第二章构件的静力分析

《机械基础》教案-17-本课题目§2-1力的基本性质—静力学基本公理课的类型新授课教学班级授课时间教学目标掌握静力学基本公理的内容教学重点静力学基本公理教学难点两个推论的证明学情分析本次课内容学生在物理中学过，应该比较容易掌握。板书设计第二章构件的静力分析§2-1力的基本性质一、力的概念：1。定义：物体之间的相互作用2．力的三要素：力的大小、力的方向和力的作用点3．单位：牛顿（N）4．力的表示：力是矢量，用带箭头的有向线段表示二、静力学的基本公理：公理一（二力平衡公理）作用于刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要和充分条件是：两个力大小相等，方向相反且作用在同一直线上。公理二（力的平行四边形公理）作用于刚体上同点的两个力，可以合成一个合力，合力的作用点仍在该点，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来表示。推论一（三力平衡汇交定理）当刚体受三个力作用而处于平衡时，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线必交于同一点，且三个力的作用线在同一平面内。公理三（作用力与反作用力公理）作用力和反作用力总是同时存在的，两个力大小相等，方向相反，沿着同一直线分别作用在两个相互作用的物体上。公理四（加减平衡力系公理）在作用着已知力系的刚体上，加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。推论二（力的可传性原理）作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移到刚体上任意一点，而不改变该力对刚体的作用效果。《机械基础》教案-18-教学程序教学内容教师活动学生活动方法手段一、导入机械运动时，组成机械的各构件将受到外力的作用，因此要对构件进行受力分析引导学生进入新的一章学习引起学习兴趣课堂教学导入二、新授机械运动、平衡和力的概念提出问题，引导学生复习已学知识在教师的引导下回顾相关知识内容问答式三、新授静力学基本公理讲述公理内涵，并对两个推论进行论证理解公理内涵，并学会运用公理证明推论讲授法投影四、小结1．力的概念2．静力学基本公理对本课内容小结在理解和记忆的基础上进行小结问答法五、布置作业P24134布置作业复习巩固完成作业教学效果反馈教后记《机械基础》教案-19-本课题目§2-1力的基本性质—约束和约束反力课的类型新授课教学班级授课时间教学目标1．掌握约束的概念和约束反力2。熟悉受力分析方法教学重点约束和约束反力教学难点约束反力的方向学情分析约束是一个新的概念，学生可能分不清楚。板书设计三、约束和约束反力：1．约束和约束反力：约束：对非自由体的某些位移起限制作用的物体约束反力（反力）：约束对物体的作用力。大小：未知作用点：约束与物体间的相互作用点方向：与约束对物体限制其运动趋势的方向相反主动力：约束反力以外的力。例如重力2．常见约束类型：⑴光滑接触表面的约束:反力方向：沿接触表面的公法线并指向受力物体。作用点：两物体接触点处。⑵柔性约束：反力方向：沿柔性约束而背离物体。作用点：柔性约束与物体的接触点处。⑶光滑铰链约束：由铰链构成的约束①固定铰链支座：方向不能确定；②活动铰链支座：方向垂直于固定面。⑷固定端约束：一端完全固定，既不能移动也不能转动四、物体受力分析和受力图：受力分析：研究某个物体受到的力。分离体：解除约束后的物体。受力图：画出分离体上所有作用力的图。画受力图步骤：①首先确定研究对象,画出分离体;②画出作用在分离体上的全部主动力;③分析约束类型,画出所有约束反力.《机械基础》教案-20-教学程序教学内容教师活动学生活动方法手段一、复习，导入新课1．力的概念2．静力学基本公理向学生提问回答教师提问进入本课学习问答法二、新授约束和约束反力分析约束的含义和各种约束反力理解概念含义，正确分析约束反力讲授法引导学生总结投影三、新授物体受力分析和受力图举例说明受力分析过程通过实例，掌握正确的受力分析过程，试画受力图讲授法投影练习法四、小结1．约束和约束反力2．受力图画法对本课内容小结在理解和记忆的基础上进行小结问答法五、布置作业P242P2510布置作业复习巩固完成作业教学效果反馈教后记《机械基础》教案-21-本课题目画受力图课的类型习题课教学班级授课时间教学目标复习巩固受力图的画法教学重点受力图的画法教学难点画受力图时考虑静力学基本原理学情分析学生对画法步骤已经很明确，但不能全面考虑静力学基本原理板书设计《机械基础》教案-22-教学程序教学内容教师活动学生活动方法手段一、复习1．约束和约束反力2．画受力图的步骤向学生提问集体回答教师提问，复习回顾所学内容问答法二、练习习题训练指导学生画受力图在教师的指导下正确绘制受力图练习法投影三、小结画受力图时的注意事项小结注意点通过习题练习，注意绘图时的注意点小结四、布置作业P2511布置作业复习巩固完成作业教学效果反馈教后记《机械基础》教案-23-本课题目第一节内容练习课的类型复习课教学班级授课时间教学目标复习受力图的绘制方法和注意点教学重点受力图的绘制教学难点受力图的绘制学情分析学生已经基本掌握受力图的绘制步骤板书设计《机械基础》教案-24-教学程序教学内容教师活动学生活动方法手段一、练习练习巡视做练习练习法二、布置作业复习巩固布置作业教学效果反馈教后记《机械基础》教案-25-本课题目§2-2平面汇交力系平衡方程及应用课的类型新授课教学班级授课时间教学目标掌握平面汇交力系平衡方程的应用教学重点平面汇交力系平衡方程教学难点如何应用平面汇交力系平衡方程求解学情分析方程的应用是我们职业学校学生的薄弱点。板书设计§2-2平面汇交力系平衡方程及应用一、平面汇交力系：如果作用于物体上的各力作用线都在同一平面内，而且都相交于一点的力系。二、力在坐标轴上的投影：ＹＦＦYＦX＝ＦcosαＦ＝√ＦX２＋ＦY２ＦY＝Ｆsinαtanα＝│ＦY／ＦX│０ＦXＸ力的投影是代数量，有正负区别，如投影的指向与坐标轴的正向一致时，投影值为正号；反之为负。三、合力投影定理：合力在任一坐标轴上的投影，等于各分力在同一坐标轴上投影的代数和。即：ＲＸ＝Ｆ１X＋Ｆ２X＋……＋ＦｎX＝ΣＦXＲY＝Ｆ１Y＋Ｆ２Y＋……＋ＦｎY＝ΣＦY合力的大小和方向：Ｒ＝√ＲX２＋ＲY２tanα＝│ＲY／ＲX│四、平面汇交力系平衡的解析条件：力系中所有各力在两个坐标轴中每一轴上投影的代数和都等于零。即：ΣＦX＝０ΣＦY＝０应用步骤：1．确定研究对象，画受力图；2．选定适当的坐标轴，画在受力图上，并计算力系中各力在坐标轴上的投影3．列平衡方程并解出未知量。注意：如果解出的结果为负值，表示力的实际指向与图中相反。《机械基础》教案-26-教学程序教学内容教师活动学生活动方法手段一、导入力和物体平衡之间有什么样的关系引出本次课程内容进入本次课学习引导法二、新授力的投影及合力投影定理讲述基本知识理解基本内容，便于今后的运用讲授式三、新授平面汇交力系平衡的解析条件分析解析条件，确定应用步骤，并举例按照教师设定的分析步骤进行应用讲授法投影例题四、小结1．力的投影及合力投影定理2。平面汇交力系平衡问题的分析对本课内容小结在理解和记忆的基础上进行小结问答法五、布置作业P25121314布置作业复习巩固完成作业教学效果反馈。教后记《机械基础》教案-27-本课题目§2-2平面汇交力系平衡方程及应用课的类型习题课教学班级授课时间教学目标熟练掌握平衡方程的建立过程教学重点受力分析及根据受力图建立平衡方程教学难点平衡方程的建立学情分析学生的分析能力有限，需要让学生建立惯性思维。板书设计例1：圆柱形滚筒放置在两个滚子A、B上，如图所示。A、B位于同一水平线。已知滚筒重G=30KN，半径R=500mm，滚子半径为r=50mm，两滚子中心距l=750mm。求滚子A、B所受的压力。1．选滚筒为研究对象2．画受力图如左3．建立如图所示坐标系4．．列平衡方程ΣＦX＝０即ΣＦY＝０Nacosα+0+(-Nbcosβ)=0Nasinα-G+Nbsinβ=0由几何知识可知cosα=cosβ=5/22sinα=sinβ=√259/22代入数据解得Na=Nb≈20.51(KN)根据公理3(作用力与反作用力)，滚子A、B所受的压力为20.51KN，方向如图。例2：如图所示，AC、BC两杆由铰链C连接，两杆的另一端由铰链支座固定于墙上，在点C处悬挂重10KN的物体。AB=2m，BC=1m，BC⊥AC，不计杆重，求两杆所受的力。1．选点C为研究对象2．画受力图如右3．建立如图所示坐标系4．．列平衡方程ΣＦX＝０即ΣＦY＝０-Rbccosα+0+Raccosβ=0Rbcsinα-G+Racsinβ=0由几何知识可知α=30°β=60°代入数据得Rac=5√3KNRbc=5KN《机械基础》教案-28-教学程序教学内容教师活动学生活动方法手段一、复习1.力的投影与力有什么关系?2.平面汇交力系的平衡条件是什么?如何建立方程?向学生提问回答教师提问回顾所学内容问答法二、新授例题例题讲解,关键是步骤和方程的建立过程听教师讲解例题,学会方法和步骤讲授法例解法投影三、新授练习指导学生解题参照例题解题练习法投影四、小结解题方法和步骤对本课内容小结在理解和记忆的基础上进行小结总结法五、布置作业所发题目布置作业复习巩固完成作业教学效果反馈教后记《机械基础》教案-29-本课题目§2-3力矩和力偶课的类型新授课教学班级授课时间教学目标掌握力矩和力偶的定义和计算教学重点力矩和力偶的计算教学难点力矩和力偶的不同点学情分析力矩在物理上学过，但力偶没有学过。板书设计§2-3力矩和力偶一、力矩（力对点之矩）：1。定义：用来衡量力使物体绕一点转动的效应的物理量。2．表示：Ｍo(F)＝±F·r单位：N·m规定：力使物体绕矩心逆时针方向转动为正，反之为负。3．特殊情况（力矩为零）：①力等于零②力的作用线通过矩心，力臂为零二、合力矩定理：平面汇交力系的合力对于平面内任一点之矩等于所有各力对该点之矩代数和。即：Ｍo(R)＝Ｍo(F1)+Ｍo(F2)+……+Ｍo(Fn)＝ΣＭo(F)三、力偶和力偶矩：1．力偶：大小相等方向相反的平行力组成的二力。记作（F，F’）2．力偶的特点：(1)力偶不有合成一个力（力偶无合力）；(2)力偶不能用一个力来平衡或用一个力来等效（力偶只能用力偶平衡）；(3)力偶使物体转动或改变物体的转动状态；3．力偶矩：表示力偶作用效果大小的物理量。记作Ｍo(F，F’)，简写为ＭＭ＝±F·d单位：N·m逆时针转动为正，反之为负。四、力偶的性质：1．平面内力偶的等效定理：在同平面内的两个力偶，如果力偶矩相等，则两力偶彼此等效。2．性质：(1)力偶可以在其作用面内任意转移，而不改变它对刚体的作用；(2)只要保持力偶矩大小和力偶的转动方向不变，可以同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长短，而不改变力偶对刚体的作用。五、力向一点平移的结果及应用：1．力的平移定理：可以把作用在刚体上的力平移到另一点，但同时必须附加一个力偶，这个附加力偶的矩等于原来的力对新作用点的矩。2．应用：替换、简化《机械基础》教案-30-教学程序教学内容教师活动学生活动方法手段一、复习，导入新课力的作用效果向学生提问引入本节内容回答教师提问进入本课学习问答法二、新授力矩和合力矩定理举例分析定义和定理内容听教师讲解，理解例题，明确含义举例法分析法投影三、新授力偶和力偶矩举例分析定义和定理内容听教师讲解，理解例题，明确含义举例法分析法投影四、小结1．力矩和合力矩定理2．力偶和力偶矩3.力的平移定理对本课内容小结在理解和记忆的基础上进行小结问答法五、布置作业P26151617布置作业复习巩固完成作业教学效果反馈教后记《机械基础》教案-31-本课题目§2-4平面任意力系的平衡方程课的类型习题课教学班级授课时间教学目标熟练掌握平衡方程的建立过程教学重点受力分析及根据受力图建立平衡方程教学难点平衡方程的建立学情分析学生已经能够掌握汇交力系的平衡方程建立，本次课要感到简单些。板书设计§2-4平面任意力系的平衡方程例1：图示混凝土浇灌器连同载荷共重P=60KN（重心在C处），用缆索沿铅垂导轨（摩擦不计）匀速吊起，已知a=0.3m,b=0.6m,α=10°，求导