课时授课计划（第2讲）
课题名称：§１-1静力学公理；
§１-2力、力矩、力偶。
教学目的：理解并掌握静力学公理的基本内容；理解力、力矩、力偶的基本概念；并比较力、力矩、力偶三个物理量的实际意义。
教学重点：①静力学公理②力、力矩、力偶的基本概念
教学难点：①力矩②力偶
教学方法：
作业及要求：
思考题：①“合力一定大于分力”的说法是否正确？说明原因。②用手拔钉子拔不出来，为什么用钉锤能拔出来？③试比较力矩和力偶的异同。
习题：1-4 1-5
对构件进行外力分析，主要是研究构件在外力的作用下处于平衡状态的规律。
平衡状态是物体机械运动的一种特殊形式，是指构件相对于空间惯性参考系处于静止或匀速直线运动的状态。
在一般的工程实际问题中，通常把固连于地球的参考系视为惯性参考系，这样，就使所得结果能够很好地与实际情况相符合。
实际构件在受力后都会发生不同程度的变形，但由于工程实际中的这种变形非常微小，对我们所研究的平衡问题几乎不产生影响，因此，在本篇所研究的问题中，忽略构件所发生的变形，
即把构件简化为刚体，从而使问题的研究得到简化。
本篇着重研究如下几个问题：
(1) 物体的受力分析。
(2) 力系的简化。
(3) 建立各种不同力系的平衡方程。
一、二力平衡公理
刚体只在两个力的作用下而处于平衡的充要条件是：此二力等值、反向、共线。例如，当一条绳子受到沿轴线方向的一对等值反向的压力作用时是不能平衡的。
把受两个力作用而平衡的物体叫做二力体或二力构件。
如图1-1所示的起重支架中的CD
杆，在不计自重的情况下，它只在C，
D两点受力，是二力体，两力必沿作
用点的连线，且等值、反向。
二、加减平衡力系公理
在刚体上可以任意增加或去掉一
个任意平衡力系，而不会改变刚体原
来的运动状态。这一公理可以用来对
力系进行简化。但应当注意，该公理只适用于刚体，对变形体无论是增加还是减去平衡力系，都将改变其受力状态。
三、力的可传性原理
作用在刚体内任一点的力，可在刚体内沿其作用线任意移动而不会改变它对刚体的作用效果。如图1-2的刚体，在A点受到一个力F 的作用，根据加减平衡力系公理，可在其作用线上任取一点B，并加一对平衡力系F′、F″，且使F = F′= F″,从另一角度看，则F与F″又可看成一平衡力系，将此力系去掉后就会得到作用于B
点的力F′，而对刚体的作用效果并未改变。显然，对于刚体而言，力的作用效果与作用点的位置无关，而取决于作用线的方位。
四、力的平行四边形公理
作用在物体上同一点的两个力，其合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向由以此二力为邻边所作的平行四边形的对角线确定。
矢量等式为：R=F1+F2
这一公理是力系简化与合成的基本法则，所画出的平行四边形叫作力的平行四边形。力的平行四
边形也可简化成力的三角形，由它可更简便地确定合力的大小和方向，所示，这一法则称为力的三角形法则。如图1-3c所示，画力的三角形时，对力的先后次序没有要求。
五、作用和反作用公理
两物体间的相互作用力总是：等值、反向、沿同一直线分别作用在相互作用的两物体上。
应注意，作用力和反作用力这一对力
与一对平衡力的区别是：前者两个力分别
作用在相互作用的两个物体上，而后者的
两个力则是作用于同一物体上，如图1-4
所示。
一、力
1．力的概念
力是物体间的相互机械作用。我们把使物体运动状态发生改变的效应称为力的运动效应或外效应，而把力使物体的形状发生改变的效应称为力的变形效应或内效应。
三要素：即力的大小、方向、作用点。对于刚体来说，力的三要素则是：大小、方向、作用线。
力是矢量，可以用一个带箭头的线段表示力的三要素。
力的单位：是牛顿（N）或千牛顿（kN），在工程中，力的常用单位还有千克力（kgf）。两种单位制的换算关系为：1 kgf = 9.8 N。
集中力（集中荷载）：当力的作用范围相对于构件的尺寸很小时，可将其抽象为一个点，对应的力称为集中力或集中荷载。
分布力（分布荷载）：大小用载荷集度q表示，体分布力的单位为牛/米3（N/m3）;面分布力的单位为牛/米2（N/m2）；而工程上常见的分布力是按线性分布的，称为线分布力，对应的单位为牛/米（N/m）。
2．力的投影
由于力是矢量，计算时既需要考虑力的大小，又需考虑其方向，非常麻烦，为了计算的方便，常常将力向坐标轴上投影。
（1）力在坐标轴上的投影
F x = F cosα
P x = -P cosβ
（2）力在直角坐标系中的投影 （a ）一次投影法
如图1-6a 力F 及力与三个坐标轴间的夹角α、β、γ，则力在三个坐标轴的投影分别是： X = F cos α，
Y = F cos β，
Z = F cos γ 。
用i 、 j 、 k 分别表示三个坐标 轴的单位矢量，力沿三个坐标轴 的分力分别为F x 、F y 、 F z ，于 是有：
F = F x + F y + F z = X i +Y j +Z k 其中，力的大小为：
F =
（1-2）
（b ）二次投影法 即：
cos sin cos sin sin sin cos xy xy X F F Y
F F Z F ?γ?
?γ?γ
=====
（1-3）
3．合力投影定理
设一力系由F 1, F 2, … ,F n 组成，对应的合力为R 。根据矢量合成法则有
R = F 1 + F 2 + …+ F n =∑F i
∑∑∑=+++==+++==+++=Z
Z Z Z R Y Y Y Y R X X X X R n z n y n x 212121
（1-4）
即合力在某一轴上的投影，等于各分力在同一轴上的投影的代
数和，这一定理称为合力投影定理。根据合力投影定理，我们可先由各
分力的投影求出合力在三个坐标轴上的投影，再由合力的投影求出合力的大小和方向：
R 的大小：()()()
2
2
2
2
22∑∑∑++=
++=Z Y X R R R R z y x
R 的方向 R
R
R R R R z y x ===
γβαcos ;cos ;cos （1-5） 其中α，β，γ是合力与三个坐标轴的夹角，称为方向角，对应的余弦值称为方向余弦。
二、力矩 1．力对点之矩
力对物体的外效应除移动效应外还有转动效 应。移动效应可由力矢来度量，而转动效应则取 决于矩矢。
（1）力矩的概念
我们以扳手拧紧螺丝为例来分析力对物体的转动效应。 在力学中用F 的大小与d 的乘积来度量力使物体绕矩心的转动效应，称为力F 对O 点之矩，以符
号
m o (F )表示。并把从矩心O 到力F 的作用线的垂直距离d 称为力臂。由力的
作用线和矩心O 所决定的平面称为力矩作用面。即
()o m F Fd =± （1-6）
在平面问题中，将力矩规定为代数量：力使物体绕矩心逆时针转动时，
力矩取正值；反之为负。力矩的常用单位为牛顿·米 ()N m 、牛顿·毫
米
()N mm 、千牛顿·米()kN m 等。
（2）力矩的性质
（a ）力矩的大小和转向与矩心的位置有关，同一力对不同的矩心的力矩不同。 （b ）力的大小等于零或力的作用线过矩心时，力矩为零。 （c ）力的作用点沿其作用线移动时，力对点之矩不变。 （d ）互成平衡的两个力对同一点之矩的代数和为零。 2．力对轴之矩
所以，平面内力对O 点之矩可以看成是空间力对z 轴之矩。力F 对z 轴之矩用
符号m z (F )表示（见图1-8）。
很容易看出，当力的作用线与转轴平行或相交，即力的作用线与轴线共面时，力对转轴之矩为零。其中F 1对Z 轴不产生力矩作用，
F 2对Z 轴之矩实际上就是对o 点的力矩。 图1-9
m z ( F ) = m o ( F 2 ) = ± F 2 d （1-7）
上式表明，力F 对轴之矩等于该力在垂直于此轴的平面上的分
力（投影）对该轴与此平面的交点的力矩。通常情况下，把力对轴之矩看
成是代数量，其正负用右手法则来确定，即用右手握住转轴，弯曲的四指指向力矩的转向，拇指所指的方向如果与转轴的正向相同，对应的力矩为正，反之为负。（见图1-10）。
例1-1如图1-11所示的皮带轮， 轮的直径为D=100mm, 皮带的拉力 分别为T 1=1000N, T 2=500N, 分别求 皮带拉力T 1 、T 2对轮子 中心的力矩。
解：由于皮带的拉力沿轮子的切线方
向，因此，皮带轮的半径就是拉力的力臂。
()11500002
50o D
m T T N mm N m
=-=-=- ()22250002
25o D
m T T N mm
N m
=== 3．合力矩定理
合力的投影与分力的投影间满足合力投影定理，合力对某点或某轴的力矩与分力对同一点或同一轴之矩也有一定的关系。
合力矩定理：合力对某点之矩矢，等于各分力对同一点之矩矢的矢量和。上述定理对平面力对点之矩及力对轴之矩同样适用，合力对平面内任意一点（轴）的力矩等于各分力对同一点（轴）的力矩的代数和。即：
m o (R )=∑m o (F )或
m z (R ) =∑m z (F ) （1-8）
利用合力矩定理，不仅可以由分力的力矩求出合力的力矩，当直接求某个力的力矩困难时，也可以将该力正交分解成容易求力矩的分力，再求出此力的力矩。
例1-2 已知支架上的A 点作用一个力
P=10KN ，支架的各部分的尺寸（单位：cm ） 如图1-12所示，求力P 对O 点的力矩。
解：此题可根据力矩的定义求解，但力
臂是未知的，且求解非常麻烦。故可将力分解成两个分力，分别求出每个分力的力矩，再利用合力矩定理，求出力P 的力矩。即：
()()()21P m P m P m o o o +=
()00cos601028sin 6029.28P P kN cm
=--=-
三、力偶 1．力偶的概念
在日常生活和生产实践中，我们常会看到物体同时受到大小相等，方向相反，作用线平行的两个力的作用。它们作用在物体上将使物体产生转动效应。
在力学中把
大小相等、方向相反、作 用线平行的两个力称为力 偶。记为（F , F ’）
力偶中两力作用线间的垂直距离d 叫做力偶臂。力偶所在的平面叫做力偶作用
面。力偶中的一个力的大小与力偶臂的乘积叫做力偶矩。用符号m 表示。
Fd
=（1-9）
m±
式中正负号表示力偶的转向。通常规定：使物体产生逆时针转动的力偶的力偶矩为正，反之为负。
在空间问题中，力偶矩为一矢量。矢量m的模仍为Fd，表示力偶矩矢的大小。
2．力偶的性质
(1) 组成力偶的两个力向任意轴的投影的代数和为零，因此力偶无合力，力偶作用在物体上不产生移动效应，只产生转动效应，力偶不能与一个力等效。
（2）力偶的两个力对其作用面内的任意一点的力矩的代数和恒等于其力偶矩，而与矩心的位置无关，因此，力偶的转动效应只取决于力偶矩的大小和转向。
（3）力偶只能与力偶等效，当两个力偶的力偶矩大小相等、转向相同、力偶作用面共面或平行时，两力偶互为等效力偶。
（4）在不改变力偶矩的大小和转向的同时，可同时改变力偶的力和力偶臂的大小，而不会改变其对物体的转动效应。
（5）力偶可在其作用面内任意搬移、旋转，也可以从一个平面平行移到另一平行平面，而不会改变其对刚体的作用效果。
由力偶的性质可知，力偶作用在物体上的作用效果取决于力偶矩的大小、转向、力偶作用面，称为力偶三要素。
3．力偶系的合成
M = m1+ m2+ …+ m n = ∑m i
课时授课计划（第3讲）
课题名称：§１-3约束反力及受力图。
教学目的：掌握各种约束的受力特性，熟练掌握物体的受力图画法。教学重点：①约束的受力特性；②受力图画法。
教学难点：物体系统受力分析
教学方法：①讲授②教具演示
作业及要求：
习题：1-1（b）（d）（e）1-2（a）（c）
一、约束及约束反力
这种限制物体运动的其他物体称为约束。
在力学中，将约束对物体施加的力称为约束反力，简称为约束力或约反力。约束反力的方向必与物体的运动方向或运动趋势方向相反。
工程中约束的种类很多，可根据其特性将它们归为几种典型的约束。
1．柔性约束
由皮带、绳索、链条等柔性物体构成的约束称为柔性约束。
柔性约束对物体的约反力，只能是沿柔体的伸长方向的拉力。
如图1-15a 所示的拉力T就是绳索对物体的约反力；再如图1-15b中皮带被拉紧时对皮带轮沿切线方向的拉力S1、S2、和S1′、S2′也属于这种约束。
2．理想光滑面约束
光滑面约束的约反力只能是沿接触面在接触点处的公法线而指向被约束的物体。这类反力又常称为法向反力。
3．光滑圆柱铰链约束
（a）圆柱形销钉或螺栓
（b）固定铰链支座
4．可动（滚动）铰链支座
5．固定端约束
二、受力图及实例分析
工程实际中常需对某一结构或构件进行力学计算，根据已知的主动力求出未知的约反力。在受力分析时，首先应明确哪些物体是我们需要研究的，这些需研究的构件或结构被称为研究对象。再将研究对象从结构系统中分离出来，单独画出该物体的简图，这一被单独分离出的研究对象称为隔离体。隔离体上已解除全
部约束，它与周围物体的联系通过周围物体对隔离体的约反力的作用来代替。将隔离体上所受的全部主动力和约反力无一遗漏的画在隔离体上，得到的图形称为物体的受力图。
例1-3三铰支架受力、约束如图1-21a所示，试画出各构件的受力图。
解：1-21b所示。
例1-4 多跨梁受力、约束如图1-22a所示，试画出各构件的受力图。
解：分析过程简略，受力图见图1-22b、c、d所示。
例1-5 冲床机构受力、约束如图1-23a所示，试画出各构件的受力图。
解：分析过程简略。
课时授课计划（第4讲）
课题名称：习题课
教学目的：掌握力的投影、力矩、力偶的计算；
进一步熟练掌握受力图的画法。
教学重点：受力图画法。
教学难点：力对轴之矩
教学方法：①讲授②课堂练习及提问
作业及要求：
习题：1-1（c）（f）；1-2（b）；1-7 ；1-9 ；1-10。
一、本章总结
①静力学公理；
②力的概念及合力投影定理；
③力矩的概念及合力矩定理；
④力偶的概念急计算；
⑤约束的性质及受力图。
二、思考题
1-4、二次投影法中，力在平面上的投影是代数量还是矢量？为什么？
1-5、已知力F与x轴的夹角α，与y轴的夹角β，以及力F的大小，能否计算出力F在z轴上的投影。
1-6、设有一力F，试问在何时Fx=0，m x(F)=0；在什么情况下Fx=0，m x(F)≠0；又在什么情况下Fx≠0，m x(F)=0。
三、习题
1.受力图
2.力的投影
3.力对点之矩
4.力偶的计算
第一章静力学基础 力学包括静力学，动力学，运动学三部分，静力学主要研究物体在力系作用下的平衡 规律，静力学主要讨论以下问题： 1.物体的受力分析； 2.力系的等效.与简化； 3. 力系的平衡问题。 第1讲§ 1 － 1静力学的基本概念§1-2静力学公理 【目的与要求】 1 、使学生对静力学基本概念有清晰的理解，并掌握静力学公理及应用范围。 2、会利用静力学静力学公理解决实际问题。 【重点、难点】 1、力、刚体、平衡等概念； 2、正确理解静力学公理。 一、静力学的基本概念 1、力和力系的概念 一）力的概念 1）力的定义：力是物体间的相互作用，这种作用使物体运动状态或形状发生改变。 （举例理解相互作用） 2)力的效应： ○1外效应（运动效应）：使物体的运动状态发生变化。（举例） ○2内效应（变形效应）：使物体的形状发生变化。（举例） 3）力的三要素：大小、方向、作用点。 力是定位矢量 4）力的表示： ○1图示○2符号：字母＋箭头如：F 二）力系的概念 1）定义：作用在物体上的一组力。（举例） 2)力系的分类
○ 1按力的的作用线现在空间分布的形式： A 汇交力系 b 平行力系 c 一般力系 ○ 2按力的的作用线是否在同一平面内 A 平面力系 B 空间力系 3)等效力系与合力 A 等效力系 ——两个不同力系，对同一物体产生相同的外效应，则称之 B 合力——若一个力与一个力系等效，则这个力称为合力 2.刚体的概念： 1）定义：在力的作用下保持其大小和形状不发生变化。 2）理解：刚体为一力学模型。 3.平衡的概念： 1）平衡——物体相对惯性参考系（如地面）静止或作匀速直线运动． 2)平衡力系——作用在刚体上使物体处于平衡状态的力系。 3平衡条件——平衡力系应满足的条件。 二．静力学公里 公理一：二力平衡公里 作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且 作用在同一直线上。 使刚体平衡的充分必要条件 二力构件：在两个力作用下处于平衡的物体。 公理二加减平衡力系原理 在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变厡力系对刚体的作用。 推理1 力的可传性 作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。 作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向和作用线． 12 F F = -
工程力学试卷7
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢2 200 9 /201 0 学年第 1 学期考试试卷( )卷 本卷共 6 页，考试方式：闭卷笔试 ，考试时间： 120 分钟 一、判断题（下列论述肯定正确的打√，否则打×）：（本题共10小题，每小题1 分，共10分） 1、平面汇交力系对平面内任意一点的合力矩总为零。 （ ） 2、合力在任意轴上的投影一定等于各分力在同一轴上投影的代数和。 （ ） 3、平面力偶可以在平面内任意转移，而不改变其对刚体的作用效果。 （ ） 4、力偶无合力，因此组成力偶的一对力是一对平衡力。 （ ） 5、平面一般力系和空间一般力系的平衡条件都要求主矢和主矩均为零。 （ ） 6、胡克定律E σε=对轴向拉伸变形总是适用的。 （ ） 7、泊松比是材料纵向线应变和横向线应变的绝对值之比。 （ ） 专 业 班 级 姓 名 ： 学 号 ： 密 封 线 装 订 线
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢3 8、材料和横截面积均相同时，圆环形截面杆比圆形截面杆的抗扭能力强。 （ ） 9、在集中力偶作用处，剪力发生转折，弯矩发生突变。 （ ） 10、中性轴不一定是横截面的对称轴。 （ ） 二、单项选择题：（本题共10小题，每小题2分，共20分） 1. 在下述原理中，属于静力学推论的有（ ）。 ① 二力平衡原理； ② 力的平行四边形法则；③ 加减平衡力系原理； ④ 力的可传性原理； ⑤ 作用与反作用定理； ⑥ 三力汇交原理。 A ．②③④⑥ B ．①②③⑤ C ．①②③④⑥ D ．④⑥ 2、物体受到两个共点力的作用，无论是在什么情况下，其合力（ ）。 A ．一定大于任意一个分力 B ．至少比一个分力大 C ．不大于两个分力大小的和，不小于两个分力大小的差 D ．随两个分力夹角的增大而增大 3、已知有一个力F 的投影Fx 不等于零，而力F 对x 轴的矩为Mx （F ）=0，由此可 判定力F （ ）。 A ．不在过x 轴的平面上但垂直于x 轴 B ．不在过x 轴的平面上且不垂直于x 轴 C ．在过x 轴的平面上且垂直于x 轴 D ．在过x 轴的平面上但不垂直于x 轴 4、关于低碳钢材料在拉伸试验过程中，所能承受的最大应力是（ ）。 A ．比例极限p σ B ．屈服极限s σ C ．强度极限b σ D ．许用应力[]σ 5、长为l 、直径为d 的两根由不同材料制成的圆轴，在其两端作用相同的扭转力偶 矩m ，以下结论中正确的是（ ）。 A .最大切应力相同，两端相对扭转角不同 B .最大切应力相同，两端相对扭转角相同 C .最大切应力不同，两端相对扭转角相同
理论力学教案1
本次讲稿 第一章绪论 第一节工程力学的研究对象 建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称为结构。结构是由若干构件按一定方式组合而成的。组成结构的各单独部分称为构件。例如：支承渡槽槽身的排架是由立柱和横梁组成的刚架结构，如图1－1a所示；单层厂房结构由屋顶、楼板和吊车梁、柱等构件组成，如图1－1b所示。结构受荷载作用时，如不考虑建筑材料的变形，其几何形状和位置不会发生改变。 图1－1ab 结构按其几何特征分为三种类型： （1）杆系结构：由杆件组成的结构。杆件的几何特征是其长度远远大于横截面的宽度和高度。 （2）薄壁结构：由薄板或薄壳组成。薄板或薄壳的几何特征是其厚度远远小于另两个方向的尺寸。 （3）实体结构：由块体构成。其几何特征是三个方向的尺寸基本为同一数量级。 工程力学的研究对象主要是杆系结构。 第二节工程力学的研究内容和任务 工程力学的任务是研究结构的几何组成规律，以及在荷载的作用下结构和构件的强度、刚度和稳定性问题。研究平面杆系结构的计算原理和方法，为结构设计合理的形式，其目的是保证结构按设计要求正常工作，并充分发挥材料的性能，使设计的结构既安全可靠又经济合理。 进行结构设计时，要求在受力分析基础上，进行结构的几何组成分析，使各构
件按一定的规律组成结构，以确保在荷载的作用下结构几何形状不发生发变。 结构正常工作必须满足强度、刚度和稳定性的要求。 强度是指抵抗破坏的能力。满足强度要求就是要求结构的构件在正常工作时不发生破坏。 刚度是指抵抗变形的能力。满足刚度要求就是要求结构的构件在正常工作时产生的变形不超过允许范围。 稳定性是指结构或构件保持原有的平衡状态的能力。满足稳定性要求就是要求结构的构件在正常工作时不突然改变原有平衡状态，以免因变形过大而破坏。 按教学要求，工程力学主要研究以下几个部分的内容。 （1）静力学基础。这是工程力学的重要基础理论。包括物体的受力分析、力系的简化与平衡等刚体静力学基础理论。 （2）杆件的承载能力计算。这部分是计算结构承载能力计算的实质。包括基本变形杆件的内力分析和强度、刚度计算，压杆稳定和组合变形杆件的强度、刚度计算。 （3）静定结构的内力计算。这部分是静定结构承载能力计算和超静定结构计算的基础。包括研究结构的组成规律、静定结构的内力分析和位移计算等。 （4）超静定结构的内力分析。是超静定结构的强度和刚度问题的基础。包括力法、位移法、力矩分配法和矩阵位移法等求解超静定结构内力的基本方法。 第三节刚体、变形固体及其基本假设 工程力学中将物体抽象化为两种计算模型：刚体和理想变形固体。 刚体是在外力作用下形状和尺寸都不改变的物体。实际上，任何物体受力的作用后都发生一定的变形，但在一些力学问题中，物体变形这一因素与所研究的问题无关或对其影响甚微，这时可将物体视为刚体，从而使研究的问题得到简化。 理想变形固体是对实际变形固体的材料理想化，作出以下假设： （1）连续性假设。认为物体的材料结构是密实的，物体内材料是无空隙的连续分布。 （2）均匀性假设。认为材料的力学性质是均匀的，从物体上任取或大或小一部分，材料的力学性质均相同。 （3）向同性假设。认为材料的力学性质是各向同性的，材料沿不同方向具有相同的力学性质，而各方向力学性质不同的材料称为各向异性材料。本教材中仅研究各向同性材料。 按照上述假设理想化的一般变形固体称为理想变形固体。刚体和变形固体都是工程力学中必不可少的理想化的力学模型。 变形固体受荷载作用时将产生变形。当荷载撤去后，可完全消失的变形称为弹性变形；不能恢复的变形称为塑性变形或残余变形。在多数工程问题中，要求构件只
工程力学教案 第一章 物体的受力分析 静力学：研究物体在力系作用下平衡规律的科学。 主要问题：力系的简化； 建立物体在力系作用下的平衡条件。 本章将介绍静力学公理，工程中常见的典型约束，以及物体的受力分析。静力学公理是静力学理论的基础。物体的受力分析是力学中重要的基本技能。 §1.1 力的概念与静力学公理 一、力的概念 力的概念是人们在长期生活和生产实践中逐步形成的。例如：人用手推小车，小车就从静止开始运动；落锤锻压工件时，工件就会产生变形。 力是物体与物体之间相互的机械作用。 使物体的机械运动发生变化，称为力的外效应； 使物体产生变形，称为力的内效应。 力对物体的作用效应取决于力的三要素，即力的大小、方向和作用 点。 力是矢量，常用一个带箭头的线段来表示，在国际单位制中，力的单位牛顿(N)或千牛顿(KN)。 二、静力学公理 公理1力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可以合成一个合力。合力的作用点仍在该点，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。其矢量表达式为 ＦR =Ｆ1+Ｆ2 根据公理1求合力时，通常只须画出半个平行四边形就可以了。如图1-2b、c所示，这样力的平行四边形法则就演变为力的三角形法则。
【说明】：1.FR=F1+F2表示合力的大小等于两分力的代数和 2.两力夹角为α，用余弦定理求合力的大小，正弦定理求方向 3.可分解力：(1) 已知两分力的方向，求两分力的大小 (2) 已知一个分力的大小和方向，求另一分力大小和方向 4.该公理既适用于刚体，又适用于变形体，对刚体不需两力共点 公理2二力平衡公理 刚体仅受两个力作用而平衡的充分必要条件是：两个力大小相等，方向相反，并作用在同一直线上，如图1－3所示。即 Ｆ1＝-Ｆ2
《工程力学》教案2016～2017学年第2 学期 学院名称：机械学院 授课专业：16级机械全部专业 14五年机械全部专业 课程名称：工程力学 主讲教师：王琳琳 山东凯文科技职业学院教务处制
备注： 一、教案和讲稿的区别 1．讲稿，所承载的是知识信息。教案，所承载的是课堂教学的组织管理信息。 2．讲稿的思路形成，受教学过程的知识逻辑支配，而教案的思路形成，受教学过程的管理逻辑支配。 3．讲稿与教案，二者是决定与被决定的关系。 4．在内容上，讲稿涉及的是知识性和能力开发项目，教案涉及的是组织性项目。 5．在表现形式上，讲稿篇幅较长，是课程教学内容和教师个人观点的浓缩或延伸；教案篇幅较短。 二、教学反思 所谓教学反思，是指教师对教育教学实践的再认识、再思考，并以此来总结经验教训，进一步提高教育教学水平。教学反思一直以来是教师提高个人业务水平的一种有效手段，教育上有成就的大家一直非常重视之。现在很多教师会从自己的教育实践中来反观自己的得失，通过教育案例、教育故事、或教育心得等来提高教学反思的质量。
山东凯文科技职业学院 教案首页 课程名称工程力学总学时：48 其中： 讲课：41学时 实验实训：3学时课程性质A:理论课（）B:（理论+实践）课（√）C:实践课（） 授课对象机械工程学院16级全部专业，14五年一贯全部专业 授课时间2016-2017学年第二学期授课地点综合楼 教材《工程力学（第六版）》大连理工大学出版社蒙晓影李聚霞主编 主要参考资料《工程力学》冶金工业出版社张百新主编 《工程实验力学》机械工业出版社计欣华、邓宗白、鲁阳主编《工程力学》高等教育出版社沈养中主编 教学目标知识目标1.使学生掌握必要的力学基础理论知识； 2.初步运用这些力学知识对简单的工程技术问题问题进行分析、科学的抽象，进而予以解决； 3.了解材料的主要力学性能并有测试材料强度指标的能力了； 4.掌握等直杆的四种基本变形形式，并学会分析应力和应变； 5.掌握压杆稳定的计算及提高压杆稳定性的措施； 6.为后续学习其他专业课以及进行施工实践、结构设计及职业岗位能力打好力学基础，也为终身继续学习打下良好的力学基础。
《工程力学》整体教学设计 一、管理信息 课程名称：《工程力学》 学分：4 学时：60 课程类型：专业基础课 授课对象：一年级第一学期的高职土建类专业学生 先修课程：高等数学、道路工程制图、建筑材料 后修课程：、结构力学、结构设计原理、土力学、基础工程等 学生情况分析：应往届高中毕业生，应届职高毕业生，文理科生都有，交流表达能力较好，愿意动手，有一定的计算机操作能力。多数学生数理基础差，学习习惯差，自我控制力差，团队合作意识欠缺，职业素养欠缺，自主学习能力差。 二、课程设计 1、课程目标设计 课程目标的设计应突出职业能力培养，体现基于职业岗位分析和职业岗位技术应用能力培养的教学设计理念，以学生为主体，以真实工作任务或土建工程结构为载体组织教学内容，在真实工程案例中采用行动导向的教学方法和手段进行实施。培养学生在工程施工中必备的力学素养和实际问题的解决能力。 《工程力学》课程目标分为职业能力目标和关键能力目标两个方面。见表1。 表1 课程目标 职业能力目标关键能力目标 静定结构受力分析能力 力系平衡条件的应用能力 梁、柱的强度、刚度、稳定性计算能力基本的力学实验操作能力 工程结构实际问题的解决能力学习能力 工作能力 数字逻辑应用能力信息技术能力 合作协调能力 创新能力 2、课程内容设计 重构内容体系：为适应湖南交通职业技术学院道路桥梁工程技术专业的校企合作、工学交替人才培养模式和“专业+产业”系企一体的专业建设模式，以工作过程导向的课程观为指导思想，根据职业岗位能力要求、职业标准要求、工作任务要求、职业素质要求和前后续课程的衔接。按照职业岗位和职业能力培养的要求，对教学内容进行遴选，重新构建了适应施工岗位工作的过程性知识为主、陈述性知识为辅的内容体系，以梁、轴和柱等结构件为载体，形成模块化的课程内容结构（见表2、表3）。 实践内容设计：为了以真实的工作任务为载体，强化学生能力培养，本课程精心设计了与理论知识相对应的实践教学项目。研究建立虚拟力学实验室，设计验证性实验的模拟实验软件。在校办企业试验检测中心建立仿真力学试验室，与企业工程师合作开发出真实的力学试验项目（见表2、表3）。
绪 论 一、工程力学的研究对象 建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称为结构。结构是由若干构件按一定方式组合而成的。组成结构的各单独部分称为构件。例如：支承渡槽槽身的排架是由立柱和横梁组成的刚架结构，如图1－1a 所示；单层厂房结构由屋顶、楼板和吊车梁、柱等构件组成，如图1－1b 所示。结构受荷载作用时，如不考虑建筑材料的变形，其几何形状和位置不会发生改变。 结构按其几何特征分为三种类型： （1）杆系结构：由杆件组成的结构。杆件的几何特征是其长度远远大于横截面的宽度和高度。 （2）薄壁结构：由薄板或薄壳组成。薄板或薄壳的几何特征是其厚度远远小于另两个方向的尺寸。 （3）实体结构：由块体构成。其几何特征是三个方向的尺寸基本为同一数量级。 （a ） （b ） 图0-1
工程力学的研究对象主要是杆系结构。 二、工程力学的研究内容和任务 工程力学的任务是研究结构的几何组成规律，以及在荷载的作用下结构和构件的强度、刚度和稳定性问题。研究平面杆系结构的计算原理和方法，为结构设计合理的形式，其目的是保证结构按设计要求正常工作，并充分发挥材料的性能，使设计的结构既安全可靠又经济合理。 进行结构设计时，要求在受力分析基础上，进行结构的几何组成分析，使各构件按一定的规律组成结构，以确保在荷载的作用下结构几何形状不发生发变。 结构正常工作必须满足强度、刚度和稳定性的要求。 强度是指抵抗破坏的能力。满足强度要求就是要求结构的构件在正常工作时不发生破坏。 刚度是指抵抗变形的能力。满足刚度要求就是要求结构的构件在正常工作时产生的变形不超过允许范围。 稳定性是指结构或构件保持原有的平衡状态的能力。满足稳定性要求就是要求结构的构件在正常工作时不突然改变原有平衡状态，以免因变形过大而破坏。 按教学要求，工程力学主要研究以下几个部分的内容。 （1）静力学基础。这是工程力学的重要基础理论。包括物体的受力分析、力系的简化与平衡等刚体静力学基础理论。 （2）杆件的承载能力计算。这部分是计算结构承载能力计算的实质。包括基本变形杆件的内力分析和强度、刚度计算，压杆稳定和组合变形杆件的强度、刚度计算。 （3）静定结构的内力计算。这部分是静定结构承载能力计算和超静定结构计算的基础。包括研究结构的组成规律、静定结构的内力分析和位移计算等。 （4）超静定结构的内力分析。是超静定结构的强度和刚度问题的基础。包括力法、位移法、力矩分配法和矩阵位移法等求解超静定结构内力的基本方法。 三、刚体、变形固体及其基本假设 工程力学中将物体抽象化为两种计算模型：刚体和理想变形固体。 刚体是在外力作用下形状和尺寸都不改变的物体。实际上，任何物体受力的作用后都发生一定的变形，但在一些力学问题中，物体变形这一因素与所研究的问题无关或对其影响甚微，这时可将物体视为刚体，从而使研究的问题得到简化。 理想变形固体是对实际变形固体的材料理想化，作出以下假设： （1）连续性假设。认为物体的材料结构是密实的，物体内材料是无空隙的连续分布。 （2）均匀性假设。认为材料的力学性质是均匀的，从物体上任取或大或小一部分，材料的力学性质均相同。 （3）向同性假设。认为材料的力学性质是各向同性的，材料沿不同方向具有相同的力学性质，而各方向力学性质不同的材料称为各向异性材料。本教材中仅研究各向同性材料。 按照上述假设理想化的一般变形固体称为理想变形固体。刚体和变形固体都是工程力学中必不可少的理想化的力学模型。 变形固体受荷载作用时将产生变形。当荷载撤去后，可完全消失的变形称为弹性变形；不能恢复的变形称为塑性变形或残余变形。在多数工程问题中，要求构件只发生弹性变形。工程中，大多数构件在荷载的作用下产生的变形量若与其原始尺寸相比很微小，称为小变形。小变形构件的计算，可采取变形前的原始尺寸并可略去某些高阶无穷小量，可大大简化计算。 综上所述，工程力学把所研究的结构和构件看作是连续、均匀、各向同性的理想变形固体，在弹性范围内和小变形情况下研究其承载能力。
教学课题第一章、静力学基础 第三节约束与约束反力第四节物体的受力分析与受力图教学目的 （一）、知识点 1、掌握约束的概念； 2、掌握主动力和约束反力的概念； 3、了解常见的约束类型； 4，掌握受力图的画法。 （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）、德育渗透 1、树立正确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。 教学方法 本节内容理论性强，宜采用讲授法。 重点、难点、及解决方法 （一）、重点 约束的概念；主动力和约束反力的概念；受力图的画法。 （二）、难点 受力图的画法 （三）、解决办法 1、重点解决的办法。 （1）、从概念上讲清约束的概念。
（2）、用图示的方法弄清主动力和约束反力的概念。 （3）、用举例法阐述受力图的画法。 2、难点解决的办法 用实例和做图的方法使学生弄懂受力图的画法。 教学准备 工程力学（武汉大学出版社）教案挂图ppt等其他教学工具 课时安排 2课时 板书设计 力的概念→力的三要素→力学中标量和矢量的概念→力的表达方式→力学四大公理。复习旧课 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。 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。 导入新课 工程上所遇到的物体通常分两种：可以在空间作任意运动的物体称为自由体，如飞机、火箭等；受到其它物体的限制，沿着某些方向不能运动的物体称为非自由体。如悬挂的重物，因为受到绳索的限制，使其在某些方向不能运动而成为非自由体，这种阻碍物体运动的限制称为约束。约束通常是通过物体间的直接接触形成的。 讲授新课 第三节约束与约束反力 既然约束阻碍物体沿某些方向运动，那么当物体沿着约束所阻碍的运动方向运动或有运动趋势时，约束对其必然有力的作用，以限制其运动，这种力称为约束反力。简称反力。约束反力的方向总是与约束所能阻碍的物体的运动或运动趋势的方向相反，它的作用点就在约束与被约束的物体的接触点，大小可以通过计算求得。 工程上通常把能使物体主动产生运动或运动趋势的力称为主动力。如重力、风力、水压力等。通常主动力是已知的，约束反力是未知的，它不仅与主动力的情况有关，同时也与约
第一章物体受力分析 §1.1基本概念与公理 1、三个基本概念： （1）平衡的概念 （2）刚体的概念 （3）力的概念 2、四个公理： （1）二力平衡公理 （2）加减平衡力系公理 （3）力的平行四边形法则 （4）作用与反作用定律 ３、两个推论 （1）力的可传性原理 （2）三力平衡汇交定理 这些概念和公理是我们画受力图的基础，但这还不够，要画受力图，还必须学习约束与约束反力。 §1.2约束与约束反力 1、在力学中通常把物体分成两类： （1）自由体——物体能在空间做任意运动，他们的位移不受任何限制。如天空中飞行的飞机、鸟等。 (2)非自由体——物体总是以一定的形式与周围其他物体相互联系，即物体的位移要受到周围其他物体的限制。如用绳悬挂的灯可向上、前、后、左、右运动，但不能向下运动，转轴要受到轴承的限制。 2、约束——这种对非自由体的某些位移起限制作用的周围其他物体称为约束。如绳是灯的约束，轴承就是转轴的约束。
既然约束限制了物体的某些运动，所以一定有约束力作用于物体上。 3、约束力——这种约束对物体的作用力称为约束力。约束力也叫约束反力。 4、工程实际中将物体所受的力分为两类： （1）一类是主动力——这种能使物体产生运动或运动趋势的力，称为主动力，主动力有时也叫载荷；如重力，一般大小、方向往往已知。 （2）另一类是约束反力，它是由主动力引起的，是一种被动力，是未知力。静力分析的重要任务之一就是要确定未知的约束反力大小、方向。 四种常见约束类型的约束反力 工程中约束的种类很多，对于一些常见的约束，根据其特性可归纳为下列四种基本类型。 一、柔性约束（柔索） 1、组成：由柔性绳索、胶带或链条等柔性物体构成。 2、约束特点：只能受拉，不能受压。 3、约束反力方向：作用在接触点，方向沿着柔体的中心线背离物体。通常用ＦＴ表示。见图1-8 二、光滑面约束（刚性约束） 1、组成：由光滑接触面构成的约束。当两物体接触面之间的摩擦力小到可以忽略不计时，可将接触面视为理想光滑的约束。
绪 论 课题 第1讲——绪论 学时 1学时 教学目的要求 1、掌握工程力学的任务、地位、作用和学习方法，可变形固体的基本假设，工程力学的研究对象（杆件），杆件变形的形式。 2．理解工程力学的研究对象（杆件）的几何特征，使学生对工程力学这门课程的任务、研究对象有一个全面的概念。 3．了解工程的发展简史和学习本课程的方法。 主要内容 工程力学的研究内容 重点难点 变形固体及其基本假设 教学方法 和手段 以讲授为主，使用电子教案 课后作业练习 预习：第一章 静力学基本概念 一、工程力学的研究对象 建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称为结构。结构是由若干构件按一定方式组合而成的。组成结构的各单独部分称为构件。例如：支承渡槽槽身的排架是由立柱和横梁组成的刚架结构，如图1－1a 所示；单层厂房结构由屋顶、楼板和吊车梁、柱等构件组成，如图1－1b 所示。结构受荷载作用时，如不考虑建筑材料的变形，其几何形状和位置不会发生改变。 结构按其几何特征分为三种类型： （1）杆系结构：由杆件组成的结构。杆件的几何特征是其长度远远大于横截面的宽度和高度。 （2）薄壁结构：由薄板或薄壳组成。薄板或薄壳的几何特征是其厚度远远小于另两个方向的尺寸。 （3）实体结构：由块体构成。其几何特征是三个方向的尺寸基本为同一数量级。 （a ） （b ） 图0-1
工程力学的研究对象主要是杆系结构。 二、工程力学的研究内容和任务 工程力学的任务是研究结构的几何组成规律，以及在荷载的作用下结构和构件的强度、刚度和稳定性问题。研究平面杆系结构的计算原理和方法，为结构设计合理的形式，其目的是保证结构按设计要求正常工作，并充分发挥材料的性能，使设计的结构既安全可靠又经济合理。 进行结构设计时，要求在受力分析基础上，进行结构的几何组成分析，使各构件按一定的规律组成结构，以确保在荷载的作用下结构几何形状不发生发变。 结构正常工作必须满足强度、刚度和稳定性的要求。 强度是指抵抗破坏的能力。满足强度要求就是要求结构的构件在正常工作时不发生破坏。 刚度是指抵抗变形的能力。满足刚度要求就是要求结构的构件在正常工作时产生的变形不超过允许范围。 稳定性是指结构或构件保持原有的平衡状态的能力。满足稳定性要求就是要求结构的构件在正常工作时不突然改变原有平衡状态，以免因变形过大而破坏。 按教学要求，工程力学主要研究以下几个部分的内容。 （1）静力学基础。这是工程力学的重要基础理论。包括物体的受力分析、力系的简化与平衡等刚体静力学基础理论。 （2）杆件的承载能力计算。这部分是计算结构承载能力计算的实质。包括基本变形杆件的内力分析和强度、刚度计算，压杆稳定和组合变形杆件的强度、刚度计算。 （3）静定结构的内力计算。这部分是静定结构承载能力计算和超静定结构计算的基础。包括研究结构的组成规律、静定结构的内力分析和位移计算等。 （4）超静定结构的内力分析。是超静定结构的强度和刚度问题的基础。包括力法、位移法、力矩分配法和矩阵位移法等求解超静定结构内力的基本方法。 三、刚体、变形固体及其基本假设 工程力学中将物体抽象化为两种计算模型：刚体和理想变形固体。 刚体是在外力作用下形状和尺寸都不改变的物体。实际上，任何物体受力的作用后都发生一定的变形，但在一些力学问题中，物体变形这一因素与所研究的问题无关或对其影响甚微，这时可将物体视为刚体，从而使研究的问题得到简化。 理想变形固体是对实际变形固体的材料理想化，作出以下假设： （1）连续性假设。认为物体的材料结构是密实的，物体内材料是无空隙的连续分布。 （2）均匀性假设。认为材料的力学性质是均匀的，从物体上任取或大或小一部分，材料的力学性质均相同。 （3）向同性假设。认为材料的力学性质是各向同性的，材料沿不同方向具有相同的力学性质，而各方向力学性质不同的材料称为各向异性材料。本教材中仅研究各向同性材料。 按照上述假设理想化的一般变形固体称为理想变形固体。刚体和变形固体都是工程力学中必不可少的理想化的力学模型。 变形固体受荷载作用时将产生变形。当荷载撤去后，可完全消失的变形称为弹性变形；不能恢复的变形称为塑性变形或残余变形。在多数工程问题中，要求构件只发生弹性变形。工程中，大多数构件在荷载的作用下产生的变形量若与其原始尺寸相比很微小，称为小变形。小变形构件的计算，可采取变形前的原始尺寸并可略去某些高阶无穷小量，可大大简化计算。 综上所述，工程力学把所研究的结构和构件看作是连续、均匀、各向同性的理想变形固体，在弹性范围内和小变形情况下研究其承载能力。
工程力学试题库(学生 用)
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 工程力学复习题 一、选择题 1、刚度指构件（ ）的能力。 A. 抵抗运动 B. 抵抗破坏 C. 抵抗变质 D. 抵抗变形 2、决定力对物体作用效果的三要素不包括（ ）。 A. 力的大小 B. 力的方向 C. 力的单位 D. 力的作用点 3、力矩是力的大小与（ ）的乘积。 A.距离 B.长度 C.力臂 D.力偶臂 4、题4图所示AB 杆的B 端受大小为F 的力作用，则杆内截面上的内力大小为 （ ）。 A 、F B 、F/2 C 、0 D 、不能确定 5、如题5图所示，重物G 置于水平地面上，接触面间的静摩擦因数为f ，在物体上施 加一力F 则最大静摩擦力最大的图是（ B ）。 (C) (B)(A) 题4图 题5图 6、材料破坏时的应力，称为（ ）。 A. 比例极限 B. 极限应力 C. 屈服极限 D. 强度极限
7、脆性材料拉伸时不会出现（）。 A. 伸长 B. 弹性变形 C. 断裂 D. 屈服现象 8、杆件被拉伸时，轴力的符号规定为正，称为（）。 A.切应力 B. 正应力 C. 拉力 D. 压力 9、下列不是应力单位的是（）。 A. Pa B. MPa C. N/m2 D. N/m3 10、构件承载能力的大小主要由（）方面来衡量。 A. 足够的强度 B. 足够的刚度 C. 足够的稳定性 D. 以上三项都是 11、关于力偶性质的下列说法中，表达有错误的是（）。 A.力偶无合力 B.力偶对其作用面上任意点之矩均相等，与矩心位置无关 C.若力偶矩的大小和转动方向不变，可同时改变力的大小和力偶臂的长度，作用效果不变 D.改变力偶在其作用面内的位置，将改变它对物体的作用效果。 12、无论实际挤压面为何种形状，构件的计算挤压面皆应视为（） A.圆柱面 B.原有形状 C.平面 D.圆平面 13、静力学中的作用与反作用公理在材料力学中（）。 A.仍然适用 B.已不适用。 14、梁剪切弯曲时，其横截面上（）。A A.只有正应力，无剪应力 B. 只有剪应力，无正应力 C. 既有正应力，又有剪应力 D. 既无正应力，也无剪应力 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
工程力学教案 【理、工科】
§4-1 扭转的概念和实例 工程上的轴是承受扭转变形的典型构件，如图4-1所示的攻丝丝锥，图4-2所示的桥式起重机的传动轴以及齿轮轴等。扭转有如下特点： 1. 受力特点： 在杆件两端垂直于杆轴线的平面内作用一对大小相等，方向相反的外力偶--扭转力偶。其相应内力分量称为扭矩。 2. 变形特点 横截面绕轴线发生相对转动，出现扭转变形。若杆件横截面上只存在扭矩这一个内力分量则这种受力形式称为纯扭转。 §4-2 扭矩扭矩图 1.外力偶矩 如图4-3所示的传动机构，通常外力偶矩不是直接给出的，而是通过轴所传递的功率和转速n计算得到的。 如轴在m作用下匀速转动角，则力偶做功为，由功率定义
角速度(单位：弧度/秒，rad/s)与转速n(单位：转/分，r/min)的关系为。 因此功率N的单位用千瓦（KW）时有关系，即 (4-1a) 式中：-传递功率（千瓦，KW），-转速（r/min） 如果功率单位是马力(PS)，由于1KW =1000 N·m/s =1.36 PS，式（4-1a）成为 (4-1b) 式中：-传递功率（马力，PS） -转速（r/min） 2. 扭矩 求出外力偶矩后，可进而用截面法求扭转内力--扭矩。如图4-4所示圆轴，由，从而可得A-A截面上扭矩T ， 称为截面A-A上的扭矩；扭矩的正负号规定为：按右手螺旋法则，矢量离开截面为正，指向截面为负。或矢量与横截面外法线方向一致为正，反之为负。
【例4-4】传动轴如图4-5a所示，主动轮A输入功率马力，从动轮B、C、D输出功率分别为马力，马力，轴的转速为 。试画出轴的扭矩图。 【解】按外力偶矩公式计算出各轮上的外力偶矩 从受力情况看出，轴在BC，CA，AD三段内的扭矩各不相等。现在用截面法，根据平衡方程计算各段内的扭矩。 在BC段内，以表示截面I-I上的扭矩，并任意地把的方向假设为如图4-5b所示。
工程力学电子教案教材：张定华高等教育出版社 教材类别：教育部高职高专规划教材教师： 班级： 时间：
绪论 1．工程力学的研究对象： 机械运动规律及机械构件强度、刚度、稳定性 2．工程力学的主要内容： 静力学、材料力学、运动学和动力学（静力学是基础） 3．学习工程力学的目的： 为专业设备的机械运动分析和强度分析提供必要的理论基础 4．工程力学的学习方法： 1）理解工程力学的基本概念和基本理论； 2）掌握并能应用所学的定理和公式； 3）演算一定量的习题。 第一章静力学的基本概念 刚体：在力的作用下不变形的物体。 平衡：物体相对于地球处于静止状态或匀速直线运动状态的一种特殊状态。 力系：作用于被研究物体上的一组力。（平衡力系） 等效力系：若两力系分别作用于同一物体而效应相同，则二者互称等效力系。 合力：若力系与一力等效，则称此力为该力系的合力。 力系的简化：用简单力系等效替代复杂的力系。 第一节力的概念 一、力的定义 力：物体之间的相互机械作用。 力对物体的效应：外效应或运动效应（机械运动状态的变化）；内效应或变形效应（物体的变形）。 二、力的三要素 力的大小、方向和作用点。 三、力的单位（N或KN） 四、力的表示方法 1．力的作用线：图1-1（略） （长度--大小；方位和箭头--方向；起点或终点--作用点。）与线段重合的直线称为力的作用线。
2．力F 在坐标轴的投影：图1-2（略） 力的正负：由起点a 到终点b （或a '至b '）的指向与坐标轴正向相同时为正。 力F 在X 轴和Y 轴的投影公式 α αsin cos F F F F y x -== 力F 的大小及方向公式： x y y x F F F F F = +=αtan 22 五、力的性质 1．二力平衡条件 两力必须等值、反向和共线；二力构件。 2．加减平衡力系原理 加或减去任一平衡力系时，作用效应不变。 证明：三力共线大小相等，图1-4（略） *力的可传性：刚体，力可沿其作用线滑移至刚体上的任一位置。 3．力的平行四边形定则 1）平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力的合力也作用于该点，且合力的大小和方向可用这两个国邻边所作的平行四边形的对角线来确定。（作用点：同点；合力线：平行四边形对角线） 图1-5： 21F F F R += 2）平面汇交力系 作用线共面且汇交于同一点之力系。 平面汇交力系的合力矢量等于力系各分力的矢量和。 3）合力投影定律 力系的合力在某轴上的投影等于力系中各分力在同轴上投影的代数和。 4）三力平衡汇交定律 刚体受三个共面但相互不平行的力作用而平衡时，三力必汇交于一点。 证明：先移两力并得一合力，由平衡知第三力必与合力在同一直线上。 5）作用与反作用定律
课时授课计划（第2讲） 课题名称：§１-1静力学公理； §１-2力、力矩、力偶。 教学目的：理解并掌握静力学公理的基本内容；理解力、力矩、力偶的基本概念；并比较力、力矩、力偶三个物理量的实际意义。 教学重点：①静力学公理②力、力矩、力偶的基本概念 教学难点：①力矩②力偶 教学方法： 作业及要求： 思考题：①“合力一定大于分力”的说法是否正确？说明原因。②用手拔钉子拔不出来，为什么用钉锤能拔出来？③试比较力矩和力偶的异同。 习题：1-4 1-5
对构件进行外力分析，主要是研究构件在外力的作用下处于平衡状态的规律。 平衡状态是物体机械运动的一种特殊形式，是指构件相对于空间惯性参考系处于静止或匀速直线运动的状态。 在一般的工程实际问题中，通常把固连于地球的参考系视为惯性参考系，这样，就使所得结果能够很好地与实际情况相符合。 实际构件在受力后都会发生不同程度的变形，但由于工程实际中的这种变形非常微小，对我们所研究的平衡问题几乎不产生影响，因此，在本篇所研究的问题中，忽略构件所发生的变形， 即把构件简化为刚体，从而使问题的研究得到简化。 本篇着重研究如下几个问题： (1) 物体的受力分析。 (2) 力系的简化。 (3) 建立各种不同力系的平衡方程。
一、二力平衡公理 刚体只在两个力的作用下而处于平衡的充要条件是：此二力等值、反向、共线。例如，当一条绳子受到沿轴线方向的一对等值反向的压力作用时是不能平衡的。 把受两个力作用而平衡的物体叫做二力体或二力构件。 如图1-1所示的起重支架中的CD 杆，在不计自重的情况下，它只在C， D两点受力，是二力体，两力必沿作 用点的连线，且等值、反向。 二、加减平衡力系公理 在刚体上可以任意增加或去掉一 个任意平衡力系，而不会改变刚体原 来的运动状态。这一公理可以用来对 力系进行简化。但应当注意，该公理只适用于刚体，对变形体无论是增加还是减去平衡力系，都将改变其受力状态。 三、力的可传性原理 作用在刚体内任一点的力，可在刚体内沿其作用线任意移动而不会改变它对刚体的作用效果。如图1-2的刚体，在A点受到一个力F 的作用，根据加减平衡力系公理，可在其作用线上任取一点B，并加一对平衡力系F′、F″，且使F = F′= F″,从另一角度看，则F与F″又可看成一平衡力系，将此力系去掉后就会得到作用于B
绪论 一、机械工程中的力学 提到力学，同学们并不陌生，在中学已经学习了，然而中学所讲的力学只是一般的讨论，具体到工程实际中的应用，则又分成多和类型：理论力学，材料力学，建筑力学，流体力学，固体力学等。对于我们来说 工作原理：电机转动—两皮带轮转动—主轴卡盘工件转动—车刀轴向径向移动—切削零件 这个机器的力学问题就是各部分的受力、运动和承载能力 运动：电机转动、皮带轮转动、主轴转动、卡盘工件转动、车刀移动 各部分运动快慢有一定要求：太慢,切削力小,工作效率低；太快,电机超载, 工人不能操作 怎样把电机的高速转动变成各部分所需要的运动？
这是力学的一方面问题——运动及运动的传递 受力：车刀切削力、卡盘夹紧力、轴承支持力、皮带拉力、电机动力 各部分受力之间有一定的关系： 一定的切削力，夹紧力多大？轴承受力多大？皮带拉力？电机动力？ 怎样从一个零件的受力计算其他零件的受力？ 是力学问题——受力及力的传递 各构件能否受力： 设疑： 车刀受力之后会不会拆断？轮轴受力之后会不会弯曲？皮带受多大的力会断裂？ 解疑: 为了不发生断裂，可以使用高强度的合金钢材料,但成本太高；或将构件做得又粗又大,但机器笨重 怎样做到既要坚固结实,又要降低成本、节省材料、减轻重量？ 是力学问题——构件的承载能力 结论：所以，力学是研究机器各构件的受力及传力，运动及传动，构件的承载能力 二、机械工程力学课程的性质 是专业及后读课的需要
将来的工程材料、机械零件、机械工艺、机械实习课程，都要用到工程力学学过的知识，所以力学课程是一门承前启后、承上启下的专业技术基础课程。 三、机械工程力学课程的内容 受力及力的传递——第一篇静力分析静力是指在平衡状态下的受力构件的承载能力——第二篇机械零部件的承载能力 运动及运动的传递——第三篇运动分析与动力分析 四、机械工程力学研究对象的力学模型 五、怎样才能学好工程力学 工程力学与日常生活的工程实际密切相关，应通过实践观察抽象，概念，归纳，综合。最后提出假设，逻辑推理得出定理和结论。
课程标准 课程名称：工程力学 课程性质：必修课 计划学时：72 单位：机电汽车工程学院 安徽文达信息工程学院 二○一七年六月 精品文档
工程力学 二、课程概述 （一）课程性质地位 该课程是四年制本科专业基础课程。工程力学涵盖了原有理论力学和材料力学两门课程的主要经典内容。通过对《工程力学》的学习，学生可以掌握如何对处于静定平衡状态的物体进行静力分析和对构件进行强度、刚度和稳定性的分析。这门课以《高等数学》、《大学物理》为基础，也是进一步学习《机械原理》、《机械设计》等其它专业课程的基础。《工程力学》课程在机械设计专业人才培养计划中占有举足轻重的地位，是衔接基础课程与专业课程的纽带。 （二）课程基本理念 1、指导思想 以学院“人才培养方案”为依据，以培养“基础扎实、专业面宽、重应用、强素质”的应用型人才为出发点，遵循技术应用型本科生成才规律，树立专业指向、能力本位、个性发展理念，突出学生主体地位，运用所学的工程力学知识来发现、分析和处理实际问题。 2、基本原则 以机械设计专业就业岗位需求为目标，遵循认知规律，采用理论和实践相结合的教学方式，深入浅出，发挥学生主体意识，提高教学效果，在获得机械设计专业所需要的工程力学知识的同时，增强能力、提高素质。 （三）课程设计思路 1、框架设计 以本课程的基本理念为指导，按照专业基础实用的原则进行课程设计，以工程力学的基本概念和基本公理为基础，对工程构件进行受力分析和强度校核，通过实验操作巩固理论知识。 2、内容安排 本课程共分三大模块：静力学；材料力学；运动学与动力学。第一模块分两大任务：静力学基本概念和力系。第二模块设一大任务，两条线索，一是载荷作用方式，二是外力-内力-内力图-应力-强度条件及应用。本模块设有3个实验，安排六个课时，通过实验引出相关内容。第三模块主要引导学生自学。 3、学时分配 本课程教学课时共72学时，4.5学分，其中理论教学66学时，实践教学6学时，教学安排在第3学期。 4、教学实施 课堂教学要确保教学大纲的教学要求和教学内容的完成。为了加强基础知识的教学，必须在教学中突出重点、抓住关键，解决难点。注意采用启发式教学方法，引导学生在课堂教学过程中开展积极的思维。学生学习工程力学，应在理解工程力学的基本概念和基本工程的基础上，学会应用所学的定理和公式去解决具体问题，因此，演算一定数量的习题，是巩固和加深理解所学知识的重精品文档
课时授课计划（第5讲） 课题名称：§2-1力系的分类；§2-2力系的简化。 教学目的：①了解力系的分类及特征；②掌握平面汇交力和任意力系简化过程； ③熟练掌握平面力系合成的解析法。 教学重点：掌握平面力系合成的解析法。 教学难点：任意力系简化过程 教学方法：讲授 作业及要求： 1.思考题2-2 试用力的平移定理说明用一只手扳丝锥攻螺纹所产生的后果。2-3 力偶可在作用面内任意移转，为什么说主矩一般与简化中心的位置有关？ 2.习题 2-1； 2-3
结构或构件同时要受到多个力的作用，在进行力学计算之前除需正确地受力分析外，还需根据所受力的特点将各力简化成我们可以处理和计算的形式。 一、力系的概念 1．力系：两个或两个以上的力的集合。 2．等效力系：当不同的两个力系对同一物体的作用效果完全相同时，这两个力系互为等效力系。 3．平衡力系：使物体处于平衡状态的力系称为平衡力系。 求一个力系的合力的过程叫做力的合成；而求解分力的过程叫做力的分解。 二、力系的分类 平面力系； 空间力系； 平面汇交力系； 平面平行力系； 平面任意力系或称为平面一般力系。 空间力系同样也可分为空间汇交力系、空间平行力系、空间任意力系。 三、力的平移定理
力的平移定理：作用在刚体上某点的力，可以将它平移到刚体上任一新作用点，但必须同时附加一力偶，附加力偶的力偶矩等于原力对新作用点的矩。用力的平移定理可将一个力平移到另一点，得到一个力和一个力偶，也可以由一个力 和一个力偶平移后得到一个力。 一、平面汇交力系的简化 1．几何法 设刚体上作用一汇交力系如图所示，汇交点为刚体上的O 点。根据力的可传性原理，将各力沿作用线移至汇交点，成为共点力系，然后根据平行四边形法则，依次将各力两两合成，求出作用在O 点的合力R 。实际上，也可以连续应用力的多边形法则，逐步将力系的各力合成，求出合力R ，如图2-2所示。 下面，分析图2-2，为求力系 的合力R ，中间求了R 1、R 2、…等， 不难看出，如果不求R 1、R 2、…， 直接将力系中的各力首尾相连，得 到一个多边形，也可以求出力系的 合力，即多边形的封闭边就是 要求的力系的合力。这种求合力 的方法叫力的多边形法则，画出的 多边形叫力的多边形。 2．解析法 ∑=+++=X X X X R n x 21 ∑=+++=Y Y Y Y R n y 21