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第一讲：绪论和静力学基础

教学目的和要求：了解工程力学研究对象、任务、内容；弄清力与平衡的概念；理解二力平衡公理,加减力系

平衡公理,作用力与反作用力公理,加减平衡力学公理，掌握常见约束力的绘制

主要内：工程力学的研究对象、内容、任务，力与平衡的概念，刚体静力学公理，

教学重点和难点：力、刚体、平衡、等效等重要概念，常见约束力的方向。铰链约束力的理解

教学内：

一、工程力学的研究对象及主要内

工程力学是一门研究物体机械运动和构件承载能力的科学。所谓机械运动是指物体在空间的位置随时间的变

化，而构件承载能力则指机械零件和结构部件在工作时安全可靠地承担外载荷的能力。

例如，工程中常见的起重机，设计时，要对各构件在静力平衡状态下进行受力分析，确定构件的受力情况，

研究作用力必须满足的条件。当起重机工作时，各构件处于运动状态，对构件进行运动和动力分析，这些问题均

属于研究物体机械运动所涉及的内容。为保证起重机安全正常工作，要求各构件不发生断裂或产生过大变形，则

必须根据构件的受力情况，为构件选择适当的材料、设计合理的截面形状和尺寸，这些问题则是属于研究构件承

载能力方面的内容。

工程力学有其自身的科学系统，本课程包括静力学、材料力学和运动力学三部分。

静力学主要研究力系的简化及物体在力系作用下的平衡规律。

材料力学主要研究构件在外力作用下的强度、刚度和稳定性等的基本理论和计算方法。

运动力学是从几何角度来研究物体运动的规律，以及物体的运动与其所受力之间的关系。

二、工程力学在工程技术中的地位和作用

工程力学是工科各类专业中一门必不可少的技术基础课，在基础课和专业课中起着承前启后的作用，是基础

科学与工程技术的综合。掌握工程力学知识，不仅为了学习后继课程，具备设计或验算构件承载能力的初步能力，

而且还有助于从事设备安装、运行和检修等方面的实际工作。因此，工程力学在专业技术教育中有极其重要的地

位。

力学理论的建立来源于实践，它是以对自然现象的观察和生产实践经验为主要依据，揭示了唯物辩证法的基

本规律。因此，工程力学对于今后研究问题、分析问题、解决问题有很大帮助，促进我们学会用辩证的观点考察

问题，用唯物主义的认识观去理解世界。

三、学习工程力学的要求和方法

工程力学来源于实践又服务于实践。在研究工程力学时，现场观察和实验是认识力学规律的重要的实践环节。

在学习本课程时，观察实际生活中的力学现象，学会用力学的基本知识去解释这些现象；通过实验验证理论的正

确性，并提供测试数据资料作为理论分析、简化计算的依据。

工程实际问题，往往比较复杂，为了使研究的问题简单化，通常抓住问题的本质，忽略次要因素，将所研究

的对象抽象化为力学模型。如研究物体平衡时，用抽象化的刚体这一理想模型取代实际物体；研究物体的受力与

变形规律时，用变形固体模型取代实际物体；对构件进行计算时，将实际问题抽象化为计算简图等等。所以，根

据不同的研究目的，将实际物体抽象化为不同的力学模型是工程力学研究中的一种重要方法。

工程力学有较强的系统性，各部分内容之间联系较紧密，学习中要循序渐进，要认真理解基本概念、基本理

论和基本方法。要注意所学概念的来源、含义、力学意义及其应用；要注意有关公式的根据、适用条件；要注意

分析问题的思路，解决问题的方法。在学习中，一定要认真研究，独立完成一定数量的思考题和习题，以巩固和

加深对所学概念、理论、公式的理解、记忆和应用。

静力学基本概念

§1-1力的概念

一、力的定义：

1、力是物体间相互的机械作用。

2、力的两种作用效应：外效应——运动效应；内效应——变形效应。

（1）力的外效应（运动效应）：力使物体的机械运动状态发生变化的效应称为力的外效应，

（2）力的内效应（变形效应）：力使物体的形状发生和尺寸改变的效应称为力的内效应。

二、力的三要素：

力的大小、方向、作用点。

力的三要素决定了力对物体的作用效应。

三、力的单位：

在我国的法定计量单位中，力的单位用牛顿（N）和千牛顿（kN）。1kN=1000N。

四、力的表示方法：

1、力是矢量:力是矢量，在图示力时，常用一带箭头的线段来表示力（参看下图）

在书写力时，力矢量用加黑的字母表示，如F、P、G、F等等。

1

2、力在座标轴上的投影：

力的投影