工程力学1.4
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工程力学教案48课时一、引言在今天的工程领域中,工程力学作为一门基础学科,对于培养工程师的综合素质至关重要。
本教案旨在提供一套完整的工程力学课程内容,共48课时,帮助学生全面了解和掌握工程力学的基本概念和原理。
二、课程内容1. 力学基础(2课时)1.1 物理量和单位1.2 矢量及其运算1.3 点、刚体和力的概念1.4 受力分析方法2. 平面力系的分析(4课时)2.1 平面力系的合力与力矩2.2 平面力系的平衡条件2.3 平面力系的静力学分析2.4 平面力系的结构分析3. 转动力的分析(4课时)3.1 刚体的转动运动3.2 转动力矩和动力学转矩3.3 动力学方程和角动量守恒定律3.4 转动惯量与转动定律4. 力的作用分析(6课时)4.1 力的作用原理和力的分类4.2 静摩擦力和动摩擦力4.3 弹性力和弹性变形4.4 重力和浮力5. 物体的平衡(6课时)5.1 胡克定律和弹簧的应用5.2 斜面的平衡和滑动条件5.3 物体的静力学平衡5.4 多个物体的平衡6. 动力学(8课时)6.1 牛顿第二定律和惯性、加速度6.2 牛顿第三定律和作用-反作用原理6.3 运动状态的描述和运动学方程6.4 动力学方程和运动学方程应用实例7. 动能和功(6课时)7.1 动能和功的定义7.2 动能定理和功-能定理7.3 动能和功的应用实例7.4 动能守恒和功守恒8. 力学能量法(8课时)8.1 力学能量法原理8.2 弹簧势能和重力势能8.3 力学能量方法的应用实例8.4 能量守恒定律和功率的概念三、教学方法1. 理论授课:通过讲授理论知识和原理,建立学生对工程力学基本概念的正确理解。
2. 动手实践:通过设计实验和模拟计算,让学生亲自操作与力学相关的实际问题,增强实际操作能力。
3. 讨论与互动:鼓励学生参与课堂讨论,提出问题并解答疑惑,促进学生与教师间的互动与沟通。
4. 课外拓展:引导学生进行相关领域的学习和研究,激发学生的学习兴趣,提高其综合应用能力。
工程力学习题集2009年11月第一章习题1.1 画出图 1.1(a) ~ (f) 中各物体的受力图。
未画重力的物体 , 质量均不计 , 所有接触处均为光滑接触。
1.2 画出图 1.2 所示各物体系中各物体的受力图。
未画重力的物体 , 质量均不计 , 所有接触处均为光滑接触。
1.4 如图 1.4 所示矩形搁板ABCD 可绕轴线AB 转动,M 、K 均为圆柱铰链 , 搁板用DE 杆支撑于水平位置,撑杆DE 两端均为铰链连接,搁板重为W ,试画出搁板的受力图。
1.5 图 1.5 所示为一水轮机简图,巳知使水轮机转动的力偶矩M z ,在锥齿轮B 处的力分解为三个分力:圆周力F t 、轴向力F a 、径向力F r ,试画出水轮机的受力图。
第二章习题2.1 已知图 2.1 中,F 1 = 150N ,F 2 = 200N 及F 3 = l00N 。
试用图解法及解析法求这四个力的合力。
2.2 起重用的吊环如题图 2.2 所示,侧臂AB 及AC 均由两片组成,吊环自重可以不计,起吊重物P =1200KN ,试求每片侧臂所受的力。
2.3 图示梁在A 端为固定铰支座,B 端为活动铰支座,P =20KN 。
试求在图示两种情形下A 和B 处的约束反力。
2.4 图示电动机重 W=5KN ,放在水平梁AC 的中间,A 和B 为固定铰链,C 为中间铰链,试求A 处的约束反力及杆BC 所受的力。
2.5 简易起重机用钢绳吊起重量G =2000N 的重物。
各杆的自重、滑轮的自重和尺寸都忽略不计,试求杆AB 和AC 受到的力。
假定A 、B 、C 三处可简化为铰链连接。
2.6 重为G =2KN 的球搁在光滑的斜面上,用一绳把它拉住。
巳知绳子与铅直墙壁的夹角为30 0 ,斜面与水平面的夹角为15° ,试求绳子的拉力和斜面对球的约束反力。
2.7 压榨机构如图所示,杆AB 、BC 自重不计,A 、B 、C 都可看作为铰链连接,油泵压力P =3KN ,方向水平。
第一章 静力学基本概念与物体的受力分析下列习题中,未画出重力的各物体的自重不计,所有接触面均为光滑接触。
1.1 试画出下列各物体(不包括销钉与支座)的受力图。
解:如图(g)(j)P (a)(e)(f)WWF F A BF DF BF AF ATF BA1.2画出下列各物体系统中各物体(不包括销钉与支座)以及物体系统整体受力图。
解:如图F BB(b)(c)C(d)CF D(e)AFD(f)FD(g)(h)EOBO E F O(i)(j) BYFB XBFXE(k)1.3铰链支架由两根杆AB、CD和滑轮、绳索等组成,如题1.3图所示。
在定滑轮上吊有重为W的物体H。
试分别画出定滑轮、杆CD、杆AB和整个支架的受力图。
解:如图'D1.4题1.4图示齿轮传动系统,O1为主动轮,旋转方向如图所示。
试分别画出两齿轮的受力图。
解:1o xF2o xF2o yF o yFFF'1.5结构如题1.5图所示,试画出各个部分的受力图。
解:第二章 汇交力系2.1 在刚体的A 点作用有四个平面汇交力。
其中F 1=2kN ,F 2=3kN ,F 3=lkN , F 4=2.5kN ,方向如题2.1图所示。
用解析法求该力系的合成结果。
解 00001423cos30cos45cos60cos45 1.29Rx F X F F F F KN ==+--=∑ 00001423sin30cos45sin60cos45 2.54Ry F Y F F F F KN ==-+-=∑2.85R F KN ==0(,)tan63.07Ry R RxF F X arc F ∠==2.2 题2.2图所示固定环受三条绳的作用,已知F 1=1kN ,F 2=2kN ,F 3=l.5kN 。
求该力系的合成结果。
解:2.2图示可简化为如右图所示023cos60 2.75Rx F X F F KN ==+=∑013sin600.3Ry F Y F F KN ==-=-∑2.77R F KN ==0(,)tan6.2Ry R RxF F X arc F ∠==-2.3 力系如题2.3图所示。
第一章静力学基本概念与物体的受力分析下列习题中,未画出重力的各物体的自重不计,所有接触面均为光滑接触。
1.1试画出下列各物体(不包括销钉与支座)的受力图。
解:如图1.2画出下列各物体系统中各物体(不包括销钉与支座)以及物体系统整体受力图。
解:如图1.3铰链支架由两根杆AB、CD和滑轮、绳索等组成,如题1.3图所示。
在定滑轮上吊有重为W的物体H。
试分别画出定滑轮、杆CD、杆AB和整个支架的受力图。
解:如图1.4题1.4图示齿轮传动系统,O1为主动轮,旋转方向如图所示。
试分别画出两齿轮的受力图。
解:1.5结构如题1.5图所示,试画出各个部分的受力图。
解:第二章汇交力系2.1在刚体的A点作用有四个平面汇交力。
其中F1=2kN,F2=3kN,F3=lkN,F4=2.5kN,方向如题2.1图所示。
用解读法求该力系的合成结果。
解2.2 题2.2图所示固定环受三条绳的作用,已知F1=1kN,F2=2kN,F3=l.5kN。
求该力系的合成结果。
解:2.2图示可简化为如右图所示2.3 力系如题2.3图所示。
已知:F 1=100N ,F 2=50N ,F 3=50N ,求力系的合力。
解:2.3图示可简化为如右图所示2.4 球重为W =100N ,悬挂于绳上,并与光滑墙相接触,如题2.4图所示。
已知,试求绳所受的拉力及墙所受的压力。
解:2.4图示可简化为如右图所示墙所受的压力F=57.74N2.5 均质杆AB 重为W 、长为 l ,两端置于相互垂直的两光滑斜面上,如题2.5图所示。
己知一斜面与水平成角,求平衡时杆与水平所成的角及距离OA 。
解:取 AB 杆为研究对象,受力如图所示由于杆件再三力作用下保持平衡,故三力应汇交于C 点。
AB 杆为均质杆,重力作用在杆的中点,则W 作用线为矩形ACBO 的对角线。
由几何关系得 所以 又因为 所以2.6 一重物重为20kN ,用不可伸长的柔索AB 及BC悬挂于题2.6图所示的平衡位置。
目录绪论第一部分静力学引言第1章静力学公理和物体的受力分析1.1 静力学公理1.2 约束和约束反力1.3 物体的受力分析与受力图小结思考题习题第2章基本力系2.1 汇交力系的合成与平衡2.2 力矩2.3 力偶系的合成与平衡小结思考题习题第3章一般力系3.1 力线平移定理3.2 平面一般力系向一点简化3.3 一般力系的平衡方程3.4 物体系统的平衡·静定问题和超静定问题3.5 平面简单桁架的内力计算3.6 摩擦小结思考题习题第二部分材料力学引言第4章材料力学的基本概念4.1 材料力学的任务4.2 变形固体的基本假设4.4 内力·截面法和应力的概念4.5 位移与应变的概念4.6 杆件变形的基本形式小结思考题习题第5章拉伸、压缩与剪切5.1 轴力及轴力图5.2 轴向拉伸、压缩时的应力5.3 轴向拉伸、压缩时材料的力学性能5.4 轴向拉伸、压缩时的强度计算5.5 轴向拉伸、压缩时的变形5.6 轴向拉伸、压缩的应变能5.7 拉伸、压缩超静定问题5.8 应力集中的概念5.9 连接件的实用强度计算小结思考题习题第6章扭转6.1 外力偶矩的计算·扭矩及扭矩图6.2 薄壁圆筒的扭转6.3 圆轴扭转时的应力和强度计算6.4 圆轴扭转时的变形和刚度计算6.5 圆轴的扭转应变能6.6 圆轴扭转超静定问题6.7 非圆截面杆扭转的概念小结思考题习题第7章弯曲7.1 平面弯曲的概念及梁的计算简图7.2 剪力与弯矩·剪力图与弯矩图7.3 梁的正应力和强度计算7.4 梁的切应力和强度计算7.5 提高梁弯曲强度的措施7.6 梁的变形和刚度计算7.7 梁内的弯曲应变能7.8 简单超静定梁小结思考题习题第8章应力状态和强度理论8.1 应力状态的概念8.2 二向应力状态8.3 三向应力状态8.4 广义胡克定律8.5 强度理论及其应用小结思考题习题第9章组合变形的强度计算9.1 拉伸(压缩)与弯曲的组合9.2 扭转与弯曲的组合9.3 两相互垂直平面内的弯曲小结思考题习题第10章压杆稳定10.1 压杆稳定的概念10.2 细长压杆的临界力10.3 压杆的临界应力及临界应力总图10.4 压杆的稳定计算10.5 提高压杆稳定性的措施小结思考题习题第三部分运动学引言第11章点的运动学和刚体的基本运动11.1 点的运动学11.2 刚体的平行移动11.3 刚体的定轴转动小结思考题习题第12章点的合成运动12.1 点的合成运动基本概念12.2 点的速度合成定理12.3 点的加速度合成定理小结思考题习题第13章刚体的平面运动13.1 刚体平面运动的概述与运动分解13.2 平面图形内各点的速度计算13.3 平面图形内各点的加速度计算13.4 运动学综合应用举例小结思考题习题第四部分动力学引言第14章动量定理和动量矩定理14.1 质点动力学的基本方程14.2 动量定理14.3 动量矩定理小结思考题习题第15章动能定理15.1 功和功率15.2 动能定理15.3 势力场·势能·机械能守恒15.4 动力学普遍定理的综合应用小结思考题习题第16章机械振动基础16.1 单自由度系统的自由振动16.2 单自由度系统的有阻尼自由振动16.3 单自由度系统的受迫振动16.4 隔振小结思考题习题第五部分构件强度问题的专题研究引言第17章构件的动载荷强度17.1 惯性力·动静法17.2 考虑惯性力时的应力计算17.3 受冲击载荷时的应力和变形计算17.4 提高构件抗冲击能力的措施小结思考题习题第18章构件的疲劳强度18.1 交变应力与应力循环特性18.2 疲劳破坏的概念18.3 疲劳极限及其测定18.4 影响构件疲劳极限的主要因素18.5 对称循环下的疲劳强度计算小结思考题习题附录A 截面的几何性质附录B 梁在简单载荷作用下的变形附录C 型钢表附录D 习题答案参考文献。
工程力学教学大纲一、课程概述工程力学作为土木工程领域的重要基础课程,旨在帮助学生掌握物体在力的作用下的平衡和运动规律,理解力学原理在工程实践中的应用。
本课程内容涵盖静力学和动力学两大部分,通过理论教学和实践操作相结合的方式,培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。
二、教学目标1. 理解和掌握工程力学的基本概念和原理;2. 掌握应用静力学和动力学理论解决工程问题的方法;3. 培养学生的实验操作技能,包括力的测量、平衡实验等;4. 提高学生的团队合作能力和工程实践能力。
三、教学内容1. 力学基础知识1.1 点、线、面的概念及其力的表示1.2 作用在力学系统上的力的特点1.3 力的合成、分解、平行四边形法则1.4 受力分析及受力平衡条件2. 静力学2.1 一维运动和二维平面力学2.2 统一力学原理及其应用2.3 刚体平衡2.4 结构受力分析3. 动力学3.1 物体的运动3.2 牛顿力学3.3 动力学定律及其应用3.4 能量、功率和机械效率3.5 动量定理及冲量四、教学方法1. 理论授课:由教师讲解工程力学的基本理论知识,重点讲解典型问题的解法及应用。
2. 实验操作:学生进行实验操作,学习力的测量方法、平衡实验等,掌握实践技能。
3. 小组讨论:根据教师安排的案例分析和问题讨论,学生分组讨论并提交解决方案,提高团队合作能力。
4. 课程设计:结合实际工程案例,学生进行课程设计,提升工程实践能力。
五、考核方式1. 平时表现(出勤、课堂参与)2. 期中考试(理论知识考核)3. 实验报告(实验操作和数据处理)4. 课程设计报告(工程案例分析和解决方案)5. 期末综合考核(综合理论和实践能力)六、教学资源1. 教材:《工程力学基础》、《工程力学原理》等2. 实验设备:平衡实验台、万能试验机、数据采集仪等3. 资源共享:利用网络资源、学术期刊等积极探索和学习最新的科学理论和研究成果。
七、教学保障1. 专业师资:拥有丰富教学经验和专业背景的教师团队2. 实验室支持:配备完善的实验设备和技术支持团队3. 学习环境:提供良好的学习环境和资源,保障学生学习需求八、总结和展望工程力学作为土木工程专业的核心课程,是学生掌握工程基础理论和实践技能的重要途径。