工程力学(高教版)教案：第一章 静力学基本概念.pdfVIP

第一章静力学的基本概念

课题第2讲——第一章静力学基本概念

学时1学时＋1学时习题课

1、掌握力学的基本概念和公理。

教学目的要求

2、熟悉各种常见约束的性质，熟练地画出受力图。

1、静力学基本概念。

2、静力学基本公理。

主要内容

3、约束与约束反力。

4、物体的受力分析与受力图

1、平衡、刚体和力的概念和静力学的基本公理。

重点难点2、掌握物体的受力分析的方法

3、正确地选取分离体，并画出受力图是求解静力学的关键，

教学方法

以讲授为主，使用电子教案

和手段

习题：P9：1-1(i,j,k)，1-2(g,h)，1-3(c,d)

课后作业练习

预习：第二章

第一节力、刚体和平衡的概念

静力学是研究物体的平衡问题的科学。主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，它们的变形一般很微小，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，所以又称之为刚体静力学。

二、力的概念

力的概念是人们在长期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。力是物体之间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生改变，

或使物体产生变形。力使物体的运动状态发生改变的效应称为外效应，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

效应完全决定于以下力的三要素：

（1）力的大小是物体相互作用的强弱程度。在国际单位制中，力的单位用牛顿（N）

3

或千牛顿（kN），1kN=10N。

（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。一般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，可以近似看作一个点时，这样的力称为集中力。

如果改变了力的三要素中的任一要素，也就改变了力对物体的作用效应。

既然力是有大小和方向的量，所以力是矢量。可以用一带箭头的线段来表示，如图1-1

所示，线段AB长度按一定的比例尺表示力F的大小，线段的方位和箭头的指向表示力的方

向。线段的起点A或终点B表示力的作用点。线段AB的延长线（图中虚线）表示力的作用

线。

本教材中，用黑体字母表示矢量，用对应字母表示矢量

的大小。

一般来说，作用在刚体上的力不止一个，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可

以用另一力系来代替，而不改变原有的状态，这两个力系互

称等效力系。如果一个力与一个力系等效，则称此力为该力图1－1

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，为方便地显示各种力

系对物体作用的总体效应，用一个简单的等效力系（或一个力）代替一个复杂力系的过程称

为力系的简化。力系的简化是刚体静学的基本问题之一。

第二节静力学的基本公理

所谓公理就是无需证明就为大家在长期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。

公理一二力平衡公理

作用于同一刚体上的两个力成平衡的必要与充分条件是：力的大小相等，方向相反，

//

作用在同一直线上。可以表示为：F=-F或F+F=0