEqxAFyAFBFxCFyCFDEFACPDxAFAyFBCEqBFCxFCyFEDF力的概念與物體的受力分析ADCBEPPCBBCFCBFxAFyAFADCDxFDyFFCBxDFyDFEBBFBCFPEADCBPxAFyAFBF力的概念與物體的受力分析ADCFBPEADBBFxAFyAFDyFDxFFCBCBBCFCBFCEDxDFyDF1FFBC3F2FBF1FADCFBEPxAFyAF力的概念與物體的受力分析ADCFBEPADCBEPxAFyAFxBFyBFADCPxAFyAFTFxCFyCFCBExBFyBFFTCxFC