1.4 受力图（教案）高教版（第三版）

《土木工程力学基础》（高教版） 《 受力图》教学设计 课题 1.1受力图 教学时间 2课时 教学目标 知识与技能 1、认识建筑物的组成、受力、所处状态及安全保证； 2、了解学习该课程的重要性； 3、理解力、平衡的概念； 4、了解力的三要素 过程与方法 1、能设计实验，体验三个汇交力作用下处于平衡状态时物体的受力的大小变化以及受力的性质； 2、探究三个汇交力作用下平衡问题的解题方法。 情感、态度、价值观 1、通过探究三个汇交力作用下平衡问题的解题方法，培养敢于创新的精神； 2、通过分析平面汇交力系平衡在工程中的应用，增强安全生产的意识。 教学重点 运用平面汇交力系的平衡方程求解简单的平衡问题。 教学难点 1、建立平面汇交力系的平衡方程； 2、感悟平面汇交力系的平衡问题在工程中的应用。 教学内容及其过程 学生活动 教师导学 一、引入 在实际建筑工程中，通常是几个物体或构件相互联系，形成一个系统。例如板放在梁上，梁支承在柱子上，柱子支承在基础上，形成了房屋的传力系统。如何保证梁、柱、基础不破坏或发生过大的变形等，就要分别对物体进行受力分析。 二、导学提纲 1．将研究对象从其周围的物体中 分离出来 。被分离出来的研究对象称为分离体（或脱离体）。在分离体上画出 周围物体 对它的 全部 作用力（包括主动力和约束力），这样的图形称为分离体图，又称受力图。 2. 画单个物体受力图的要领： （1）明确研究对象。首先要明确画 哪个物体 的受力图，然后把与它相联系的一切约束（物体）去掉，将它单独画出来。 （2）画出研究对象所受到的全部力，先画主动力（已知力），再画约束反力。研究对象与其他物体连接之处都有约束反力，千万不要遗漏。 （3）按约束 类型 和约束性质确定约束反力。什么样的约束，必定产生什么样的约束反力。所以，必须清楚地掌握各种约束的性质。 3. 物体系统的受力图画法与单个物体的受力图画法基本相同，研究时只需将物体系统看作一个整体，就像对单个物体一样。当需要画出物体系统中某一单个物体的受力图时，可把它从系统中分离出来，并需加上相应的约束反力。要注意：约束反力作为物体间的相互作用，也一定遵循作用与反作用公理。 4．集中荷载是指荷载作用在结构上的面积与结构的尺寸相比很小。 5. 分布荷载是指荷载连续地作用在整个结构上或结构的一部分（不能看成集中荷载时）。 6. 当分布荷载在各处的大小均相同时，称为均布荷载；当分布荷载在各处的大小不相同时，称为非均布荷载。 7. 如果荷载分布在物体的体积内，称为体荷载，如重力。分布于物体表面的荷载，称为面荷载，如楼板上的荷载、挡土墙所受的土压力等。 8. 在工程结构的计算中，往往将体荷载、面荷载简化为沿构件轴线（构件横截面形心的连线）方向的线荷载。 9. 荷载的常用单位 荷载性质 集中荷载 体荷载 面荷载 线荷载 常用单位 N N/m3 N/m2 N/m kN kN/m3 kN/m2 kN/m 三、教师精讲 1．单个物体的受力图 画受力图的步骤概括如下： （1 ）明确研究对象，将其所受到的一切约束去掉，单独画出研究物体的简图。 （2 ）在研究物体上画出它所受的全部主动力。 （3 ）在研究物体与其他物体相接触的地方，按照约束类型和性质逐一画出相应的约束反力。 例1 高炉上料车如图1-24a所示。料车在钢丝绳的牵引下，沿斜面的钢轨等速提升。已知料车连同载料共重W，钢丝绳的重量略去不计，试画出料车的受力图。 解：（1）取料车为研究对象，将料车从钢丝绳和钢轨的约束中分离出来。 （2）作用在料车上的主动力为重量W，铅垂向下。 （3）根据约束性质画约束反力。钢丝绳对料车的约束反力是FT ，它通过接触点并沿绳的中心线，背离料车。光滑斜面对料车的约束反力是FNA和FNB ，通过车轮的接触点A、B，垂直于钢轨（沿钢轨的法线方向），指向料车，如图所示。 例2 梁AB的自重不计，其支承及受力情况如图1-26a所示，试画出梁的受力图。 解： （1）以梁AB为研究对象，将其单独画出。 （2）作用在梁上的主动力是已知力F。 （3）A端是固定铰支座，其约束反力可用两个互相垂直的分力F Ax和FAy表示； B端为可动铰支座，其反力是与支承面垂直的FNB ，其指向不定，因此可任意假设指向上方（或下方）。如图所示。 2. 简单物体系统的受力图 例3 梁AC和CD用铰链C连接，并支承在三个支座上，A处为固定铰支座，B、D处为可动铰支座，受已知力F的作用，如图所示a。试画出梁AC、CD及整梁AD的受力图。 解：（1）取梁CD为研究对象。梁CD上受到的主动力为已知力F。D处为可动铰支座，其约束反力是垂直于支承面的FND ，其指向假设向上；C处为铰链，其约束反力用两个互相垂直