搜索
-1-课时计划科目：工程力学班级：教师：检查人：2012年月日第周第讲总第页教材章节绪论第一篇理论力学课题绪论§1．1静力学基本概念教学目的1.了解工程力学的概念和内容和学习方法。2.了解理论力学的基本概念。掌握力的概念和表示方法。3.掌握刚体和平衡的概念重点静力学公理难点力的可传性原理课的类型新授课教学方法讲授法教具挂图教学进程学情分析[引入本课程][引入新课]绪论一、学习工程力学的目的工程力学是一门与工程实际密切联系的技术基础课。学习目的：分析构件受力情况了解力系(即作用于同一物体上的一群力)简化方法掌握构件运动和平衡的规律等合理地设计或选用构件截面尺寸，使机械安全、可靠地工作。掌握一定的工程力学基础知识，可以帮助我们正确地使用，操作、安装、维护和革新机械；提高操作技术水平和生产技术上的应变能力，分析和解决生产实际中有关力学的简单问题。工程力学知识还为学习其它课程(例如机械基础)打好基础。此外学习工程力学还有助于培养正确的思维方法。第页NO.1-2-教学进程二、工程力学包含哪些内容共分两篇第一篇为理论力学，重点学习静力学，即学习物体受力分析方法和物体平衡的一般规律；第二篇为材料力学，研究工程构件在载荷作用下变形和破坏的规律，在保证构件既安全又经济的前提下，为构件选用合适的材料，确定合理的截面形状和尺寸，提供有关的基础知识和基本计算方法。三、如何学好工程力学学习工程力学必须注意理论密切联系实际。要注意掌握工程力学课程中的基本概念、基础理论和基本运算方法。要注意理论力学和材料力学两篇及各章之间的内在联系，应用数学、物理等基础知识及运算方法来分析、解决工程力学中提出的一些问题。完成一定数量的练习题。第一篇理论力学引言理论力学是研究物体机械运动的规律及其应用的科学。机械运动是指物体在空间的位置随时间的变化。如星球的运行，飞机、轮船、汽车的行驶，机器的运转等，都是机械运动。平衡：若物体相对于地球处于静止状态或作匀速直线运动时的状态。理论力学内容：包括静力学、运动学和动力学三个部分，本课程着重讨论静力学。静力学研究物体受力分析方法和物体在力系作用下处于平衡的条件。第一章静力学基础§1．1静力学基本概念一、力的概念力是物体间相互的机械作用力的作用效应是使物体运动状态发生变化，也可使物体发生变形。力的两个效应：外效应：力使物体运动状态发生变化的效应内效应：力使物体产生变形的效应。静力学只研究力的外效应，材料力学将研究力的内效应。力的三要素：(1)力的大小；(2)力的方向；(3)力的作用点。这三个要素中有任何一个改变时，力对物体作用的效果也随之改变。-3-第页教学进程力的单位：国际单位牛顿(N)千牛顿(kN)工程单位公斤力（kgf）千公斤力（tf）力的换算1(kgf)=9.807(N)≈10(N)力是矢量,其图示法为：用带箭头的有向线段(矢线)示于物体作用点上，线段的长度(按一定比例尺画)表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点。二、平衡概念物体的平衡，是指物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。静止或平衡总是相对地球而言的。三、刚体的概念刚体在力作用下形状和大小都保持不变的物体。实际上，任何物体在力的作用下都将产生不同程度的变形。不过工程实际中构件的变形都很微小，略去变形不会对静力学研究的结果有显著影响，但却会使研究的问题大大简化。解决工程力学问题时，常常将实际物体抽象为力学模型。[小结]工程力学的基本概念和内容。学习本课程的方法。理论力学机械运动力的概念和表示。平衡和刚体的概念[预习]§1．2静力学公理§1.3约束与约束反作用力[作业]-4-课时计划科目：工程力学班级：教师：检查人：2012年月日第周第讲总第页教材章节第一章静力学基础课题§1．2静力学公理教学目的1.熟悉并理解静力学公理内容。2.学会用静力学公理解释工程中的一些现象。重点公理的基本内容难点公理2和公理3的区别课的类型新授课教学方法讲授法教具挂图教学进程学情分析[复习上讲内容]力的概念力的三要素力的表示[引入新课]§1．2静力学公理静力学公理概括了力的一些基本性质，是建立静力学全部理论的基础。公理1：二力平衡公理刚体只受两个力作用处于平衡状态时,必须也只需这两个力的大小相等,方向相反,且作用在同一直线上。F1=-F2(负号说明F2的方向与F1相反)二力平衡公理只适用于刚体二力等值、反向、共线是刚体平衡的必要与充分条件。对于非刚体，二力平衡条件只是必要的，而非充分的。二力构件：只有两个着力点而处于平衡的构件。受力特点：所受二力必沿作用点的连线。NO.2-5-教学进程公理2：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。这个公理常被用来简化已知力系。推论：力的可传性原理作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线任意一点，而不会改变该力对刚体的作用效果。证明：这说明，用力F在A点推小车，与用力F1(＝F)在B点拉小车，两者的作用效果是相同的。注意：这个推沦只适用于刚体而不适用于变形体。公理3力的平行四边形公理作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力也作用于该点上。合力的大小和方向，用这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。力的三角形法则:将力矢F1、F2首尾相接，成一折线OAB，再用直线OB将其封闭构成一个三角形，那么矢量OB就代表合力R。矢量式表示如下:R=F1＋F2推论：三力平衡汇交定理若作用于物体同一平面上的三个互不平行的力使物体平衡，则它们的作用线必汇交于一点。这就是三力平衡汇交定理。证明-6-第页教学进程三力构件物体只受共面三个力作用而平衡。若三个力中已知两个力的交点及第三个力的作用点，就可以按三力平衡汇交定理确定第三个力的作用线方位。必须注意，三力平衡汇交定理是共面且不平行三力平衡的必要条件，但不是充分条件，即同一平面作用线汇交于一点的三个力不一定都是平衡的。公理4：作用与反作用公理两个物体间的作用力与反作用力总是成对出现，且大小相等，方向相反，沿着同一直线，但分别作田在这两个物体上。作用力和反作用力互相对立，互相依存，同时出现，同时消失。公理2和公理3的区别：公理2是叙述作用在同一物体上两力的平衡条件，公理3是描述两物体间的相互作用关系。[小结]二力平衡公理加减平衡力系公理力的平行四边形公理作用与反作用公理[预习]1－3[作业]-7-课时计划科目：工程力学班级：教师：检查人：2011年月日第周第讲总第页教材章节第一章静力学基础课题§1.3约束与约束反作用力教学目的1.理解结束与约束反力的概念。2.了解结束的形式，掌握各种结束的反力的方向。重点确定约束反力的方向难点确定约束反力的方向课的类型新授课教学方法讲授法教具挂图教学进程学情分析[复习上讲内容]静力学公理二力平衡公理加减平衡力系公理力的平行四边形公理作用与反作用公理［引入新课]§1.3约束与约束反作用力在机械或工程结构中，每个构件的运动都被与它相联系的其它构件所限制。例如钢索悬吊重物；列车受钢轨限制，只能沿轨道运动；门受铰链限制，只能绕铰链轴线转动等。约束:一个物体的运动受到周围物体的限制时，这些周围物体就称为约束。例如，钢索就是重物的约束，轨道就是列车的约束，铰链就是门的约束。约束反力（或反力）:是阻碍物体运动的力。NO.3-8-教学进程确定反力准则是：(1)约束反力的作用点就是约束与被约束物体的相互接触点；(2)约束反力的方向总是与约束所能限制的被约束物体的运动方向相反。约束反力的大小：可利用平衡条件来定量计算。常见的几种约束：一、柔体约束柔体约束由柔软的绳索，链条，皮带等所形成的约束。柔体约束只能拉力，不能承受压力，其约束反力作用于联接点，方向沿着绳索而背离物体。通常用T或S表示这类约束反力。例如吊减速箱盖二、光滑面约束光滑面约束两个互相接触的物体，如接触面上的摩擦力很小，可略去不计时，这种光滑接触面所构成的约束。光滑面约束的反作用力通过接触点，方向总是沿接触表面的公法线而指向受力物体，使物体受一法向压力作用。这种约束反力又称为法向反力，通常以符号N表示。相啮合的一对轮齿。-9-第页教学进程三、铰链约束铰链约束由铰链构成的约束。这种约束使构件A和B相互限制了彼此的相对移动，而只能绕圆柱销C的轴线自由转动。两种常用的铰链支座约束：(1)固定铰链支座支座用圆柱销连接的两构件中，有一个是固定件，称为支座。固定铰链支座约束能限制物体(构件)沿圆柱销半径方向的移动，但不限制其转动，其约束反力必定通过圆柱销的中心，但其大小FR及方向一般不能由约束本身的性质确定。常用相互垂直的两个分力FRx和FRy来代替。（2）活动铰链支座支座在滚子上可以作左右相对运动，允许两支座间距离稍有变化，这种约束称为活动铰链支座。四、固定端约束固定端约束用于固定物体的一端，阻止被约束的物体发生任何移动和转动的约束。如车刀、一端被夹持的轴、跳板等。[小结]工程中常见约束的反力画法：方向可以确定的约束有柔体约束、光滑面约束；方位可以确定的约束有活动铰链约束；方向不能直接确定的约束有固定铰链约束、固定端约束。[预习]§1—4物体的受力分析和受力图[作业]-10-课时计划科目：工程力学班级：教师：检查人：2012年月日第周第讲总第页教材章节第一章静力学基础课题§1—4物体的受力分析和受力图教学目的1.掌握物体受力分析方法。2.熟悉画受力图的步骤。重点受力分析方法难点受力分析方法课的类型新授课教学方法讲授法教具挂图教学进程学情分析[复习上讲内容]工程中常见约束的反力画法柔体约束光滑面约束活动铰链约束固定铰链约束固定端约束[引入新课]§1—4物体的受力分析和受力图受力分析为了清楚地表示物体的受力情况，把所研究的物体(称为研究对象)从所受的约束中分离出来，单独画出它的简图，然后在它上面画上所受的全部主动力和约束反力。由于已将研究对象的约束解除，因此应以约束反力来代替原有的约束作用。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(包括主动力和约束反力)的图。受力分析和画受力图的注意事项：(1)首先确定研究对象(2)画出作用在研究对象上的全部力包括主动力和约束反力。(3)研究对象对约束的作用力或其他物体上受的力，在受力图中不应画出。举例说明。NO.4-11-第页教学进程例1—l均质球重G，用绳系住，并靠于光滑的斜面上，如图1—14a所示。试分析球的受力情况，并画出受力图。解①确定球为研究对象。②作用在球上的力有三个：即球的重力G，绳的拉力FT，斜面的约束反力FN。③根据以上分析，将球及其所受的各力画出，即得球的受力图。例1—2均质杆AB，重量为G，支于光滑的地面及墙角间，并用水平绳DE系住，如图1—15a所示。试画出杆AB的受力图。解①取杆AB为研究对象。②受力分析：作用在杆上的主动力有重力G。约束反力有地面的约束反力FNA，墙角的约束反力FNC，柔体绳子的拉力FT，。③受力图如图1—15b所示。例1—3均质水平梁重量为G，一端A为固定铰链支座，另一端B为活动铰链支座，梁上受力F作用，如图1—16a所示。试画出梁的受力图。解①取梁AB为研究对象。②受力分析：主动力有重力G及外力F，约束反力有活动铰链支座B的反作用力FB(与支承面垂直)及固定铰链支座A的反作用力FAx，FAy。③画受力图。例1—4水平梁AB用斜杆CD支撑，A，C，D三处均为光滑铰链连接，均质梁重G，其上放置一质量为G，的电动机，如图1—17a所示。如不计杆CD的自重，试分别画出杆CD和梁AB(包括电动机)的受力图。解①分析斜杆CD的受力情况。-12-CD杆是一个二力杆，杆CD受压力。斜杆CD的受力图如图所示。②梁AB(包括电动机)为研究对象。G，Q为主动力。梁在铰链D处受到二力杆CD给它的约束反力FD′的作用。RD′＝－RD。A处受固定铰链支座给它的约束反力RA，可用两个大小未定的垂直分力FAx和FAy代替。③梁AB的受力图如图所示。例1—5三角架由AB，BC两杆用铰链连接而成。销B处悬挂重量为G的物体，A，C两处用铰链与墙固连(图1—18a)。不计杆的自重，试分别画出杆A