最新高职工程力学教案

1、文江门化市（专高级业技）工理学论校课高教级案部科目工程力学1.1力及静力学公理授课日期课时2班级H13数控1授课 方式讲授作业题数3拟用 时间30min教学 目的1、 明确力、刚体、平衡的概念2、 掌握静力学四大公理及推论选用教具重点1、明确力、刚体、平衡的概念2、掌握静力学四大公理及推论难点掌握静力学四大公理及推论教学 回顾说明授课教师：冯丽琴审阅签名:邓美联1-1静力学基本概念及静力学公理一、力的概念1、力：是物体间的相互机械作用。2、力的作用效果：使物体的运动状态发生变化，也可以使物体发生变形。3、力的三要素：力的大小、方向、作用点。（1）力的大小反映了力的强弱。（2）力的方向反映了力的作用线在空间的方位和指向。（3）力的作用点是物体相互作用位置的抽象化。只要改变其中任何一个要素，力对物体的作用效果也会随之改变。4、理解力的概念应该注意以下几点：力不能脱离物体而独立存在，有力存在，就一定有施力物体和受力物体。（1）力总是成对出现，即有作用力，就必有其反作用力存在。（2）力是矢量，对物体的作用效果取决于力的三要素。（3）力使物体运动状态发生变化的效应称为力的外效应，实务题产生变形的

2、效应称为力的内效应。静力学只研究力的外效应，材料力学研究力的内效应。5、力的单位：力的单位为牛顿，符号是N工程李学忠常用KN,1KN=1000N.6、力的表示：力的三要素可用带有箭头的有向线段（矢量）来表示，线段的长度（按一定比例画出）表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，线段的起始点或终止点表示力的作用点。通过力的作用点，沿力的方向的直线，叫做力的作用线。用（F）表示。7、刚体：在力的作用下形状和大小都保持不变的物体称为刚体。刚体是一个抽象化的力学模型，在一定的条件下可以把物体抽象为刚体。在自然界中，绝对的刚体实际上是不存在的。8、平衡：是指物体相对于地球保持静止或匀速直线运动状态。平衡是物体机械运动的特殊情况，平衡时相对的。静止或平衡总是相对于地球而言的。二、公理1：二力平衡公理：刚体只受两个力作用而处于平衡状态时，必须也只须这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。二力平衡公理是力学最简单力系平衡的必要和充分条件，是研究力系平衡的基础。但是它只适用于刚体，对于非刚体，只是必要的，不是充分的，即并非满足受等值，方向，共线的作用力就平衡。二力杆：只有两个着力点而处于平衡的构件

3、，称为二力构件。当构件呈杆状时，称为二力杆。二力杆受力特点：所受二力必须沿其两作用点的连线。在图1-2中的CD杆就是二力杆，二力等值，反向，共线。公理2：加减平衡力系公理：作用在已知力系的刚体上，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：力的可传递性原理：作用于刚体上某点的力，可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。（只适用于刚体）。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，可以合称为一个合力。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。图1-4求和F两力的合力，可以用一个矢量式表示如下：F = F + F推论1：三2力平衡汇交定理：若作用于物体同一平面上的三个1互不2平行的力使物体平衡，则它们的作用线必汇交于一点。证明：(1)如图1-5所示：物体A、B、C三点有共勉且互不平行的三个力F,F ,F作用，使物体平衡。12 3(2)根据力的可传递性原理，将其中任意二力分别沿其作用线移到他们的交点 O上，然后根据力的平行四边形公理，可得合力F，则力F应于F平衡。(3)根据二力平衡公理，F与必在

4、同一直线上，所以必通过点O,于是F, F, F均通过点O.33公1理2四：3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，分别作用在这两个物体上。图i-6小结：二力平衡公理及在工程中的实际应用三力平衡汇交定理及其应用作业：练习册pl一、全做二、1、2、3四、1、2文江门化市（专高级业技）工理学论校课高教级案部科目工程力学1.2 约束和约束反力1.3 物体的受力分析和受力图授课日期课时4班级H13数控1授课 方式讲授作业题数4拟用 时间40min教学 目的1、熟悉柔性约束、光滑面约束的性质及相应约束反力特征2、掌握物体受力分析方法，准确绘制受力图选用教具重点1、熟悉柔性约束、光滑面约束的性质及相应约束反力特征2、掌握物体受力分析方法，准确绘制受力图难点掌握物体受力分析方法，准确绘制受力图教学 回顾说明审阅签名:邓美联授课教师：冯丽琴复习：1、二力平衡公理及在工程中的实际应用2、三力平衡汇交定理及其应用引入1.2约束与约束反作用力一、约束：限制某物体运动的其他物体称为该物体的约束。工程中常见的约束类型有柔体约束，光滑面约束，铰链约束和固定端

5、约束。约束反力：约束必然对物体有力的作用，这种力称为约束反作用力，简称为约束反力或反力。约束反力属于被动力。（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）约束反力方向总是与约束所能限制的被约束物体的运动方向相反。1、柔体约束：由线绳，链条，传动带等所形成的约束称为柔体约束（只承受拉约束反力作用于连接点，方向沿着绳索等背离约力，不承受压力）。方向： 束物体。用FS或Fr表示。2、光滑面约束：两个相互接触的物体，摩擦不计，这种光滑面所构成的约束称 为光滑面约束。方向：总是沿着接触表面的公法线指向受力物体，使物体受一法向压力作用，也叫法向反力。用气表示。3、铰链约束：由铰链构成的约束，称为铰链约束。 J（1）固定铰链约束：两个构件中，有一个是固定的，称为支座，可以分解为两个互相垂直的分力勺X和FY来表示。（3）活动铰链约束：支座可以移动，允许距离稍有变化，也是一种双面约束。方向：作用线通过铰链中心，并垂直于支撑面，指向上或者指向下均可。4、固定端约束：车床上的刀架，三爪卡盘对圆柱工件的约束都是固定端约束，关于它的受力分析，我们在第四章详细介绍。小结：四种约束类型及其支反力特点

6、作业：练习册P9一、1、2、3二、1、2三、5复习：四种约束类型及其支反力特点引入1-3物体的受力分析和受力图一受力图为了表示物体的受力情况，需要把研究的物体从所受的约束中分离出来，单独画它的简图，再画上所有的主动力和约束反力。解除约束后的物体，称为分离体，画出分离体上所有作用力的图（包括主动力和约束反力），称为物体的受力图。对物体进行受力分析和画受力图需要注意：（1）首先确定研究对象，并分析哪些物体对它有力的作用。（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。画约束反力时，应取消约束，而用约束反力来代替它的作用。（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。例1-1均质圆球，重为G,用绳系上，并靠于光滑斜面上，如图所示，试分析受力情况，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，中立G，绳的拉力F，斜面的约束反力FN。3、根据分析，画出所有的力，球受G，F，F，作用而平衡，其作用NT线相交于球心O点。例1-2.均质杆AB,重量G,支于光滑的地面及墙角间，并用水平绳DE 系住，如图所示，试画受力图。解：1、以杆AB为研究对象；2、

7、作用在杆上的力有重力G,绳的拉力F，墙角的约束反力F。3、根据分析，画出所有的力，杆受G, f , Fn作用而平衡。如图1-15b 所示。T图1-15例1-3,三角架由AB, BC,两杆用铰链连接而成，销B处悬挂重量为G 的重物，A，C两处用铰链与墙固连，不计杆的自重，试分别画出杆AB，BC，销B的及系统ABC的受力图。解：1、首先以AB和BC为研究对象。两个杆不计自重，是二力杆，暂没 AB杆受拉，则BC杆受压。2、以销B为研究对象，画受力图。图HIS小结：四种约束类型及其支反力特点作业：练习册 P121、2、3、4、5、6文江门化市（专高级业技）工理学论校课高教级案部科工程力学1.4力矩授课日期课时2班级H13数控1授拟课讲授作业用303方题数时min式间教学 目的1、 明确力矩的概念、计算公式及合力矩定理2、 掌握力的分解方法3、 力矩平衡条件及应用选用教具重点力矩的概念、计算公式及合力矩定理难点掌握力的分解方法教学涉及到的数学计算学生明显感觉接受困难，需要在讲解力学的时候补充一些必回要的数学知识顾说明授课教师：冯丽琴审阅签名:邓美联复习：四种约束类型及其约束反力特点引入1.4 力

8、矩的概念极其计算、力对点之矩1、概念：力对物体的转动效应用力矩来度量。2、定义-力对点之矩(力矩)力对点之矩即为力使刚体绕固定点转动效果的度量。点。即为力矩中心、简称矩心m (F)= F dd力臂o乘积Fd力矩的大小正负号规定：力矩转向逆为正注意：平面力对点之矩是一个代数量。单位：Nm , kNmo力矩中心不一定取在固定点上，而可以取外体上的任一点。如果是自由刚体，则力对其上任意一点均可取矩(形成抽象化概念)。力对物体绕某点转动的效果，主要由两个因素决定：(1)力的大小与力臂的乘积。(2)力使物体绕。点的转动方向。3、力矩性质(1)力F对于O点之矩不仅取决于F的大小，同时还与矩心的位置有关(力矩与矩心的位置关系)。(2)力F对于任一点之矩，不因该力的作用点沿其作用线移动而改变(因力及力臂大小均未改变)。即：力沿作用线移动，力矩不变。(3)力的大小等于零或力的作用及线通过矩心时，力矩等于零。(4)互成平衡的两个力对于同一点之矩的代数和等于零。即：两个平衡力对任一点的力矩和为零。4、合力矩定理平面力系的合力对平面上任一点之矩等于诸分力对同一点之矩的代数和。m (F)= m (F)+ m (F )+A + m (F )=2 m (F)在计算力矩时，若力臂不易求出，常将力分解为两个易定力臂的分力(通常是正交分解)然后应用合力矩定理计算力矩。例：试求F对B点之矩。F-51JIJN解：直接计算矩心8到力F作用线的垂直距离d比较麻烦。可将F分解为两个力F 1和F 2。它们的大小分别为：F1= F coS3002F2=F sin300由合力矩定理，得：mB (F)= mB (F)+ mB (F )=F XbF Xa=F(b sin30o -a cos30。)二500(0.2Xsin30o-0.1 X cos300)=6.67N.m5、力的平移定理将一个力分解为一个力和力偶的过程叫做“力向一点平移”。二、力矩的平衡条件绕定点转动物体的平衡条件是：各力对转动中心O点的矩的代数和等于零，即合力矩等于零。即：Mo (F)=Mo(F

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