工程力学教案

教学班级教研主任签字教学时间教务处长签字科目工程力学教学课题第一章、静力学基础任务1静力学基本概念任务2静力学公理教学目的（一）、知识点1、理解力的概念；掌握力的三要素。2、掌握力学中标量和矢量的概念及体现方式。3、熟悉刚体的概念。4，掌握力学四大公理。（二）、能力训练1、培养学生运用概念去分析问题、解决问题的能力。2、培养学生的认识能力，进一步发展学生的思维能力。（三）、德育渗入1、树立对的的辩证唯物主义观点。2、培养学生勤学好问、严谨求实、勇于探索的优秀品质。教学办法本节内容理论性强，宜采用讲授法。重点、难点、及解决办法（一）、重点力的概念；掌握力的三要素；力学中标量和矢量的概念及体现方式；力学四大公理（二）、难点力学中标量和矢量的概念及体现方式（三）、解决方法1、重点解决的方法。（1）、从概念上讲清力的概念。（2）、用图示的办法搞清标量和矢量的概念。（3）、用举例法叙述力的三要素以及四大公理。2、难点解决的方法用实例和做图的办法使学生弄懂力学中标量和矢量的概念及体现方式。教学准备工程力学（武汉大学出版社）教案挂图ppt等其它教学工具学时安排2学时板书设计力的概念→力的三要素→力学中标量和矢量的概念→力的体现方式→力学四大公理。复习旧课工程力学是研究有关物质宏观运动规律，及其应用的科学。工程力学提出问题，力学的研究成果改善工程设计思想。导入新课从工程上的应用来说，工程力学涉及：质点及刚体力学，固体力学，流体力学，流变学，土力学，岩体力学等。讲授新课静力学基础任务1静力学基本概念静力学是研究物体的平衡问题的科学。重要讨论作用在物体上的力系的简化和平衡两大问题。所谓平衡，在工程上是指物体相对于地球保持静止或匀速直线运动状态，它是物体机械运动的一种特殊形式。一、刚体的概念工程实际中的许多物体，在力的作用下，它们的变形普通很微小，对平衡问题影响也很小，为了简化分析，我们把物体视为刚体。所谓刚体，是指在任何外力的作用下，物体的大小和形状始终保持不变的物体。静力学的研究对象仅限于刚体，因此又称之为刚体静力学。二、力的概念力的概念是人们在长久的生产劳动和生活实践中逐步形成的，通过归纳、概括和科学的抽象而建立的。力是物体之间互相的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化，或使物体产生变形。力使物体的运动状态发生变化的效应称为外效应，而使物体发生变形的效应称为内效应。刚体只考虑外效应；变形固体还要研究内效应。经验表明力对物体作用的效应完全决定于下列力的三要素：（1）力的大小是物体互相作用的强弱程度。在国际单位制中，力的单位用牛顿（N）或公斤力（kgf），1kN=103N。1kgf=9.8N（2）力的方向包含力的方位和指向两方面的涵义。如重力的方向是“竖直向下”。“竖直”是力作用线的方位，“向下”是力的指向。（3）力的作用位置是指物体上承受力的部位。普通来说是一块面积或体积，称为分布力；而有些分布力分布的面积很小，能够近似看作一种点时，这样的力称为集中力。如果变化了力的三要素中的任一要素，也就变化了力对物体的作用效应。既然力是有大小和方向的量，因此力是矢量。能够用一带箭头的线段来表达，如图1-1所示，线段AB长度按一定的比例尺表达力F的大小，线段的方位和箭头的指向表达力的方向。线段的起点A或终点B表达力的作用点。线段AB的延长线（图中虚线）表达力的作用线。图1－1用黑体字母表达矢量，用对应字母表达矢量的大小。图1－1普通来说，作用在刚体上的力不止一种，我们把作用于物体上的一群力称为力系。如果作用于物体上的某一力系能够用另一力系来替代，而不变化原有的状态，这两个力系互称等效力系。如果一种力与一种力系等效，则称此力为该力系的合力，这个过程称力的合成；而力系中的各个力称此合力的分力，将合力代换成分力的过程为力的分解。在研究力学问题时，为方便地显示多个力系对物体作用的总体效应，用一种简朴的等效力系（或一种力）替代一种复杂力系的过程称为力系的简化。力系的简化是刚体静学的基本问题之一。任务2静力学公理所谓公理就是无需证明就为大家在长久生活和生产实践中所公认的真理。静力学公理是静力学全部理论的基础。公理1二力平衡公理作用于同一刚体上的两个力成平衡的必要与充足条件是：力的大小相等，方向相反，作用在同始终线上。能够表达为：F=-F/或F+F/=0此公理给出了作用于刚体上的最简力系平衡时所必须满足的条件，是推证其它力系平衡条件的基础。在两个力作用下处在平衡的物体称为二力体，若物体是构件或杆件，也称二力构件或二力杆件简称二力杆。公理2加减平衡力系公理在作用于刚体的任意力系中，加上或减去平衡力系，并不变化原力系对刚体作用效应。图1－2推论一力的可传性原理图1－2作用于刚体上的力能够沿其作用线移至刚体内任意一点，而不变化该力对刚体的效应。证明：设力F作用于刚体上的点A，如图1-2所示。在力F作用线上任选一点B，在点B上加一对平衡力F1和F2，使F1=－F2=F则F1、F2、F构成的力系与F等效。将平衡力系F、F2减去，则F1与F等效。此时，相称于力F已由点A沿作用线移到了点B。由此可知，作用于刚体上的力是滑移矢量，因此作用于刚体上力的三要素为大小、方向和作用线。公理3力的平行四边形法则图1－3作用于物体上同一点的两个力能够合成为作用于该点的一种合力，它的大小和方向由以这两个力的矢量为邻边所构成的平行四边形的对角线来表达。如图1－3a所示，以FR表达力F1和力F2的合力，则能够表达为：FR=F1+F2。即作用于物体上同一点两个力的合力等于这两个力的矢量合。图1－3在求共点两个力的合力时，我们常采用力的三角形法则：（如图1－3b）所示。从刚体外任选一点a作矢量ab代表力F1，然后从b的终点作bc代表力F2，最后连起点a与终点c得到矢量ac,则ac就代表合力矢FR。分力矢与合力矢所构成的三角形abc称为力的三角形。这种合成办法称为力三角形法则。推论三力平衡汇交定理刚体受同一平面内互不平行的三个力作用而平衡时，则此三力的作用线必汇交于一点。图1－4证明:设在刚体上三点A、B、C分别作用有力F1、F2、F3，其互不平行，且为平衡力系，如图1-4所示，根据力的可传性，将力F1和F2移至汇交点O，根据力的可传性公理，得合力FR1，则力F3与FR1平衡，由公理一知，F3与FR1必共线，因此力F1的作用线必过点O。图1－4公理4作用与反作用公理两个物体间互相作用力，总是同时存在，它们的大小相等，指向相反，并沿同始终线分别作用在这两个物体上。物体间的作用力与反作用力总是同时出现，同时消失。可见，自然界中的力总是成对地存在，并且同时分别作用在互相作用的两个物体上。这个公理概括了任何两物体间的互相作用的关系，不管对刚体或变形体，不管物体是静止的还是运动的都合用。应当注意，作用力与反作用力即使等值、反向、共线，但它们不能平衡，由于两者分别作用在两个物体上，不可与二力平衡公理混淆起来。布置作业课后习题总结归纳1、静