[工學(xué)]工程力學(xué)教案

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1、緒論一、工程力學(xué)的研究對象及主要內(nèi)容工程力學(xué)是一門研究物體機械運動和構(gòu)件承載能力的科學(xué)。所謂機械運動是指物體在空間的位置隨時間的變化，而構(gòu)件承載能力則指機械零件和結(jié)構(gòu)部件在工作時安全可靠地承擔(dān)外載荷的能力。例如，工程中常見的起重機，設(shè)計時，要對各構(gòu)件在靜力平衡狀態(tài)下進行受力分析，確定構(gòu)件的受力情況，研究作用力必須滿足的條件。當(dāng)起重機工作時，各構(gòu)件處于運動狀態(tài)，對構(gòu)件進行運動和動力分析，這些問題均屬于研究物體機械運動所涉及的內(nèi)容。為保證起重機安全正常工作，要求各構(gòu)件不發(fā)生斷裂或產(chǎn)生過大變形，則必須根據(jù)構(gòu)件的受力情況，為構(gòu)件選擇適當(dāng)?shù)牟牧?、設(shè)計合理的截面形狀和尺寸，這些問題則是屬于研究構(gòu)件承載能

2、力方面的內(nèi)容。工程力學(xué)有其自身的科學(xué)系統(tǒng)，本課程包括靜力學(xué)、材料力學(xué)和運動力學(xué)三部分。(我們這里只為你介紹靜力學(xué)和材料力學(xué))靜力學(xué)主要研究力系的簡化及物體在力系作用下的平衡規(guī)律。材料力學(xué)主要研究構(gòu)件在外力作用下的強度、剛度和穩(wěn)定性等的基本理論和計算方法。運動力學(xué)是從幾何角度來研究物體運動的規(guī)律，以及物體的運動與其所受力之間的關(guān)系。二、工程力學(xué)在工程技術(shù)中的地位和作用工程力學(xué)是工科各類專業(yè)中一門必不可少的技術(shù)基礎(chǔ)課，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課中起著承前啟后的作用，是基礎(chǔ)科學(xué)與工程技術(shù)的綜合。掌握工程力學(xué)知識，不僅為了學(xué)習(xí)后繼課程，具備設(shè)計或驗算構(gòu)件承載能力的初步能力，而且還有助于從事設(shè)備安裝、運行和檢修

3、等方面的實際工作。因此，工程力學(xué)在專業(yè)技術(shù)教育中有極其重要的地位。力學(xué)理論的建立來源于實踐，它是以對自然現(xiàn)象的觀察和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗為主要依據(jù)，揭示了唯物辯證法的基本規(guī)律。因此，工程力學(xué)對于今后研究問題、分析問題、解決問題有很大幫助，促進我們學(xué)會用辯證的觀點考察問題，用唯物主義的認識觀去理解世界。三、學(xué)習(xí)工程力學(xué)的要求和方法94工程力學(xué)來源于實踐又服務(wù)于實踐。在研究工程力學(xué)時，現(xiàn)場觀察和實驗是認識力學(xué)規(guī)律的重要的實踐環(huán)節(jié)。在學(xué)習(xí)本課程時，觀察實際生活中的力學(xué)現(xiàn)象，學(xué)會用力學(xué)的基本知識去解釋這些現(xiàn)象；通過實驗驗證理論的正確性，并提供測試數(shù)據(jù)資料作為理論分析、簡化計算的依據(jù)。工程實際問題，往往比較復(fù)

4、雜，為了使研究的問題簡單化，通常抓住問題的本質(zhì)，忽略次要因素，將所研究的對象抽象化為力學(xué)模型。如研究物體平衡時，用抽象化的剛體這一理想模型取代實際物體；研究物體的受力與變形規(guī)律時，用變形固體模型取代實際物體；對構(gòu)件進行計算時，將實際問題抽象化為計算簡圖等等。所以，根據(jù)不同的研究目的，將實際物體抽象化為不同的力學(xué)模型是工程力學(xué)研究中的一種重要方法。工程力學(xué)有較強的系統(tǒng)性，各部分內(nèi)容之間聯(lián)系較緊密，學(xué)習(xí)中要循序漸進，要認真理解基本概念、基本理論和基本方法。要注意所學(xué)概念的來源、含義、力學(xué)意義及其應(yīng)用；要注意有關(guān)公式的根據(jù)、適用條件；要注意分析問題的思路，解決問題的方法。在學(xué)習(xí)中，一定要認真研究，

5、獨立完成一定數(shù)量的思考題和習(xí)題，以鞏固和加深對所學(xué)概念、理論、公式的理解、記憶和應(yīng)用。第一講1、靜力學(xué)基本概念目的要求：掌握靜力學(xué)公理和力的投影的計算。教學(xué)重點：二力平衡公理和力在坐標(biāo)軸上的投影。教學(xué)難點：三力匯交定理。教學(xué)內(nèi)容：第一章靜力學(xué)基本概念§1-1力的概念一、力的定義：1、力是物體間相互的機械作用。2、力的兩種作用效應(yīng)：外效應(yīng)——運動效應(yīng)；內(nèi)效應(yīng)——變形效應(yīng)。（1）力的外效應(yīng)（運動效應(yīng)）：力使物體的機械運動狀態(tài)發(fā)生變化的效應(yīng)稱為力的外效應(yīng)，（2）力的內(nèi)效應(yīng)（變形效應(yīng)）：力使物體的形狀發(fā)生和尺寸改變的效應(yīng)稱為力的內(nèi)效應(yīng)。二、力的三要素：力的大小、方向、作用點。94力的三要素決定了力對

6、物體的作用效應(yīng)。三、力的單位：在我國的法定計量單位中，力的單位用牛頓（N）和千牛頓（kN）。1kN=1000N。四、力的表示方法：1、力是矢量:力是矢量，在圖示力時，常用一帶箭頭的線段來表示力（參看右圖）在書寫力時，力矢量用加黑的字母表示，如F、P、G、F1等等。2、力在坐標(biāo)軸上的投影：力的投影有正負，力的箭頭指向與坐標(biāo)的正向一致為正；反之為負。若力與正向夾角為α，則：Fx=FcosαFy=-Fcosα五、力的性質(zhì)（靜力學(xué)公理）：1、二力平衡條件：物體受兩力且平衡的充要條件是：這兩力必須等值、反向、共線。滿足以上條件的構(gòu)件，稱為二力構(gòu)件。若為桿件，則稱為二力桿。2、力的可傳性原理：力可以沿其

7、作用線滑移至剛體的任意點，不改變原力對該剛體的作用效應(yīng)。3、力的平行四邊形定則：作用于物體上同一點的兩個力的合力也作用在該點，合力的大小和方向可用這兩力為鄰邊作平行四邊形的對角線來確定。合力投影定理：合力在某一坐標(biāo)軸上的投影等于各分力在同一座表軸上投影的代數(shù)和。94推論：三力匯交定理：剛體受同一平面不平行三力作用而使物體平衡時，三力必匯交于一點。4、作用力反作用力定理：（牛頓第三定理）兩物體間相互作用的力總是