中職《機(jī)械基礎(chǔ)》(二版)模塊一-力系與平衡課件

《機(jī)械基礎(chǔ)》（第二版）P.11全國中職機(jī)械類統(tǒng)編教材（高教版）－－欒學(xué)鋼等主編模塊一力系與平衡《機(jī)械基礎(chǔ)》（第二版）P.11全國中職機(jī)械類統(tǒng)編教材（高教版模塊一力系與平衡P.11力系是指作用在物體上的一組力，平衡是指物體相對(duì)于地球處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一種特殊形式。桿件一般把長度大于直徑5倍的機(jī)件稱為桿件，是機(jī)械零件中比較典型的類型。

機(jī)械零件受力平衡，才能保持正確的形態(tài)。

本模塊學(xué)習(xí)靜力學(xué)的基本知識(shí)，討論物體平衡的基本規(guī)律，為分析、解決實(shí)踐中的問題打下基礎(chǔ)。模塊一力系與平衡P.11力系是指作用模塊一力系與平衡P.12思維導(dǎo)圖

力對(duì)物體的

作用效應(yīng)力系與平衡移動(dòng)效應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)力系的平衡平面匯力系平面任意力系力的基本性質(zhì)作用與反作用力二力平衡公理力的平行四邊形法則（力的合成與分解）柔性約束光滑約束鉸鏈約束固定端約束約束與約束力力的大小力的方向力的作用點(diǎn)力矩力偶模塊一力系與平衡P.12思維導(dǎo)圖力對(duì)物體的力考綱要求P.13

近年來高考本章內(nèi)容占比較小，主要是概念分析為主，沒有出現(xiàn)計(jì)算題。（1）理解力的概念及力的基本性質(zhì)

（2）能作物體受力圖模塊一力系與平衡考綱要求P.13近年來高考本章內(nèi)容1.1力的概念與基本性質(zhì)一、力的概念P.13

構(gòu)件受力后的三種情況：一是平衡；

二是變速運(yùn)動(dòng)；

三是變形以至破壞。1.1力的概念與基本性質(zhì)P.13構(gòu)件受力后的三種1.1力的概念與基本性質(zhì)一、力的概念P.13力：是物體間的相互機(jī)械作用，這種作用使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或形狀發(fā)生改變。力的三個(gè)要素：力的大小、方向和作用點(diǎn)。

力是矢量：力是一個(gè)既有大小，也有方向的矢量。

力的單位：N（牛頓），KN、MN力的三要素之一改變，作用效應(yīng)也改變力的三要素1.1力的概念與基本性質(zhì)P.13力：是物P.13

力的基本性質(zhì)，有四大公理（定律），是本章重要基礎(chǔ)，高考題時(shí)有概念題出現(xiàn)。（1）作用與反作用

作用力與反作用力同時(shí)存在，兩力的大小相等方向相反，沿著同一直線且分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上。

作用與反作用特征：“等值、反向、共線、異體”1.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)P.13力的基本性質(zhì)，有四大公理（定律），是本章重要P.14（2）二力平衡公理1.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)使剛體在兩個(gè)力作用下維持平衡狀態(tài)的必要和充分條件是：兩個(gè)力大小相等、方向相反且作用在同一條直線上。

二力平衡的特征：“等值、反向、共線、同體”P.14（2）二力平衡公理1.1力的概念與基P.14（3）力的平行四邊形法則作用在物體上同點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成一個(gè)合力，合力的作用點(diǎn)仍在該點(diǎn)，合力的大小和方向由這兩個(gè)力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來表示，即合力為原兩力的矢量和。力可以合成，也可以分解，合成與分解的計(jì)算是可逆的。矢量表達(dá)式：FR=F1+F2AF1F2FR力的合成：1.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)力的合成（動(dòng)畫）P.14（3）力的平行四邊形法則矢量表達(dá)P.14（3）力的平行四邊形法則力的合成計(jì)算方法

兩個(gè)相互垂直的分力的合力F：1.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)AF1F2FR兩個(gè)任意方向分力的合成AF1F2FR相互垂直的兩分力的合成α

兩個(gè)任意方向分力的合力F：

解斜三角形法：利用正弦定理求合力；

解析法：先把兩個(gè)分力分解在兩相互垂直的坐標(biāo)軸上，再將兩坐標(biāo)軸上的分力合成為一個(gè)合力。P.14（3）力的平行四邊形法則力的合成（3）力的平行四邊形法則力的分解：一個(gè)力可以分解成任意兩個(gè)方向的分力。AF1F2FRP.141.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)力分解到任意兩個(gè)方向（動(dòng)畫）重力分解為兩個(gè)方向的分力（3）力的平行四邊形法則力的分解：一個(gè)力A（3）力的平行四邊形法則力的分解的計(jì)算方法：

解析法：為簡化計(jì)算，通常是把一個(gè)力分解成相互垂直的兩個(gè)方向的分力。

在圖示情況下，兩個(gè)相互垂直分力的計(jì)算公式如下：

FxFyFRyxP.141.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)力分解到兩個(gè)垂直方向（動(dòng)畫）αA（3）力的平行四邊形法則力的分解的計(jì)算（3）力的平行四邊形法則例：2－1如圖所示，物體重量為G＝20KN，放在與水平面成α=30°角的斜面上，試將重量G分解為沿斜面方向和垂直于斜面方向的分力。解：根據(jù)題意要求，將重力沿斜面方向和垂直于斜面方向按平行四邊形法則進(jìn)行分解。

沿斜面的分力F1=Gsinα=20╳sin30°=10KN沿垂直于斜面的分力F2=Gcosα=20╳cos30°=17.32KN

討論：F1具有使物體沿斜面向下滑動(dòng)的作用，F(xiàn)2具有壓向斜面的作用。

P.151.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)（3）力的平行四邊形法則例：2－1如觀察與思考

1.如下兩圖所示，兩人抬水桶時(shí)，兩人手臂之間的夾角α大一些還是小一些更省力？為什么？P.151.1力的概念與基本性質(zhì)2.如右圖所示，上下兩圖，哪種拉車的方法些更省力？為什么？觀察與思考1.如下兩圖所示，兩人抬水桶時(shí)，1.力的三要素是

、

和

。2.力是使物體的

發(fā)生變化或使物體產(chǎn)生

的物體間的相互機(jī)械作用。3.作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體處于平衡狀態(tài)的必要和充分條件是

且作用在

上。4.作用力與反作用力總是

，兩力的大小

方向

，沿著同一直線分別作用在

相互作用的物體上。5.只受

力的作用并處于

狀態(tài)的物體稱為二力平衡構(gòu)件。大小方向作用點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變形兩力大小相等，方向相反同一直線同時(shí)存在相等相反兩個(gè)兩個(gè)平衡P.151.1力的概念與基本性質(zhì)1.力的三要素是、

用扳手?jǐn)Q螺母時(shí)，螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)與力F的大小和方向有關(guān)外，還與點(diǎn)O到力作用線的距離d有關(guān)。

討論：距離d越大，轉(zhuǎn)動(dòng)的效果就越好，且越省力，反之則越差。顯然，當(dāng)力的作用線通過螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)中心時(shí)，則無法使螺母轉(zhuǎn)動(dòng)。P.15杠桿增加力臂力與力臂1.2力矩、力偶與力的平移

一、力矩

力對(duì)物體的作用效應(yīng)，除了使物體移動(dòng)效應(yīng)外，還有使物體轉(zhuǎn)動(dòng)的效應(yīng)。用扳手?jǐn)Q螺母時(shí)，螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)與力F的大小和方向有關(guān)外

力對(duì)點(diǎn)的矩

：力F對(duì)某點(diǎn)O的矩等于力的大小與點(diǎn)O到力的作用線距離h的乘積。記作Mo（F）＝±Fd

式中，點(diǎn)O稱為矩心，h稱為力臂，F(xiàn)d表示力使物體繞點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)效果的大小，

式中，正負(fù)號(hào)則表明：Mo（F）是一個(gè)代數(shù)量，可以用它來描述物體的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。力矩的方向：使物體逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩為正，反之為負(fù)。力矩的單位為牛頓·米（N·m）或KN·m。第二節(jié)力矩、力偶與力的平移

一、

力矩P.15討論：力矩為0，有兩種情況：一是力為0，還有就是力臂為0.力對(duì)點(diǎn)的矩：力F對(duì)某點(diǎn)O的矩等于力的大小與點(diǎn)O到力偶：

大小相等、方向相反，但不作用在同一作用線上的一對(duì)平行力。

注意，力偶不是二力平衡，力偶只有轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，而沒有移動(dòng)效應(yīng)。第二節(jié)力矩、力偶與力的平移

二、

力偶P.16

（1）力偶矩的大小

（2）力偶的轉(zhuǎn)向在作用面內(nèi)，順時(shí)針、逆時(shí)針（為正）

（3）力偶作用面的方位（略）

力偶的三要素力偶：大小相等、方向相反，但不作用在同一作

力的平移定理

作用在剛體上A點(diǎn)處的力F，可以平移到剛體內(nèi)任意點(diǎn)O，但必須同時(shí)附加一個(gè)力偶，其力偶矩等于原來的力F對(duì)新作用點(diǎn)O的矩。這就是力的平移定理。第二節(jié)力矩、力偶與力的平移

三、力的平移定理P.17力的平移定理作用在剛體上A點(diǎn)處的力F

例1－2第二節(jié)力矩、力偶與力的平移

三、力的平移定理P.18例1－2第二節(jié)力矩、力偶與力的平移P.18第二節(jié)力矩、力偶與力的平移

三、力的平移定理P.18

例1－3第二節(jié)力矩、力偶與力的平移P.18例1－第二節(jié)力矩、力偶與力的平移

三、力的平移定理P.18觀察與思考第二節(jié)力矩、力偶與力的平移P.18觀察與思考約束：對(duì)某一物體的運(yùn)動(dòng)起限制作用的周圍其他物體。例如，鋼軌是火車的約束。

約束力：約束能阻擋物體某些方向的運(yùn)動(dòng)，因此必然會(huì)施加力在物體上，這些力稱為約束力或約束力，又稱約束反力。

約束力的方向：總是與其所限制的物體的運(yùn)動(dòng)方向或趨勢(shì)相反。

1.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力P.19約束：對(duì)某一物體的運(yùn)動(dòng)起限制作用的周圍其他物體。例如，鋼約束類型：在實(shí)際中存在著各種各樣的約束，工程中一般將一些常見的約束理想化，歸納為幾種基本類型，并根據(jù)各種約束的特性定性地給出其約束力的情況。P.19

1.柔性約束

組成：由柔性構(gòu)件對(duì)物體的約束。如繩、鏈條等對(duì)物體的約束。

特點(diǎn)：約束力通過柔性構(gòu)件的中心，

約束力方向：總是背離物體方向的拉力。1.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力約束類型：在實(shí)際中存在著各種各樣的約束，工程

2.光滑面約束

組成：由光滑接觸面構(gòu)成的約束。且是理想光滑的約束（忽略摩擦）。

約束特點(diǎn)：不論接觸面是平面或曲面，只能限制物體沿著接觸面的公法線指向約束物體方向的運(yùn)動(dòng)。

約束反力方向：通過接觸點(diǎn)，沿著接觸面公法線方向，指向被約束的物體，通常用ＦN表示。P.201.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力2.光滑面約束組成：由光滑接

3.鉸鏈約束

組成：兩物體分別鉆有直徑相同的圓柱形孔，用一圓柱形銷釘連接起來，在不計(jì)摩擦?xí)r，即構(gòu)成光滑圓柱形鉸鏈約束，簡稱鉸鏈約束。

約束特點(diǎn)：這類約束只能確定鉸鏈的約束反力為一通過銷釘中心、而大小和方向還沒有預(yù)先確定的未知力。通常此力就用兩個(gè)大小未知的正交分力來表示。

P.201.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力3.鉸鏈約束組成：兩物體分別

3.鉸鏈約束鉸鏈約束分類：這類約束有固定鉸鏈支座、活動(dòng)鉸鏈支座等。

（1）

固定鉸鏈支座約束如果連接鉸鏈中有一個(gè)構(gòu)件與機(jī)架相連，便構(gòu)成固定鉸鏈支座，其約束反力用兩個(gè)正交的分力Ｆx和Ｆy表示.,P.201.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力3.鉸鏈約束鉸鏈約束分類：這

3.鉸鏈約束

（2）

活動(dòng)鉸鏈約束在橋梁、屋架等工程結(jié)構(gòu)中經(jīng)常采用這種約束。在鉸鏈支座的底部安裝一排滾輪，可使支座沿固定支承面移動(dòng)，這種支座的約束性質(zhì)與光滑面約束反力相同，其約束反力必垂直于支承面，且通過鉸鏈中心。P.201.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力3.鉸鏈約束（2）活動(dòng)鉸鏈約束

4.固定端約束

固定端約束能限制物體沿任何方向的移動(dòng)，也能限制物體在約束處的轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，固定端A處的約束反力可用兩個(gè)正交的分力ＦＡＸ、ＦＡＹ和力矩為MＡ的力偶表示。P.201.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力4.固定端約束固定端約束能限1.平面匯交力系

平面力系中，若各力的延長線能匯交于一點(diǎn)，就是平面匯交力系。

推論：構(gòu)件受三個(gè)非平行力而平衡時(shí)，三力必匯交于一點(diǎn)。P.211.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

二、力系力系：構(gòu)件（物體）上有多個(gè)力的作用。平面力系：構(gòu)件上的所有力都作用在同一平面內(nèi)。（簡單情況）1.平面匯交力系P.211.3約2.平面任意力系

平面力系中，若各力的作用線任意分布，就屬于平面任意力系。（各力既不完全匯交，也不完全平行）。顯然，平面匯交力系是平面任意力系的特殊情況。P.221.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

二、力系2.平面任意力系P.221.3約

物體的受力分析，就是要確定研究對(duì)象受了那些力以及每個(gè)力的作用位置和方向。這是解決力學(xué)問題重要的一步。

受力圖的畫法可概括為以下幾個(gè)步驟。

1.

根據(jù)問題的要求選取研究對(duì)象，畫出分離體簡圖；

2.

畫出分離體所受的全部主動(dòng)力；

3.

在分離體上原來存在約束的地方，按照約束類型逐一畫出約束力。分離體簡圖P.221.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

三、受

力圖物體的受力分析，就是要確定研究對(duì)象受了那些力以例2－4

如所示支撐架，試畫出斜桿CD和水平梁AB的受力圖。（不計(jì)桿、梁質(zhì)量。）分離體簡圖二力桿：

一根桿件，如只在兩端受到兩個(gè)力，且處于平衡狀態(tài)（二力平衡），這樣的桿稱為“二力桿”。其受力特點(diǎn)是桿件受到的兩力大小相等，方向相反且在同一直線（兩力作用點(diǎn)的連線）上。P.221.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

三、受

力圖例2－4如所示支撐架，試畫出斜桿CD和水第三節(jié)約束、約束反力、力系和受力圖的應(yīng)用P.23觀察與思考第三節(jié)約束、約束反力、力系和受力圖的應(yīng)用P.23觀察與*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

一、平面力系的平衡方程P.24

平面匯交力系合成的結(jié)果是一個(gè)合力。

若平面匯交力系的合力為零，物體處于平衡狀態(tài)，則該力系不會(huì)引起物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。

能使物體處于平衡狀態(tài)的力系稱為平衡力系。1．平面匯交力系的平衡方程

平面匯交力系的平衡方程為：

平面匯交力系的平衡方程表述為：力系中各力在坐標(biāo)軸上投影的代數(shù)和等于零。*1.4平面力系的平衡方程及應(yīng)用P.242．平面任意力系的平衡方程

平面任意力系的平衡方程為：

平面任意力系的平衡方程表述為：力系中各力在坐標(biāo)軸上投影的代數(shù)和等于零,且各力對(duì)平面內(nèi)任意一點(diǎn)的力矩的代數(shù)和為零。*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

一、平面力系的平衡方程P.242．平面任意力系的平衡方程平面任意力系例1－5如圖所示，圓柱形儲(chǔ)罐架在磚座上，儲(chǔ)罐半徑r=0.5m,G=24kN,罐座間距離l=0.8m,試求磚座對(duì)儲(chǔ)罐的約束力。*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

一、平面力系的平衡方程P.24例1－5如圖所示，圓柱形儲(chǔ)罐架在磚座例2－5*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

一、平面力系的平衡方程P.24例2－5*1.4平面力系的平衡方程及應(yīng)用P.24例1－6*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

一、平面力系的平衡方程P.25例1－6*1.4平面力系的平衡方程及應(yīng)用P.25例1－6*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

一、平面力系的平衡方程P.25例1－6*1.4平面力系的平衡方程及應(yīng)用P.251.功率

單位時(shí)間所作的功稱為功率，用P表示，單位：W、kW。功率是機(jī)器的主要指標(biāo)之一，它代表機(jī)器的工作能力。對(duì)于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，作用在輪軸上的轉(zhuǎn)矩為：在機(jī)器功率一定時(shí)，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速成反比。轉(zhuǎn)速大時(shí)轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)速小時(shí)轉(zhuǎn)矩大。如：轎車爬上坡時(shí)，要減速以獲得較大轉(zhuǎn)矩。*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

二、功率與效率P.261.功率功率是機(jī)器的主要指標(biāo)之一2.機(jī)械效率：

有用功率：輸入功率中的一部份用于克服有用阻力以完成指定的工作需要的功率，也稱輸出功率。

無用功率：輸入功率中的一部份用于克服機(jī)械傳動(dòng)中的無用阻力所消耗的功率。

如消耗在摩擦、發(fā)熱損失上。機(jī)械效率η：機(jī)器工作時(shí)，輸出的功率與輸入功率之比。輸入功率P有用功率P1無用功率P2輸出功率*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

二、功率與效率P.26發(fā)熱損失2.機(jī)械效率：機(jī)械例1－7用車刀切削一直徑為d的零件外圓，如圖所示，d＝200mm,車床齒輪效率η

＝0.8，切削時(shí)車床主軸轉(zhuǎn)速n=180r/min，主軸轉(zhuǎn)矩M=250Nm，求：

（1）

切削速度、切削力；

（2）切削消耗的功率；（3）電動(dòng)機(jī)功率。*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

二、功率與效率P.27例1－7用車刀切削一直徑為d的零件例1－7*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

二、功率與效率P.27例1－7*1.4平面力系的平衡方程及P.27觀察與思考*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

二、功率與效率P.27觀察與思考*1.4平面力系的平衡方程及應(yīng)用本章小結(jié)P.27力是物體的狀態(tài)發(fā)生變化，或使物體產(chǎn)生變形的物體之間的相互機(jī)械作用。力對(duì)物體的作用效應(yīng)取決于力的大小、方向或作用點(diǎn)三個(gè)要素。

根據(jù)力的平行四邊形法則，可以進(jìn)行力的合成與分解。

力矩是物體繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量。大小相等，方向相反，作用線平行，但不共線的兩個(gè)力稱為力偶。作用于剛體上的力，可以平移到剛體上任意一點(diǎn)。但必須附加一個(gè)力偶，才能與原來的力等效。附加力偶的力偶矩等于原來的力對(duì)新作用點(diǎn)的力矩。

對(duì)于某一物體的運(yùn)動(dòng)起限制作用的周圍其他物體稱為約束，約束作用于被約束物體上的力稱為約束力。約束烽的方向，總是與該約束所限制的運(yùn)動(dòng)方向相反。受力圖是表示物體受到的主動(dòng)力和約束力情況的簡明圖形。

平面任意力系的平衡方程可以表述為：力系中各力在坐標(biāo)軸上投影的代數(shù)和等于零，且各力對(duì)平面內(nèi)任意一點(diǎn)的力矩的代數(shù)和等于零。平面匯交力系是平面任意力系的一種特殊情況。模塊一力系與平衡本章小結(jié)P.27力是物體的狀態(tài)P.28思考與實(shí)踐模塊一力系與平衡P.28思考與實(shí)踐模塊一力系與平衡

課件制作：重慶市涪陵區(qū)職教中心數(shù)控組胡志恒全國中職機(jī)械類統(tǒng)編教材（高教版）《機(jī)械基礎(chǔ)》

《機(jī)械基礎(chǔ)》（第二版）P.11全國中職機(jī)械類統(tǒng)編教材（高教版）－－欒學(xué)鋼等主編模塊一力系與平衡《機(jī)械基礎(chǔ)》（第二版）P.11全國中職機(jī)械類統(tǒng)編教材（高教版模塊一力系與平衡P.11力系是指作用在物體上的一組力，平衡是指物體相對(duì)于地球處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一種特殊形式。桿件一般把長度大于直徑5倍的機(jī)件稱為桿件，是機(jī)械零件中比較典型的類型。

機(jī)械零件受力平衡，才能保持正確的形態(tài)。

本模塊學(xué)習(xí)靜力學(xué)的基本知識(shí)，討論物體平衡的基本規(guī)律，為分析、解決實(shí)踐中的問題打下基礎(chǔ)。模塊一力系與平衡P.11力系是指作用模塊一力系與平衡P.12思維導(dǎo)圖

力對(duì)物體的

作用效應(yīng)力系與平衡移動(dòng)效應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)力系的平衡平面匯力系平面任意力系力的基本性質(zhì)作用與反作用力二力平衡公理力的平行四邊形法則（力的合成與分解）柔性約束光滑約束鉸鏈約束固定端約束約束與約束力力的大小力的方向力的作用點(diǎn)力矩力偶模塊一力系與平衡P.12思維導(dǎo)圖力對(duì)物體的力考綱要求P.13

近年來高考本章內(nèi)容占比較小，主要是概念分析為主，沒有出現(xiàn)計(jì)算題。（1）理解力的概念及力的基本性質(zhì)

（2）能作物體受力圖模塊一力系與平衡考綱要求P.13近年來高考本章內(nèi)容1.1力的概念與基本性質(zhì)一、力的概念P.13

構(gòu)件受力后的三種情況：一是平衡；

二是變速運(yùn)動(dòng)；

三是變形以至破壞。1.1力的概念與基本性質(zhì)P.13構(gòu)件受力后的三種1.1力的概念與基本性質(zhì)一、力的概念P.13力：是物體間的相互機(jī)械作用，這種作用使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或形狀發(fā)生改變。力的三個(gè)要素：力的大小、方向和作用點(diǎn)。

力是矢量：力是一個(gè)既有大小，也有方向的矢量。

力的單位：N（牛頓），KN、MN力的三要素之一改變，作用效應(yīng)也改變力的三要素1.1力的概念與基本性質(zhì)P.13力：是物P.13

力的基本性質(zhì)，有四大公理（定律），是本章重要基礎(chǔ)，高考題時(shí)有概念題出現(xiàn)。（1）作用與反作用

作用力與反作用力同時(shí)存在，兩力的大小相等方向相反，沿著同一直線且分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上。

作用與反作用特征：“等值、反向、共線、異體”1.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)P.13力的基本性質(zhì)，有四大公理（定律），是本章重要P.14（2）二力平衡公理1.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)使剛體在兩個(gè)力作用下維持平衡狀態(tài)的必要和充分條件是：兩個(gè)力大小相等、方向相反且作用在同一條直線上。

二力平衡的特征：“等值、反向、共線、同體”P.14（2）二力平衡公理1.1力的概念與基P.14（3）力的平行四邊形法則作用在物體上同點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成一個(gè)合力，合力的作用點(diǎn)仍在該點(diǎn)，合力的大小和方向由這兩個(gè)力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來表示，即合力為原兩力的矢量和。力可以合成，也可以分解，合成與分解的計(jì)算是可逆的。矢量表達(dá)式：FR=F1+F2AF1F2FR力的合成：1.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)力的合成（動(dòng)畫）P.14（3）力的平行四邊形法則矢量表達(dá)P.14（3）力的平行四邊形法則力的合成計(jì)算方法

兩個(gè)相互垂直的分力的合力F：1.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)AF1F2FR兩個(gè)任意方向分力的合成AF1F2FR相互垂直的兩分力的合成α

兩個(gè)任意方向分力的合力F：

解斜三角形法：利用正弦定理求合力；

解析法：先把兩個(gè)分力分解在兩相互垂直的坐標(biāo)軸上，再將兩坐標(biāo)軸上的分力合成為一個(gè)合力。P.14（3）力的平行四邊形法則力的合成（3）力的平行四邊形法則力的分解：一個(gè)力可以分解成任意兩個(gè)方向的分力。AF1F2FRP.141.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)力分解到任意兩個(gè)方向（動(dòng)畫）重力分解為兩個(gè)方向的分力（3）力的平行四邊形法則力的分解：一個(gè)力A（3）力的平行四邊形法則力的分解的計(jì)算方法：

解析法：為簡化計(jì)算，通常是把一個(gè)力分解成相互垂直的兩個(gè)方向的分力。

在圖示情況下，兩個(gè)相互垂直分力的計(jì)算公式如下：

FxFyFRyxP.141.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)力分解到兩個(gè)垂直方向（動(dòng)畫）αA（3）力的平行四邊形法則力的分解的計(jì)算（3）力的平行四邊形法則例：2－1如圖所示，物體重量為G＝20KN，放在與水平面成α=30°角的斜面上，試將重量G分解為沿斜面方向和垂直于斜面方向的分力。解：根據(jù)題意要求，將重力沿斜面方向和垂直于斜面方向按平行四邊形法則進(jìn)行分解。

沿斜面的分力F1=Gsinα=20╳sin30°=10KN沿垂直于斜面的分力F2=Gcosα=20╳cos30°=17.32KN

討論：F1具有使物體沿斜面向下滑動(dòng)的作用，F(xiàn)2具有壓向斜面的作用。

P.151.1力的概念與基本性質(zhì)二、力的基本性質(zhì)（3）力的平行四邊形法則例：2－1如觀察與思考

1.如下兩圖所示，兩人抬水桶時(shí)，兩人手臂之間的夾角α大一些還是小一些更省力？為什么？P.151.1力的概念與基本性質(zhì)2.如右圖所示，上下兩圖，哪種拉車的方法些更省力？為什么？觀察與思考1.如下兩圖所示，兩人抬水桶時(shí)，1.力的三要素是

、

和

。2.力是使物體的

發(fā)生變化或使物體產(chǎn)生

的物體間的相互機(jī)械作用。3.作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體處于平衡狀態(tài)的必要和充分條件是

且作用在

上。4.作用力與反作用力總是

，兩力的大小

方向

，沿著同一直線分別作用在

相互作用的物體上。5.只受

力的作用并處于

狀態(tài)的物體稱為二力平衡構(gòu)件。大小方向作用點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變形兩力大小相等，方向相反同一直線同時(shí)存在相等相反兩個(gè)兩個(gè)平衡P.151.1力的概念與基本性質(zhì)1.力的三要素是、

用扳手?jǐn)Q螺母時(shí)，螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)與力F的大小和方向有關(guān)外，還與點(diǎn)O到力作用線的距離d有關(guān)。

討論：距離d越大，轉(zhuǎn)動(dòng)的效果就越好，且越省力，反之則越差。顯然，當(dāng)力的作用線通過螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)中心時(shí)，則無法使螺母轉(zhuǎn)動(dòng)。P.15杠桿增加力臂力與力臂1.2力矩、力偶與力的平移

一、力矩

力對(duì)物體的作用效應(yīng)，除了使物體移動(dòng)效應(yīng)外，還有使物體轉(zhuǎn)動(dòng)的效應(yīng)。用扳手?jǐn)Q螺母時(shí)，螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)與力F的大小和方向有關(guān)外

力對(duì)點(diǎn)的矩

：力F對(duì)某點(diǎn)O的矩等于力的大小與點(diǎn)O到力的作用線距離h的乘積。記作Mo（F）＝±Fd

式中，點(diǎn)O稱為矩心，h稱為力臂，F(xiàn)d表示力使物體繞點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)效果的大小，

式中，正負(fù)號(hào)則表明：Mo（F）是一個(gè)代數(shù)量，可以用它來描述物體的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。力矩的方向：使物體逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩為正，反之為負(fù)。力矩的單位為牛頓·米（N·m）或KN·m。第二節(jié)力矩、力偶與力的平移

一、

力矩P.15討論：力矩為0，有兩種情況：一是力為0，還有就是力臂為0.力對(duì)點(diǎn)的矩：力F對(duì)某點(diǎn)O的矩等于力的大小與點(diǎn)O到力偶：

大小相等、方向相反，但不作用在同一作用線上的一對(duì)平行力。

注意，力偶不是二力平衡，力偶只有轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，而沒有移動(dòng)效應(yīng)。第二節(jié)力矩、力偶與力的平移

二、

力偶P.16

（1）力偶矩的大小

（2）力偶的轉(zhuǎn)向在作用面內(nèi)，順時(shí)針、逆時(shí)針（為正）

（3）力偶作用面的方位（略）

力偶的三要素力偶：大小相等、方向相反，但不作用在同一作

力的平移定理

作用在剛體上A點(diǎn)處的力F，可以平移到剛體內(nèi)任意點(diǎn)O，但必須同時(shí)附加一個(gè)力偶，其力偶矩等于原來的力F對(duì)新作用點(diǎn)O的矩。這就是力的平移定理。第二節(jié)力矩、力偶與力的平移

三、力的平移定理P.17力的平移定理作用在剛體上A點(diǎn)處的力F

例1－2第二節(jié)力矩、力偶與力的平移

三、力的平移定理P.18例1－2第二節(jié)力矩、力偶與力的平移P.18第二節(jié)力矩、力偶與力的平移

三、力的平移定理P.18

例1－3第二節(jié)力矩、力偶與力的平移P.18例1－第二節(jié)力矩、力偶與力的平移

三、力的平移定理P.18觀察與思考第二節(jié)力矩、力偶與力的平移P.18觀察與思考約束：對(duì)某一物體的運(yùn)動(dòng)起限制作用的周圍其他物體。例如，鋼軌是火車的約束。

約束力：約束能阻擋物體某些方向的運(yùn)動(dòng)，因此必然會(huì)施加力在物體上，這些力稱為約束力或約束力，又稱約束反力。

約束力的方向：總是與其所限制的物體的運(yùn)動(dòng)方向或趨勢(shì)相反。

1.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力P.19約束：對(duì)某一物體的運(yùn)動(dòng)起限制作用的周圍其他物體。例如，鋼約束類型：在實(shí)際中存在著各種各樣的約束，工程中一般將一些常見的約束理想化，歸納為幾種基本類型，并根據(jù)各種約束的特性定性地給出其約束力的情況。P.19

1.柔性約束

組成：由柔性構(gòu)件對(duì)物體的約束。如繩、鏈條等對(duì)物體的約束。

特點(diǎn)：約束力通過柔性構(gòu)件的中心，

約束力方向：總是背離物體方向的拉力。1.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力約束類型：在實(shí)際中存在著各種各樣的約束，工程

2.光滑面約束

組成：由光滑接觸面構(gòu)成的約束。且是理想光滑的約束（忽略摩擦）。

約束特點(diǎn)：不論接觸面是平面或曲面，只能限制物體沿著接觸面的公法線指向約束物體方向的運(yùn)動(dòng)。

約束反力方向：通過接觸點(diǎn)，沿著接觸面公法線方向，指向被約束的物體，通常用ＦN表示。P.201.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力2.光滑面約束組成：由光滑接

3.鉸鏈約束

組成：兩物體分別鉆有直徑相同的圓柱形孔，用一圓柱形銷釘連接起來，在不計(jì)摩擦?xí)r，即構(gòu)成光滑圓柱形鉸鏈約束，簡稱鉸鏈約束。

約束特點(diǎn)：這類約束只能確定鉸鏈的約束反力為一通過銷釘中心、而大小和方向還沒有預(yù)先確定的未知力。通常此力就用兩個(gè)大小未知的正交分力來表示。

P.201.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力3.鉸鏈約束組成：兩物體分別

3.鉸鏈約束鉸鏈約束分類：這類約束有固定鉸鏈支座、活動(dòng)鉸鏈支座等。

（1）

固定鉸鏈支座約束如果連接鉸鏈中有一個(gè)構(gòu)件與機(jī)架相連，便構(gòu)成固定鉸鏈支座，其約束反力用兩個(gè)正交的分力Ｆx和Ｆy表示.,P.201.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力3.鉸鏈約束鉸鏈約束分類：這

3.鉸鏈約束

（2）

活動(dòng)鉸鏈約束在橋梁、屋架等工程結(jié)構(gòu)中經(jīng)常采用這種約束。在鉸鏈支座的底部安裝一排滾輪，可使支座沿固定支承面移動(dòng)，這種支座的約束性質(zhì)與光滑面約束反力相同，其約束反力必垂直于支承面，且通過鉸鏈中心。P.201.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力3.鉸鏈約束（2）活動(dòng)鉸鏈約束

4.固定端約束

固定端約束能限制物體沿任何方向的移動(dòng)，也能限制物體在約束處的轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，固定端A處的約束反力可用兩個(gè)正交的分力ＦＡＸ、ＦＡＹ和力矩為MＡ的力偶表示。P.201.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

一、約束與約束力4.固定端約束固定端約束能限1.平面匯交力系

平面力系中，若各力的延長線能匯交于一點(diǎn)，就是平面匯交力系。

推論：構(gòu)件受三個(gè)非平行力而平衡時(shí)，三力必匯交于一點(diǎn)。P.211.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

二、力系力系：構(gòu)件（物體）上有多個(gè)力的作用。平面力系：構(gòu)件上的所有力都作用在同一平面內(nèi)。（簡單情況）1.平面匯交力系P.211.3約2.平面任意力系

平面力系中，若各力的作用線任意分布，就屬于平面任意力系。（各力既不完全匯交，也不完全平行）。顯然，平面匯交力系是平面任意力系的特殊情況。P.221.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

二、力系2.平面任意力系P.221.3約

物體的受力分析，就是要確定研究對(duì)象受了那些力以及每個(gè)力的作用位置和方向。這是解決力學(xué)問題重要的一步。

受力圖的畫法可概括為以下幾個(gè)步驟。

1.

根據(jù)問題的要求選取研究對(duì)象，畫出分離體簡圖；

2.

畫出分離體所受的全部主動(dòng)力；

3.

在分離體上原來存在約束的地方，按照約束類型逐一畫出約束力。分離體簡圖P.221.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

三、受

力圖物體的受力分析，就是要確定研究對(duì)象受了那些力以例2－4

如所示支撐架，試畫出斜桿CD和水平梁AB的受力圖。（不計(jì)桿、梁質(zhì)量。）分離體簡圖二力桿：

一根桿件，如只在兩端受到兩個(gè)力，且處于平衡狀態(tài)（二力平衡），這樣的桿稱為“二力桿”。其受力特點(diǎn)是桿件受到的兩力大小相等，方向相反且在同一直線（兩力作用點(diǎn)的連線）上。P.221.3

約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用

三、受

力圖例2－4如所示支撐架，試畫出斜桿CD和水第三節(jié)約束、約束反力、力系和受力圖的應(yīng)用P.23觀察與思考第三節(jié)約束、約束反力、力系和受力圖的應(yīng)用P.23觀察與*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

一、平面力系的平衡方程P.24

平面匯交力系合成的結(jié)果是一個(gè)合力。

若平面匯交力系的合力為零，物體處于平衡狀態(tài)，則該力系不會(huì)引起物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。

能使物體處于平衡狀態(tài)的力系稱為平衡力系。1．平面匯交力系的平衡方程

平面匯交力系的平衡方程為：

平面匯交力系的平衡方程表述為：力系中各力在坐標(biāo)軸上投影的代數(shù)和等于零。*1.4平面力系的平衡方程及應(yīng)用P.242．平面任意力系的平衡方程

平面任意力系的平衡方程為：

平面任意力系的平衡方程表述為：力系中各力在坐標(biāo)軸上投影的代數(shù)和等于零,且各力對(duì)平面內(nèi)任意一點(diǎn)的力矩的代數(shù)和為零。*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

一、平面力系的平衡方程P.242．平面任意力系的平衡方程平面任意力系例1－5如圖所示，圓柱形儲(chǔ)罐架在磚座上，儲(chǔ)罐半徑r=0.5m,G=24kN,罐座間距離l=0.8m,試求磚座對(duì)儲(chǔ)罐的約束力。*1.4

平面力系的平衡方程及應(yīng)用

一、平面力系的平衡方