机械工程基础(静力学)教案.doc

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 授 课 时 数 2 累计时间 2 授 课 日 期 授课班级 数控50303 教 学 目 的 与 要 求 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 教 学 重 点 与 难 点 重点：静力学基本公理 难点：静力学基本公理 授 课 方 法 讲授 教 具 执行后摘记 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，初步掌握机械零件毛坯的基本知识； 4）掌握常用机构和通用机械零件的基本知识，初步具有分析、选用和设计机械零件及简单机械传动装置的能力。 第一篇 工程力学 第一章 静力学基础 §1-1 力的概念及静力学公理 一、力的概念 1．力的定义：力是物体之间的相互机械作用。 作用效果：使物体的运动状态发生变化（运动效应）或使物体产生变形（变形效应）。 静力学只讨论力的运动效应。 2．力的三要素：大小、方向、作用点。 力是具有大小和方向的量，所以力是矢量。一般情况下，其大小、方向和作用点不能随意变动，是固定矢量。不是自由矢量。 3．力的单位：国际单位制：牛顿（N）；千牛顿（kN），1kN=103N。 4．力的图示：力的三要素可以用有向线段来表示。（P4图1-1） 5．刚体：在力的作用下其大小和形状均保持不变的物体。 静力分析的研究对象为刚体或刚体系。 6．力系与等效力系 （1）力系：作用于物体上的一群力（有限个或无限个）所组成的集合。 （2）等效力系：对物体作用效应相同的力系互为等效力系。 （3）合力：与一个力系等效（对物体作用效果相同）的一个力。 （4）分力：力系中的各力称为合力的分力。 7．平衡与平衡力系 （1）平衡：物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。 （2）平衡力系：作用在平衡物体上的力系。 静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。 二、静力学公理 1．二力平衡公理 （1）公理：刚体仅在两个力作用下处于平衡状态的充要条件是：此二力大小相等、方向相反、作用线重合。简言之，此二力等值、反向、共线。（P5图1-2） 注意：对变形体而言，只是变形的必要条件。 （2）二力构件（二力杆）：在两个力作用下处于平衡的构件。（P5图1-3） 特点：杆两端作用着等值、反向、共线的两个力，此二力作用线与杆两端连线重合，指向不能预先确定。 2．加减平衡力系公理 （1）公理：在一个力系中加上或减去一个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效应。 （2）力的可传性原理（推论）：作用于刚体上的某点的力，可沿其作用线滑移到该刚体上的任何位置而不会改变原力对刚体的作用效应。（P5图1-4） 作用在刚体上的力的三要素应当是大小、方向、作用线。 3．平行四边形公理（力三角形法则） （1）公理：作用于物体上同一点的两个力可以合成为作用于该点的一个合力。合力的大小和方向，由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。 即合力矢等于这两个力矢的几何和。（P6图1-5） （2）三力平衡汇交定理（推论）：刚体受三个力作用而处于平衡，若其中有两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力的作用线必过前两个力的作用线的汇交点。 （3）力的分解：将一个力分解成两个力的过程。 两个力组成的共点力系可以合成为一个合力，答案是唯一的。反之，将一个力分解为两个力，若无足够的条件，其结果是不确定的。（P6图1-6） 4．作用与反作用公理：两个物体间作用力与反作用力总是同时存在的。且两个力大小相等、方向相反、作用线重合，分别作用在两个相互作用的物体上。 注意：不能认为作用力与反作用力组成平衡力系。 课堂小结： 1．静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。研究的对象都是刚体。 2．力是物体之间的相互机械作用。其作用效果是使物体的机械运动状态发生变化或使物体发生变形。力的三要素为大小、方向、作用点。作用在刚体上的力的三要素应当是大小、方向、作用线。 作业：P3/ 1~4，P42/ 2~3