工程力學(xué)教(學(xué))案張定華1

1、青島黃海學(xué)院教師教案年月日課題緒論，1.1力的概念教學(xué)目的掌握力學(xué)基本知識(shí)、學(xué)習(xí)理論力學(xué)的目教學(xué)重點(diǎn)靜力學(xué)公理教學(xué)難點(diǎn)公理的推理過(guò)程教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn) 力學(xué)三要素、力學(xué)定理推理過(guò)教具三角板、教鞭課時(shí)2板書(shū)設(shè)計(jì)緒論、靜力學(xué)公理一、工程力學(xué)的作用二、重要意義五、 力的性質(zhì)性質(zhì) 1；性質(zhì) 2；推論 1 ；性質(zhì) 3； 推 論 2 ； 性 質(zhì) 4三、 力的定義四、力的表示方法教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)過(guò)程提示與補(bǔ)充青島黃海學(xué)院教師教案教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)過(guò)程提示與補(bǔ)充新課導(dǎo)入：1究對(duì)象（桿件，桿件變形的形式。 2理解工程力學(xué)的研究對(duì)象（桿件）究對(duì)象有一個(gè)全面的概念。了解工程的發(fā)展簡(jiǎn)史和學(xué)習(xí)本課程的方法。蝸輪蝸桿的組成及應(yīng)新課講授

2、：用工程力學(xué)的研究對(duì)象建筑物中承受荷載而起骨架作用的部分稱(chēng)為結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)是由若干構(gòu)件按一定方式組合而成的。組成結(jié)構(gòu)的各單獨(dú)部分稱(chēng)為構(gòu)件。例如：支承渡槽槽身的排架是由立柱和橫梁組（a）（b）圖 0-1成的剛架結(jié)構(gòu)，如圖 11a 所示；單層廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)由屋頂、樓板和吊車(chē)梁、柱等構(gòu)件組成， 如圖 11b 所示。結(jié)構(gòu)受荷載作用時(shí)，如不考慮建筑材料的變形，其幾何形狀和位置不會(huì)發(fā)生改變。結(jié)構(gòu)按其幾何特征分為三種類(lèi)型：通過(guò)圖例了解最基本的蝸輪蝸桿的機(jī)構(gòu)組成和高度。實(shí)體結(jié)構(gòu)：由塊體構(gòu)成。其幾何特征是三個(gè)方向的尺寸基本為同一數(shù)量級(jí)。了解圓柱蝸桿傳動(dòng)的分類(lèi)1.1靜力學(xué)的基本公理靜力學(xué)是研究物體的平衡問(wèn)題的科學(xué)。主要討論

3、作用在物體上的力系的簡(jiǎn)化和平衡兩大問(wèn)題。所謂平衡，在工程上是指物體相對(duì)于地球保持靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一種特殊形式。一、剛體的概念工程實(shí)際中的許多物體，在力的作用下，它們的變形一般很微小，對(duì)平衡問(wèn)題影響也很小，為了簡(jiǎn)化分析，我們把物體視為剛體。所謂剛體，是指在任何外力的作用下，物體的大小和形狀始終保持不變的物體。靜力學(xué)的研究對(duì)象僅限于剛體，所以又稱(chēng)之為剛體靜力學(xué)。二、力的概念力的概念是人們?cè)陂L(zhǎng)期的生產(chǎn)勞動(dòng)和生活實(shí)踐中逐步形成的，通過(guò)歸納、概括和科學(xué)的抽象而建立的。力是物體之間相互的機(jī)械作用，這種作用使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，或使物體產(chǎn)生變形。力使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的

4、效應(yīng)稱(chēng)為外效應(yīng)，而使物體發(fā)生變形的效應(yīng)稱(chēng)為內(nèi)效應(yīng)。剛體只考慮外效應(yīng)；變形固體還要研究?jī)?nèi)效應(yīng)。經(jīng)驗(yàn)表明力對(duì)物體作用的效應(yīng)完全決定于以下力的三要素：或千牛頓。力的方向包含力的方位和指向兩方面的涵義。如重力的方向是“豎直向下“豎直”是力作用線(xiàn)的方位“向下”是力的指向。力的作用位置是指物體上承受力的部位。一般來(lái)說(shuō)是一塊面積或體積，稱(chēng)為布力；而有些分布力分布的面積很小，可以近似看作一個(gè)點(diǎn)時(shí)，這樣的力稱(chēng)為集中力。如果改變了力的三要素中的任一要素，也就改變了力對(duì)物體的作用效應(yīng)。1-1 所示，線(xiàn)段 AB 長(zhǎng)度按一定的比例尺表示力 F 方向。線(xiàn)段的起點(diǎn)A 或終點(diǎn)B 表示力的作用點(diǎn)。線(xiàn)段 AB 的延長(zhǎng)線(xiàn)（圖中虛線(xiàn)

5、）表示力的作用線(xiàn)。的大小。一般來(lái)說(shuō)，作用在剛體上的力不止一個(gè)，我們把作用于物體上的一群力稱(chēng)為力系。如果作用于物體上的某一力系可圖 11以用另一力系來(lái)代替，而不改變?cè)械臓顟B(tài)，這兩個(gè)力系互稱(chēng)等效力系。如果一個(gè)力與一個(gè)力系等效，則稱(chēng)此力為該力系的合力，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)力的合成；而力系中的各個(gè)力稱(chēng)此合力的分力，將合力代換成分力的過(guò)程為力的分解。在研究力學(xué)問(wèn)題時(shí)，為方便地顯示各種力系對(duì)物體作用的總體效應(yīng)，用一個(gè)簡(jiǎn)單的等效力系（或一個(gè)力）代替一個(gè)復(fù)雜力系的過(guò)程稱(chēng)為力系的簡(jiǎn)化。力系的簡(jiǎn)化是剛體靜學(xué)的基本問(wèn)題之一。所謂公理就是無(wú)需證明就為大家在長(zhǎng)期生活和生產(chǎn)實(shí)踐中所公認(rèn)的真理。靜力學(xué)公理是靜力學(xué)全部理論的基礎(chǔ)。公

6、理一 二力平衡公理作用于同一剛體上的兩個(gè)力成平衡的必要與充分條件是：力的大小相等，方向相反，作用在同一直線(xiàn)上?？梢员硎緸椋篎=-F/或 F+F/=0此公理給出了作用于剛體上的最簡(jiǎn)力系平衡時(shí)所必須滿(mǎn)足的條件，是推證其它力系平 二力構(gòu)件或二力桿件簡(jiǎn)稱(chēng)二力桿。公理二 加減平衡力系公理推論一 力的可傳性原理作用于剛體上的力可以沿其作用線(xiàn)移至剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的效應(yīng)。證明設(shè)力 F作用于剛體上圖12的點(diǎn) A，如圖 1-2 所示。在力 F 作用線(xiàn)上任選一點(diǎn)B，在點(diǎn) B 上加一對(duì)平衡力 F1 和 F2， 使F1= F2=F則 F F 減去，則 與 F 等效。此時(shí)， F 已由點(diǎn)A 沿作用線(xiàn)移到了

7、點(diǎn)。由此可知，作用于剛體上的力是滑移矢量，因此作用于剛體上力的三要素為大小、方向和作用線(xiàn)。公理三 力的平行四邊形法則作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可以合成為作用于該點(diǎn)的一個(gè)合力，它的大小和方向由以這兩個(gè)力的矢量為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線(xiàn)來(lái)表示。如圖 13圖 13a 所示，以 FR 表示力 F1 和力 F2 的合力，則可以表示為：FR=F1+F2。即作用于物體上同一點(diǎn)兩個(gè)力的合力等于這兩個(gè)力的矢量合。（如圖 ）外任選一點(diǎn)a 作矢量 ab 代表力 然后從b bc 代表力 最后連起點(diǎn)a 與終點(diǎn) c 得到矢量 ,則 ac 就代表合力矢 。分力矢與合力矢所構(gòu)成的三角形 abc 稱(chēng)為力的三角形。這種合成方法稱(chēng)為力三角形法則。推論二 三力平衡匯交定理證明:設(shè)在剛體上三點(diǎn)C、，其互不平行，且為平衡力系，如圖1-4 所示，根據(jù)力的可傳性，將力 F1 和 F2 移至匯交點(diǎn)O，根據(jù)力的可傳性公理，得合力 FR1，則力 F3 與 FR1 平衡，由公圖 143與11的作用線(xiàn)必過(guò)點(diǎn)。公理四 作用與反作用公理兩個(gè)物體間相互作用力，總是同時(shí)存在，它們的大小相等，指向相反，并沿同一直線(xiàn)分別作用在這兩個(gè)物體上。物體間的作用力與反作用力總是同時(shí)出現(xiàn)，同時(shí)消失。可見(jiàn)，自然界中的力總是成對(duì)地存在，而且同時(shí)分別作用在相互作用的兩個(gè)物體上。這個(gè)公理概括了任何兩物體間的相互作用的關(guān)系，不論對(duì)剛體或變形體，不管