汽车机械基础静力学基础教案

教 案 用 纸

学 科 机械工程基础 绪论 第 一 章 第 1 节 课 题 1．绪论 2．力的概念及静力学公理 2 累计时间 授课班级 2 数控50303 授 课 时 数 授 课 日 期 教 学 目 的 与 要 求 教 学 重 点 与 难 点 授 课 方 法 教 具 执行后摘记 1．了解本课程的研究对象、主要内容、性质和任务 2．了解工程力学的性质、内容 3．明确力的概念、刚体概念和平衡的概念 4．掌握静力学基本公理 重点：静力学基本公理 难点：静力学基本公理 讲授 机械工程基础（静力学）

教 案 用 纸

绪论

一、本课程的研究对象——机械。是指机器与机构的总称。 二、本课程的主要内容 1．工程力学

2．机械工程材料及热加工 3．常用机构和机械传动 4．联接与轴系零部件 三、本课程的性质和任务

1．性质：是工科有关专业的一门重要技术基础课。 2．任务

1）初步掌握分析解决工程实际中简单力学问题的方法； 2）初步掌握对杆件进行强度和刚度计算的方法；

3）掌握常用机械工程材料的性能、用途及选用原则，初步掌握机械零

一、 单项选择题。(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的

序号填在题干的括号内) 1.加减平衡力系公理适用于( )。 A.刚体 B.变形体 C.任意物体

D.由刚体和变形体组成的系统

2.平面汇交力系的独立平衡方程数目为（ ）。 A.6 B.4 C.3 D.2

3.在下列原理、法则、定理中，只适用于刚体的是( )。

A.二力平衡原理

B.力的平行四边形法则 C.力的可传性原理 D.作用与反作用定理

4.柔索对物体的约束反力，作用在连接点，方向沿柔索( )。

A.指向该被约束体，恒为拉力 B.背离该被约束体，恒为拉力 C.指向该被约束体，恒为压力 D.背离该被约束体，恒为压力

5．图示平面机构，正方形平板与直角弯杆ABC在C处铰接。平板在板面内受矩为M=8N·m的力偶作用，若不计平板与弯杆的重量，则当系统平衡时，直角弯杆对板的约束反力大小为( )。 A.2N B.4N C.2 N D.4 N

6．一力F的大小为60KN，其在X轴上的分力的大小为30KN，力F与X轴的夹角应为（ ）。 A.60o

B.无法确定 C.30o D.90o

7.材料不同的两物块A和B叠放在水平面上，已知物块A重0.5kN，物块B重0.2kN，物块A、

? 第一章 静力学基础 教学要求：

1、熟悉工程力学的研究对象、内容， 2、掌握刚体、平衡、力的概念 3、掌握五个公理 第1、2学时 绪论

第一篇 静力学

第1章 静力学的基本概念 1.1 力的概念 1.2 静力学公理 1.3 力对点之矩

? 刚体

? 在力的作用下，其物体内部任意两点之间的距离始终保持不变 ? 刚体是静力学中对物体进行分析所简化的力学模型

? 力

? 力是物体间的相互机械作用 ? 力对物体作用效应

? 外效应：使物体的运动状态发生改变； ? 内效应：使物体的形状发生改变

? 力是矢量

? 力的三要素：力的大小、方向、作用线 ? 力的单位：牛[顿]（N）或千牛（kN） ? 分布力和集中力

力系

? 合力：

? 若一个力和一个力系等效，则这个力就称为该力系的合力；力系中的每个力

就称为力系的分力；

? 将一个复杂力系简化为一个简单力系或一个力的过程，称为力系的简化。

? 力系的分类：

? 平面力系：力的作用线均在同一个平面内

? 汇交力系：力的作用线汇交于一点； ? 平行力系：力的作用线相互平行；

? 一般力系：力的作用线既不完全汇交，又不完全平行；

? 空间力系

? 汇交力系 ? 平行力系

? 一般力系

平衡

? 定义：

静力学

汇交力系：各力作用线相交于一点； 平行力系：各力作用线相互平行；

一般力系：各力作用线既不相交于一点，又不相互平行。

两个不同的力系，如果对同一物体产生相同的外效应，则该两力系互为等效力系。 刚体是指在力的作用下保持其形状和大小均不变的物体。。 静力学五大公理

1. 二力平衡公理：作用于刚体的两个力平衡的充要条件是这两个力等大，反向，共线。

2. 加减平衡力系公理：在作用于刚体的任意一个力系上，加上或减去任意个平衡力系，并不改变原力系对刚体的效应。

推论：作用于刚体某点的力，可沿其作用线任意移动作用点而不改变该力对刚体的效应。

3. 力的平行四边形法则：作用于物体同一点的两个力可以合成为一个合力，合力也作用於这点，其大小和方向由以两力为邻边所构成的平行四边形的对角线表示，即合力矢等于这两个力矢的矢量和。 4. 推论（三力平衡汇交定理）：刚体受不平行的三个力作用（其中两个力的作用线相交于一点）而平衡时，此三个力的作用线在同一平面内且必汇交于一点。

5. 作用和反作用定律：两物体间相互作用的一对力，总是等大反向共线，并分别作用于这两个物体。 6. 钢化公理：设变形体在某力系作用下平衡，如将这个已变形但平衡的变形体变成刚体（钢化），则其平衡

第一篇 刚体静力学

静力学研究物体在力系作用下平衡的普遍规律，即研究物体平衡时作用在物体上的力应该满足的条件。在本篇的静力学分析中，我们将物体视为刚体。刚体静力学主要研究三方面的问题:（1）刚体的受力分析；（2）力系的等效与简化；（3）力系的平衡条件及应用。

刚体静力学的理论和方法在工程中有着广泛的应用，许多机器零件和结构件，如机器的机架、传动轴、起重机的起重臂、车间天车的横梁等，正常工作时处于平衡状态或可以近似地看作平衡状态。为了合理地设计这些零件或构件的形状、尺寸，选用合理的材料，往往需要首先进行静力学分析计算，然后对它们进行强度、刚度和稳定性计算。所以静力学的理论和计算方法是机器零件和结构件静力设计的基础。

1

第一章 刚体的受力分析

第一节 基本概念

一、力的概念

人用手拉悬挂着的静止弹簧，人手和弹簧之间有了相互作用，这种作用引起弹簧运动和变形。运动员踢球，脚对足球的力使足球的运动状态和形状都发生变化。太阳对地球的引力使地球不断改变运动方向而绕着太阳运转。锻锤对工件的冲击力使工件改变形状等。人们在长期的生产实践中，通过观察分析，逐步形成和建立了力的科学概念：力是物体之间的相互机械作用，这种作用使物体的运动状态发生变化或使物体形状发

章节测试 第一篇 静力学

第一篇 静力学

一、判断题（每题2分，共10分）

1．力可以沿着作用线移动而不改变它对物体的运动效应。 （ ） 2．平面力系若其力多边形闭合，则其合力必然为零。 （ ） 3．一个力不可能分解为一个力偶；一个力偶也不可能合成为一个力。 （ ） 4．在某平面力系作用面内任取两点A、B，如该力系对这两点的主矩都为零，则该力系不可能合成为一个力。 （ ） 5．一重P的物体自由地放在倾角为?的斜面上，物体与斜面间的静滑动摩擦因数为fs，若tan??fs，则物体将静止在斜面上。 （ ） 二、选择题（每题2分，共20分）

??1．若作用在A点的两个大小不等的力F1和F2，沿同一直线但

1

第一篇

静力学

项目一 静力学基础知识

工程力学

项目一

静力学基础知识

2

项目一 静力学基础知识课题1.1 力的概念与静力学公理 课题1.2 约束与约束反力 课题1.3 受 力 图 小结

工程力学

项目一

静力学基础知识

3

课题1.1 力的概念与静力学公理一、 力的概念 力是两物体间的相互机械作用，这种作用使 物体的运动状态发生改变，同时使物体的形状或 尺寸发生改变。前者称为力的运动效应或外效应； 后者称为力的变形效应或内效应。 有时几个力作用在物体上,物体的运动状态没 有改变,即处于平衡,是由于各个力的外效应相互抵 消的结果。 理论力学中研究力的运动效应，力的变形效 应在材料力学、结构力学课程中考虑。

工程力学

项目一

静力学基础知识

4

1. 力的三要素力对物体作用的 效应，决定于力的大 小、方向(包括方位 和指向)和作用点； 这三个要素称为力的 三要素。 力的三个要素用 带箭头的线段表示。 力的单位：牛(N),千牛(kN)。

工程力学

项目一

静力学基础知识

5

2. 等效力系

(1) 力系。作用在物体上的若干个力总称为力 系，以 ( F1 , F2 , .... , Fn ) 表示。(2) 等效力系。作用于物体上的一个力系可用另 一个力系代替，而不改变原力系对

四、受力分析

1.试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。与其它物体接触处的摩擦力均略去。

F O W O B W B (a) (b)

O W O W (d)

(e)

解： F O O FB B W W FA

B FA FB (a)

(b)

FB FB FA O W O W FA (d)

(e)

2. 试画出以下各题中AB杆的受力图。

(a)

(b)

A O W (c)

FO O FA

W (c)

(c)

解：

A C B (d)

(e) A C B FE FD FB

(a) A FA C B FA FA FD FB

(b)

A FA C FB B (e)

(c)

FB

FB

(d)

3. 试画出以下各题中AB梁的受力图。

解：

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(a) (b)

(c)

(d) (e)

4. 试画出以下各题中指定物体的受力图。

(a) 拱ABCD；(b) 半拱AB部分；(c) 踏板AB；(d) 杠杆AB；(e) 方板ABCD；(f) 节点B。 (a)

(b)

(d)

(e)

解： (a)

工程力学(静力学和材料力学)第2版课后习题答案_范钦珊主编

第1章 静力学基础

1一1 图a和b所示分别为正交坐标系Ox1y1与斜交坐标系Ox2y2。试将同一个力F分别在两中坐标系中分解和投影，比较两种情形下所得的分力与投影。

(a) (b)

习题1－1图

解：图（a）：F=Fcosα i1+Fsinα j1

分力：Fx1=Fcosα i1 ， Fy1=Fsinα j1 投影：Fx1=Fcosα ， Fy1=Fsinα

讨论： = 90°时，投影与分力的模相等；分力是矢量，投影是代数量。 图（b）： 分力：Fx2=(Fcosα Fsinα tan )i2 ， Fy2=

Fsinα

j2 sin

投影：Fx2=Fcosα ， Fy2=Fcos( α)

讨论： ≠90°时，投影与分量的模不等。

1一2 试画出图a和b两种情形下各构件的受力图，并加以比较。

(a) (b)

习题1－2图

C

习题1－2a解1图

RD

习题1－2a

静力学、运动学

静力学、运动学综合练习提

1.如图所示，Ｏ为杆秤重心，称重物ｍ时，秤砣在Ａ点平衡，若使秤砣的质量增为原来的２倍，秤砣仍挂在Ａ点，则应在左边挂ｍ的重物称才平衡，则（ ） （Ａ）ｍ＝２ｍ （Ｂ）ｍ<２ｍ （Ｃ）ｍ>２ｍ (Ｄ)无法判断

2.质量均匀分布的长方体木块，长为ａ，高为ｂ，放在桌边上．木块质量为ｍ，与水平桌面间动摩擦因数为?．今用水平推力Ｆ缓缓将木块沿桌面向右推，则需推动 距离木块才会从桌上掉下．

3.质量为M的一均匀圆板的边缘上，固定一个质量为m的小物体。圆板静止在倾角为α的斜面上时，m与圆板圆心的连线与竖直方向的夹角为θ，如图所示。求sinθ的值并说明圆板静止的条件。

////

4、用一根长为L2、重为G2的均匀撬棒CD把一块长为L1、重为G1的均匀预制板AB支起，静止时，AB、CD与水平面的夹角分别为α、β，如图所示。若AB与CD间接触是光滑的，AB与水平面间的接触是粗糙的，求加在D点的最小作用力是多大？

5、质量为m、半径为R的均匀球体，用长度为2R的轻绳悬挂于竖直墙壁的A点，静止时绳恰好与球相切于B点，球于墙壁相切于C点，如图所示。求绳中拉力

第1页

静力学、运动学

6、一均匀薄