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物体受力分析和受力图教案一、教学目标1. 让学生理解物体受力的基本概念，知道力对物体运动状态的影响。
2. 培养学生掌握受力分析的方法，能够正确绘制受力图。
3. 引导学生运用受力分析解决实际问题，提高解决物理问题的能力。
二、教学内容1. 力的概念及其分类2. 力的作用效果3. 受力分析的方法和步骤4. 受力图的绘制技巧5. 受力分析在实际问题中的应用三、教学重点与难点1. 教学重点：受力分析的方法，受力图的绘制。
2. 教学难点：受力分析的顺序，受力图的准确绘制。
四、教学方法1. 采用讲授法，讲解力的概念、分类和作用效果。
2. 采用演示法，展示受力分析和受力图的绘制过程。
3. 采用练习法，让学生通过实际操作，掌握受力分析和受力图的绘制技巧。
4. 采用问题解决法，引导学生运用受力分析解决实际问题。
五、教学过程1. 导入：通过一个简单的实例，让学生感受力的作用效果，引出力的概念。
2. 讲解：讲解力的分类和作用效果，介绍受力分析的方法和步骤。
3. 演示：教师演示受力分析和受力图的绘制过程，学生跟随操作。
4. 练习：学生独立进行受力分析和受力图的绘制，教师巡回指导。
5. 应用：学生运用受力分析解决实际问题，教师点评并讲解。
6. 总结：对本节课的内容进行总结，强调受力分析和受力图的重要性。
7. 作业：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学评价1. 评价内容：学生对力的概念、分类和作用效果的理解；学生对受力分析的方法和步骤的掌握；学生对受力图的绘制技巧；学生运用受力分析解决实际问题的能力。
2. 评价方法：课堂提问、作业批改、课堂练习、问题解答。
七、教学反思教师在课后应对本节课的教学进行反思，分析教学过程中的优点和不足，针对不足之处进行改进，以提高教学质量。
八、教学拓展1. 力的合成与分解：引导学生学习力的合成与分解，加深对力的理解。
2. 摩擦力：讲解摩擦力的概念、分类和计算方法，让学生更深入地了解力。
3. 牛顿运动定律：介绍牛顿运动定律，让学生了解力与物体运动状态的关系。
2光滑接触面约束
定义：表面光滑两物体直接接触，所构成的约束。
特点：光滑接触面的约束力通过接触点，方向沿着接触面在该点的公法线并指向受力物体，常用N 表示。
3圆柱铰链约束
(1)连接铰链(中间铰链)约束两构件用圆柱形销钉连接且均不固定，即构成连接铰链，其约束力用两个通过铰链中心的正交分力FCx和FCy表示，如图1-10b所示。
图1-10 连接铰链(中间铰链)约束
(2)固定铰链支座约束如果连接铰链中有一个构件与地基或机架相连，便构成固定铰链支座，如图1-11所示，其简化画法如图1-12所示，其约束力仍用两个正交的分力FCx 和FCy表示
（3)活动铰链支座约束活动铰链支座在桥梁、屋架等工程结构中经常采用。
在铰链支座的底部安装一排滚轮，可使支座沿固定支承面移动，如图1-14a所示，这种支座的约束性质与光滑面约束相同，其约束力必垂直于支承面，且通过铰链中心，如图1-14c所示。
4 固定约束
定义：构件一端被固定。
特点：约束端不能做任何移动和转动，受到互相垂直的约束力以及一个力偶矩。
四、物体的受力分析与受力图
在工程实际中，为了求未知的约束力，需要根据已知力，应用平衡条件求解。
为此需对构件的受力个数、受力方向和作用位置进行分析，这个分析过程称为物体的受力分析。
被解除了约束的物体称为分离体。
在分离体上画出全部主动力和约束反力的简明图形称为受力图。
画受力图需按一下步骤进行：
（1）根据题意选取研究对象，用尽可能简明的轮廓把它单独画出，即取分离体；
（2）在分离体上画出全部主动力；
（3）在分离体上按其所受约束类型逐一画出约束反力。
1.受力图的画法举例
例重为G 的球用绳索AB 固定，并靠在光滑的斜面上，如下图所示。
试分析其受力情况，并画出受力图。
解：
1）确定研究对象
2）进行受力分析。
3）画出分离体所承受的全部主动力和约束力。
画受力图时必须注意以下几点：
1) 明确研究对象。
根据求解需要，可以取单个物体为研究对象，也可以取由几个物体组成的系统为研究对象。
不同的研究对象的受力图是不同的。
2) 正确确定研究对象受力的数目。
由于力是物体间相互的机械作用，因此，对每一个力都应明确它是哪一个施力物体施加给研究对象的，决不能凭空产生。
同时，也不可漏掉某个力。
一般可先画主动力，再画约束反力。
凡是研究对象与外界接触的地方，都一定存在约束反力。
3) 正确画出约束反力。
一个物体往往同时受到几个约束的作用，这时应分别根据每个约束本身的特性来确定其约束反力的方向，而不能凭主观臆测。
4) 当分析两物体间相互作用时，应遵循作用、反作用关系。
若作用力的方向一经假定，则反作用力的方向应与之相反。
当画整个系统的受力图时，由于内力成对出现，组成
平衡力系。
因此不必画出，只需画出全部外力。
分析思路和过程
（1）先确定二力杆，如果有先画二力杆受力。
（2）画与二力构件相联系的其他物体的受力，注意作用力与分作用力公理的应用。
（3）如果在一个刚体上受到三个非平行力的作用，且已知两个力的方向，可应用三力平衡汇交定理确定第三个力的方向。
（4）不满足上述关系的均按约束的类型及受力特点画约束力。
（5）画受力图时注意画受力，不画施力；只画外力，不画内力。
例1重量为G的均质杆AB，其B端靠在光滑铅垂墙的顶角处，A端放在光滑的水平面上，在点D处用一水平绳索拉住，试画出杆AB的受力图。
解：１、选ＡＢ为研究对象
２、在Ｃ处画主动力Ｇ
３、画约束反力
例2图１－１７a所示的三铰拱桥由左、右两拱通过三铰链连接而成。
在拱AC
上作用有载荷ＦP，两拱自重不计，试分别画出拱AC和拱BC的受力图。
例3、图１－１８a是曲柄滑块机构，图１－１８c是凸轮机构。
试分别画出两图中滑块及推杆的受力图，并进行比较。
例4、如图1-15a所示，水平梁AB用斜杆CD支承，A、C、D三处均为光滑铰链连接。
匀质梁AB重G1，其上放一重为G2电动机。
若不计斜杆CD自重，试分别画出斜杆CD 和梁AB（包括电动机）的受力图。
解：(1) 斜杆CD的受力图取斜杆CD为研究对象，由于斜杆CD自重不计，并且只在C、D两处受铰链约束而处于平衡，因此斜杆CD为二力构件。
斜杆CD的约束反力必通过两铰链中心C与D的连线，用F C和F D表示。
如图1-15b所示。
(2) 梁AB的受力图取梁AB（包括电动机）为研究对象，梁AB受主动力G1和G2的作用。
在D处为铰链约束，约束反力F'D与F D是作用与反作用的关系，且F'D=-FD。
A 处为固定铰链支座约束，约束反力用两个正交的分力F Ax和F Ay表示，方向可任意假设。
如图1－15c所示。
小结：受力图在解除约束的分离体简图上，画出它所受的全部外力的简图，称为受力图。
画受力图时应注意：谁是受力物体，谁是施力物体，只画受力，不画施力；只画外力，不画内力；既不要多画力，又不要少画力；解除约束后，才能画上约束反力。
总结：
各类约束反力的性质
（1）光滑面约束——法向约束力
（2） 柔体约束——张力
（3）光滑铰链——
①固定支座—— ②滚动支座—— ⊥光滑面
复习：
（一）、物体受力图的概念
（二）、画受力图步骤：
1、取所要研究物体为研究对象（分离体）画出其简图
2、画出所有主动力
3、按约束性质画出所有约束（被动）力
例1-1
碾子重为 ，拉力为 ，A 、B 处光滑接触，画出碾子的受力图。
解：1、画出简图 2、画出主动力 3、画出约 束力
例1-2
水平均质梁AB 重为 ，电动机重为 ，不计杆CD 的自重，画出杆CD 和梁 AB 的受力图。
如图(a)。
T F Ay Ax F F Ay Ax
F F N F P F 1P 2
P
解：取CD 杆，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图(b)
取AB梁，其受力图如图(c)
CD杆的受力图能否画为图（d）所示？
若这样画，梁AB的受力图又如何改动?
例1-3
不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱AC，CB的受力图与系统整体受力图。
解：
右拱CB为二力构件，其受力图如图（b）所示
取左拱AC ,其受力图如图（c）所示
系统整体受力图如图（d）所示
考虑到左拱AC在三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱AC的受力图，如图（e）所示
此时整体受力图如图（f）所示
三、练习
不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出梯子、梯子左右两部分与整个系统受力图。
图(a)
解：
绳子受力图如图（b）所示
梯子左边部分受力图如图（c）所示
梯子右边部分受力图如图（d）所示
整体受力图如图（e）所示。
