静力学基础

教案

学年第二学期

教案名称：汽车机械基础

授课教师：

授课班级：

第 2 周（第 1、2 讲）

课题第一章:静力学基础课型新授

教学目标1、知道力、平衡、刚体的概念。

2、理解和掌握静力学的几个公理。

教学重点静力学公理

教学难点二力构件、力的平行四边形法则

教学手段多媒体教学

教学内容及步骤：

【教学过程】：自我介绍.进入新课

第一章：静力学基础：

一、力的概念

力的概念是人们在长期生活和生产实践中逐步形成的。例如：人用手推小车，小车就从静止开始运动；落锤锻压工件时，工件就会产生变形。

力是物体与物体之间相互的机械作用。

使物体的机械运动发生变化，称为力的外效应；

使物体产生变形，称为力的内效应。

力对物体的作用效应取决于力的三要素，即力的大小、方向和作用点。

力是矢量，常用一个带箭头的线段来表示，在国际单位制中，力的单位牛顿(N)或千牛顿(KN)。

二、静力学公理

公理1力的平行四边形法则

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，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。其矢量表达式为

ＦR =Ｆ1+Ｆ2

根据公理1求合力时，通常只须画出半个平行四边形就可以了。如图1-2b、c所示，这样力的平行四边形法则就演变为力的三角形法则。

公理2二力平衡公理

刚体仅受两个力作用而平衡的充分必要条件是：两个力大小相等，方向相反，并作用在同一直线上，如图1－3所示。即

Ｆ1＝-Ｆ2

它对刚体而言是必要与充分的，但对于变形体而

言却只是必要而不充分。如图1－4所示，当绳受两个

等值、反向、共线的拉力时可以平衡，但当受两个等

值、反向、共线的压力时就不能平衡了。

二力构件：仅受两个力作用而处于平衡的构件。二力构件受力的特点是：两个力的作用线必沿其作用点的连线。如图1－5a中的三铰钢架中的BC构件，若不计自重，就是二力构件。

公理3加减平衡力系公理

在作用于刚体上的已知力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。

加减平衡力系公理主要用来简化力系。但必须注意，此公理只适应于刚体而不适应于变形体。

推论1力的可传性原理

作用于刚体上的力，可以沿其作用线移至刚体内任意一点，而不改变该力对物体的作用效果。力对刚体的效应与力的作用点在其作用线上的位置无关。因此，作用于刚体上的力的三要素是：力的大小、方向、作用线。

推论2三力平衡汇交定理

若刚体受到同平面内三个互不平行的力的作用而平衡时，则该三个力的作用

线必汇交于一点。

公理4作用和反作用定律

作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用线相同，但同时分别作用在两个相互作用的物体上。

这个公理表明，力总是成对出现的，只要有作用力就必有反作用力，而且同时存在，又同时消失。

公理5刚化原理

变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。

这个公理提供了把变形体抽象为刚体模型的条件。

小结：

1. 提出了静力学的基本概念：力、平衡、刚体。

2. 力是物体之间的相互机械作用。力的三要素是力的大小、方向和作用点。力是矢量。

3. 静力学公理是研究静力学的基础。

公理1 说明力的运算符合矢量运算法则，是力系合成与分解的基础。

公理2 是最基本的力系平衡条件。

公理3 是力系等效代换和简化的主要依据。

公理4 是研究物体系受力分析的基础。

公理5 提供了把变形体抽象为刚体模型的条件。

作业：1.力的三要素指什么?

2.二力平衡的条件是什么?用方程式表示出来.

【课后记】：大多数同学能理解静力学的几个公理的含义，但对二力构件和力的平行四边形法则的具体应用欠熟练。