物体的重心.doc

黄 河 水 利职业技术学院 课时授课计划授 课 日 期08年10月30日3-4节年 月 日 节年 月 日 节装订线授 课 班 级水工实验0801、0802课题与主要内 容物体的重心及形心教学目的与要求了解物体重心坐标的一般公式及均质物体、平面图形的形心坐标公式，学会计算平面组合图形的形心。教学重、难点积分法求解形心位置（难点）布 置 作 业3-8、3-9（a、d）教 学 内 容 与 方 法 步 骤附 记4 物体的重心一、重心概念平行力系的合力的大小即为物体的重量，合力的作用点即为物体的重心。二、物体重心坐标公式1、重心坐标的一般公式 2、均质物体重心（形心）坐标公式 3、均质薄壳重心（形心）坐标公式 三、物体重心与形心的计算1、对称法（1）具有一根对称轴的简单物体及图形，其形心必在对称轴上；（2）具有两根或两根以上对称轴的物体及图形，其形心在对称轴的交点上；（3）中心对称的简单物体及图形，其对称中心便是重心或形心。2、积分法若将平面图形分割成无穷多个微分面积，在极限情况下用积分公式 3、组合法工程实际中，有些物体的截面是由若干个简单图形组成的，这种图形称为组合图形，这些截面称为组合截面。由于简单图形的面积及形心一般是已知的，因此计算组合截面的形心时可以利用这些已知结果。本节重点掌握组合截面形心的计算教 学 内 容教学方法与手段4 物体的重心在工程中，物体重心的位置具有重要意义。例如挡土墙、重力坝、起重机的抗倾覆稳定性问题，都与它们的重心位置有关，高速运转部件的重心如果不在轴线上，将引起机械的剧烈震动，因此必须了解重心的概念和重心位置的求法。一、重心概念在地球表面附近的物体，它的每一部分都受到地球引力的作用，这些引力汇交于地球的中心，形成一个空间汇交力系，但由于我们所研究的物体其尺寸与地球的直径相比要小得多，因此可以近似地将物体上这部分力系看作是空间平行力系，这个平行力系的合力的大小即为物体的重量，合力的作用点即为物体的重心。二、物体重心坐标公式1、重心坐标的一般公式将物体分成许多微小部分n份各微小部分所受到的地球引力（重力）以表示各微小部分作用点坐标为则物体的重量为 重心的坐标用（xC，yC，zC）表示，根据空间力系的合力矩定理，对x轴取矩，则 因 则 同理 物体连同坐标轴转90度，而使坐标面oxz成为水平面，由重心的概念知，此物体重心的位置不变，再对x轴应用合力矩定理求Zc。体积为V。假想把物体分割成许多微小体积Vi，每个微小体积所受的重力为FGi=Vi，其作用点坐标为（xi，yi，zi）。整个物体所受的重力为FG=FGi。应用合力矩定理可以推导出物体重心的近似公式 2、均质物体重心（形心）坐标公式对于均质物体（常把同一材料制成的物体称为均质物体），其容重为常量（物体每单位体积的重量），各微小部分的体积为，整个物体的体积为则有 得 由上可知：均质物体重心完全决定于物体的几何形状，而与物体的重量无关。由物体的几何形状及尺寸所决定的物体的几何中心，称为形心，上式也是物体形心的坐标公式。对于均质物体来说，形心与重心重合。3、均质薄壳重心（形心）坐标公式由于薄壳的厚度远小于其它两个方向尺寸，可忽略厚度不计，则 故形心公式为 三、物体重心与形心的计算根据物体的具体形状及特征，可用不同的方法确定其重心及形心的位置。1、对称法对于形状比较规则的物体及图形，其重心及形心可根据对称性直接判断。（1）具有一根对称轴的简单物体及图形，其形心必在对称轴上；（2）具有两根或两根以上对称轴的物体及图形，其形心在对称轴的交点上；（3）中心对称的简单物体及图形，其对称中心便是重心或形心。 2、积分法若将平面图形分割成无穷多个微分面积，在极限情况下，上式写成： 3、组合法工程实际中，有些物体的截面是由若干个简单图形组成的，例如梯形可以认为是由两个三角形（或一个矩形、一个三角形）组成的，T形截面是由两个矩形组成的，这种图形称为组合图形，这些截面称为组合截面。由于简单图形的面积及形心一般是已知的，因此计算组合截面的形心时可以利用这些已知结果。 例1：求图示槽形形心的位置。解：=0=