工程力学教案.doc

课题
绪论§1-1、力、质点、刚体和平衡的概念
§1-2、力的基本规律
教学
目的
了解工程力学的研究对象及其在工程技术中的地位和作用,掌握静力学的基本概念、静力学公理及其推论。
重点
难点
1、刚体和质点的意义、必要性和适用性;
2、静力学四个公理及二个推论。
作业
P24
课后
小结
为组成好整个教学过程,应多举一些实际例子。
绪论
一、工程力学的内容:
1、由理论力学和材料力学两大部分组成。
2、理论力学的内容:
(1)、物质运动的普遍性:位置变化;生命过程;分子、原子运动;思维过程等。
(2)、机械运动——物体之间,或物体各部分之间在空间的位置随时间的变化。如船舶的航行、机器的运转等。
(3)、理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。
(4)、理力包括三部分内容:
静力学——主要研究受力物体平衡时,这些力所应满足的条件。
平衡是机械运动的一个特例,同时也是研究力的基本性质和力系简化的规律。
运动学——撇开运动的物理原因(如力和质量),只几何的方面来研究物体的运动(如轨迹、速度、加速度等)。
动力学——研究物体的运动与它受的力之间的关系。(略)
3、材料力学的内容:
为保证机械的正常工作,材料应当满足下列要求:
(1)、强度要求:在规定载荷作用下材料不应破坏。即材料应有足够的抵抗破坏的能力。
举例:起重机在工作时,其吊索在吊起重物时不能被拉断。
(2)、刚度要求:是指材料应有足够的抵抗变形的能力。
举例:机床主轴。
(3)、稳定性要求:是指材料应有足够的保持原有平衡状态的能力。
举例:内燃机的挺杆。
材料力学研究材料在受轴向拉力、剪切、挤压、扭转时的强度计算,梁弯曲时的强度和刚度的计算。
§1-1、力、质点、刚体和平衡的概念
一、力的概念:
1、力——是物体之间相互的机械作用,其效应是使物体的运动状态发生改变或形状发生改变(即变形)。
力使物体运动状态改变的效应,叫做力的外效应。(理论力学研究)
力使物体发生变形的效应,叫做力的内效应。(材料力学研究)。
力的外效应,又可分为移动效应和转动效应。
2、力的分类:
(1)、分布力——力的作用位置是物体的某一部分面积或体积,这种分布作用的力称为分布力。
举例:
(2)、集中力——当力的作用面积不大时,这样的力称为集中力。
举例:
3、力的三要素:力对物体作用的效应,决定于下面三个要素:
力的大小、力的方向和力的作用点。
[以力推门转动实例演示]
4、力的单位:采用国际单位制
牛顿(N)或千牛顿(KN)作为力的单位。
旧的工程单位:Kg、T
1Kgf=
1tf=
5、力的矢量表示:
矢量与标量。
书中矢量用黑体字表示,书写时在字头上加一短划。
二、质点和刚体的概念:
刚体——在任何力的作用下,物体都不会变形,即物体内任何两点间的距离永不改变。
质点——不计物体的自身尺寸,但考虑其质量。
刚体又可看成是各个质点间距离不变的质点系。
刚体、质点假设的必要性。
刚体、质点假设的适用性。
在理论力学中,所说的“物体”一般都是指刚体,所说的“点”通常是指质点。
三、平衡的概念:
1、平衡——是指物体相对于周围物体保持静止或作匀速直线运动。
2、平衡的相对性。在静力学中所讲的平衡,一般是指物体相对于地球(或机架)的平衡。
四、基本定义:
1、力系——同时作用在物体上的一群力称为“力系”。
2、平衡力系——如果某一个力系作用在物体上,使物体处于平衡状态,则这个力系称为“平衡力系”。
3、等效力系——若一力系对物体作用,能以另一力系代替而不改变原力系对该物体的作用效果,则这两个力系互为“等效力系”。
4、合力——如果一个力系和一个力等效,则这个力叫做这个力系的“合力”。
§1-2、力的基本规律
一、二力平衡条件:
作用在一个刚体上的两个力,若使刚体处于平衡,其充分必要条件是:两力等值、反向、共线。
[要点]1、两力作用在同一刚体上;2、两力能使刚体平衡。
举例:物体在地面上受重力及地板支承力。
二、可以等效替代的力系:
在已知力系上再加上或从其中减去任意一个平衡力系,并不改变原来力系对物体作用效果。
提问:坐车时用手推车,对车的前进有无作用?(点题)
推论:力的可传性原理:
可以将作用在刚体上某点的力沿其作用线移到刚体内任一点,并不改变此力对物体的作用。
证明:
[注意]只适用于刚体,绳索不适用。
三、力的平行四边形法则:
作用在物体上同一点的两个力的合力,也作用在该点上,其大小和方向由这两个力为边所构成的平行四边形的对角线来表示。
[注意]R≠F1+F2。
如果F1与F2共线,则R=F1+F2(代数