机械基础第二章教案

第二章构件的静力学分析

§2-1 力的基本性质

教学目标：

1、熟悉力的概念、性质；

2、理解约束类型，掌握约束反力方向的确定。熟练绘制受力图

3、能把工程实际结构转换成力学模型，培养分析问题和解决问题的能力。

4、、了解约束类型及约束反力方向的确定。

5、能准确判断出约束类型并确定约束反力方向，有一定的分析问题和解决问题的能力。

教学重点：

1、力的概念、性质；

2、约束类型，约束反力方向的确定。

3、画受力图

教学难点：

约束反力方向的确定。

授课类型：新课

教学方法：

教学方法：讲练法、演示法、讨论法、归纳法。

教具：

教室里边的桌子，电杠，扫帚等

教学安排：

教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插讨论、讲授中穿插练习与设问，最后进行归纳。

教学过程：

一、导入新课：

构件的静力分析是选择构件材料、确定构件外形尺寸的基础。构件的静力分析是以刚体为研究对象。刚体是指受力后变形忽略不计的物体。

二、新课教学：

一、力的概念

1.力的定义

力是物体相互间的机械作用，其作用结果使物体的形状和运动状态发生改变。

说明：力的效应分外效应—改变物体运动状态的效应。内效应—引起物体变形的效应。

2.力的三要素

力的大小、方向、作用点（线）。

3.力的表示法

力是矢量，用数学上的矢量记号来表示。

4.力的单位

在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)

1 N= 1公斤•米/秒2（kg •m/s

2 )。

❖ 启发教学： 2020F N

F N

==哪一种正确？ 注意区别矢量与标量。

二、力的基本性质

公理一(二力平衡公理)

要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，必须也只须这两个力大小相等、方向相反、沿同一直线作用。

二力构件—不计自重只在两点受力而处于平衡的构件。与构件形状无关。 ❖ 设问：

能不能在曲杆的A 、B 两点上施加二力，使曲杆处于平衡状态。

公理二(力平行四边形公理)

作用于物体上任一点的两个力可合成为作用于同一点的一个力，即合力。合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。

矢量表达式： 12R F F F =+

❖ 课堂讨论：

分析下列哪种表达式正确？12R F F F =+ 12R F F F =+

公理三(加减平衡力系公理)

可以在作用于刚体的任何一个力系上加上或去掉几个互成平衡的力，而不改变原力系对刚体的作用。

推论 (力在刚体上的可传性)

作用于刚体上的力，其作用点可以沿作用线在该刚体内前后任意移动，而不改变它对该刚体的作用。

F A

B F 1

A

B A

F 1

F 2

R

F A

B F 2 F 1

F

1= －F

2

= F

❖要点：

☉力不能移出作用线以外；

☉力不能移出刚体外。

❖启发教学：

为什么说二力平衡条件、加减平衡力系原理和力的可传性等都只适用于刚体？

公理四(作用和反作用公理)

任何两个物体相互作用的力，总是大小相等，作用线相同，但指向相反，并同时分别作用于这两个物体上。

三、约束类型

1、基本概念

☉非自由体对自由体的限制称为约束。

☉约束限制非自由体运动的力称为约束反作用力，简称约束反力。

2、常见约束类型

（1 ）柔体约束

组成：柔软的绳索、链条或带。

反力：只能是拉力。

（2）光滑面约束

组成：导轨、滑槽、气缸等。

反力：法向支承力。

（3）、光滑铰链约束

A、固定铰链约束

反力：正交分力。

F

B 、活动铰链约束

反力：法向支持力。

（4）、固定端约束

反力：正交分力和反力偶。

❖ 应用：

轴承、桥梁、内燃机、飞机、遮雨棚等。

四、画受力图 1、取分离体 2、画出主动力 3、画出约束反力

三、 小结

1、理解力、刚体、平衡和约束等重要概念

2、理解静力学公理及力的基本性质

3、明确各类约束对应的约束力的特征

4、能正确对物体进行受力分析

四、作业

1、什么是力以及力的三要素？

2、什么是约束以及约束反力？

3、叙述二力平衡公理和作用力与反作用力公理。

4、简述几种常见的约束。

A B

F

A y F x

M A C

D F

A C F F F F B

第二节力矩和力偶

【教材版本】

李世维主编．中等职业教育国家规划教材—机械基础（机械类）．第2版．北京：高等教育出版社，2006

【教学目标与要求】

一、知识目标

1、了解力矩和力偶的概念；理解力的平移原理；

2、掌握力偶性质。

二、能力目标

掌握力偶性质，培养分析问题和解决问题的能力。

三、素质目标

1、了解力矩和力偶的概念，掌握力偶性质；

2、了解力的平移原理；并能解释生活和工程实际问题。

四、教学要求

1、了解力矩和力偶的概念；

2、掌握力偶性质及力的平移原理、应用。

【教学重点】

1、力矩和力偶的概念，力偶性质；

2、力的平移原理、应用。

【难点分析】

力偶性质、力的平移原理及应用

【教学方法】

教学方法：讲练法、演示法、讨论法、归纳法。

【教学资源】

1．机械基础网络课程．北京：高等教育出版社，2006

2．吴联兴主编．机械基础练习册．北京：高等教育出版社，2006

【教学安排】

2学时（90分钟）

教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插讨论、讲授中穿插练习与设问，最后进行归纳。

【教学过程】

★复习旧课（5分钟）

约束类型

⏹柔体约束

F

⏹固定铰链约束活动铰链约束