构件的静力分析课件

任务一画构件的受力图

分析：受力分析在初中简单的接触，但未作矢量处理，学生接受起来存在一定的困难。因此，可从生活中一些带方向的现象进行矢量分析，从而让学生接受矢量概念、及计算方法。例：思考生活中速度：既存在大小又存在方向、两人同时向前、向右拉一个小车对比向后向右拉同一辆小车。以此让学生接受力是存在方向的，思考我们应该如何表达。（2课时）

任务目标：1、理解力的基本概念和三要素及其基本性质

2、通过现象分析，能独立进行受力分析和计算

3、了解约束的概念，对生活中常见的约束现象能进行受力分析并画出受力图

生活中力可以说无处不在，比如开车时，发动机要给车一个牵引力，骑自行车时，地面给予自行车的摩擦力等。在初中我们也接触过力，那么力应该如何下定义呢？

一、力的定义及三要素

力：物体与物体之间的相互作用。

问：对受力分析时我们应该把握哪些要素呢？

收集学生回答的关键词：大小、方向、位置，并要求学生多举一些案例，加深对力的三要素的理解。并思考这些受力现象，引起物体哪方面的变化？最终予以总结：力的作用效果：1）力可以使运动状态发生改变2）力可以使物体发生形变

二、力的基本性质

好，让我们来进行一些简单的受力分析，比如，我们站到地面上我们受到几个力？地面受到什么样的力？

教师绘制受力图，并按平衡力、作用力和反作用力分类，让学生观察这两组力的相同点和不同点。（目的：让学生理解二力平衡和作用力及反作用力）提取学生所说有关语言，并让学生对悬挂的吊灯、桌面的物体、拔河、两个人向外拉一根杆、两人同时向内压缩一个杆。让学生对力进行分组，并予以指导。得出二力平衡公理，及作用力和反作用力定理。

1）二力平衡：作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态

2）作用力和反作用力：大小相等、方向相反、作用在同一物体

两者区别：二力平衡两力都是作用在同一物体，作用力和反作用力是作用在两个物体上

思考：当一辆汽车受平衡力物体处于什么状态？

结论：匀速或者静止状态（目的为下面引出刚体的概念做准备）

思考：当我们用相同的力拉橡皮筋，橡皮筋发生什么变化？

结论：引出刚体的概念，因此二力平衡强调刚体

思考：如果我们施加力的方向不在同一条直线上，物体会如何运动呢？

例：1）我们同时向前、向右用大小相同的力去拉一辆小车

2）如果同时向后、向右呢？

思考：我们能用一个力去代替吗？它和上述施加的两个力有什么联系？

结论：他们应对物体产生同样的效果

在此直接给出平行四边形定理，并让学生画出相应的受力图形，同时给出几种练习题加深对平行四边形法则的理解与应用。

力平行四边形法则：作用在物体上同一点的两个力，可以合成一个合力，合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向用这两个力为邻边构成的平行四边形的对角线来表示。

该对角线所代表的力即为两个力的合力；这两个力叫做该合力的分力。

问：当我们擦去合力，如果我们想让该物体处于平衡状态，那么第三个力应如何添加？

顺势引出三力汇交定理

三力汇交定理：刚体受三个力作用而处于平衡状态，若其中两个力的作用线交于一点，则第三个力作用线必交于同一点，且三个力的作用线在同一平面上。

思考：1）该结论的条件是什么？结论是什么？

2）为什么强调两个力要交于一点这个条件？

注意：三角函数的练习需复习。

三、力矩和力偶

上面我们学习了有关力的概念、性质等，下面咱们学习下有关力两种转动效应。接下来，咱们看两种现象：1）关门

2）转方向盘

两种现象有什么不同吗？

咱们先分析下关门现象：

如课本图1-11所示，我们在如图所示的位置施加三个大小相同力，则出现的现象相同吗?如果想让门开的速度一样快，施加力的大小一样吗？

请2~3位同学开门试一试，并描述他们的感受。

收集学生有关：门速度慢、无法开门、感觉费力等有关词汇，写到黑板上。

思考：为什么会出现这些现象？

结论：门旋转的快慢和力的大小、力的位置都有关系。为了描述这种现象的不同，我们用力矩这个概念来描述。

力矩：力的大小和力臂的乘积称之为力对点之矩

力臂：点到力作用线的垂直距离

思考1）回想刚才开门的现象，那种情况力臂最大、哪种最小？分别是多少？

2）生活中我们还见到那些力矩现象？

以上现象旋转方向是否相同呢？

结论：不相同，有顺时针、逆时针之分

为了表述方向的不同，我们把力使物体绕逆时针方向旋转规定力矩为正值，反之为负值，那么通过上面我们知道力无法直接进行数学加减，那么力矩可以吗？请两位同学同时朝反方向关门，其他同学注意观察现象

根据学生描述的感受，给出结论：可以直接进行加减运算，其结果就是合力矩

上面我们谈到，关门和转方向盘不同之处，在于关门施加一个力，而转方向盘则施加两个力，那么他们效果完全一致吗？

学生略微思考，教师给出结论，他们是不一样的，我们把转方向盘这种效应叫力偶效应。接下来我们思考：生活中还有哪些和转方向盘类似的现象呢？例：拧水龙头、攻丝、拧水杯盖等。并同时，请学生感受下拧水杯盖的感受。来我们总结下力偶的概念：

对物体同时施加两个力，两个力大小相等、方向相反，且两个力在同一平面上。

力偶对物体产生的是转动效果。

思考：单纯一个力对物体产生的效应和力偶对一个物体产生的效果相同吗？

学生陷入思考时，教师适时加入演示：用一个力拉铅笔的一头，让学生观察效果

结论：力偶对物体只有转动效应，而一个力在一般情况下对物体有移动和转动两种效果，因此力偶与力对物体的作用效果不同，所以力偶没有合力，也不能用一个力来代替，更不能用