1.1 静力学基础（课件）-《汽车机械基础》同步精品课堂（机工版·第2版）

《汽车机械基础》（第2版） 机工版 同步精品课程——中职专业课 第一章 运动构件受力分析 1.1 静力学基础 1 知识目标 1.掌握静力分析的基本概念及基本公理。 2.掌握常见约束的性质及特点。 3.掌握受力分析与受力图的画法。 教学目标 加工工表明 导入情景 静力学是从公元前3世纪开始发展的，人们在使用简单工具和机械的基础上，逐渐总结出了力学的概念和公理，阿基米德是使静力学成为一门真正科学的奠基者。静力学主要研究物体在力的作用下处于平衡的规律。 01 新知学习 1.1 静力学基础 1.1.1静力学的基本概念 1.平衡的概念 平衡是机械运动的一种特殊情况，即物体受力后的运动状态不发生变化。静力学中的平衡，是指物体相对于地面保持静止或做匀速直线运动的状态。运动是物质存在的形式，因而物体的平衡是相对的、暂时的。 2.力的概念 (1)力的定义 力是物体之间的相互作用。这种作用能使物体的运动状态发生改变或使物体变形。从力的定义可以看 出，力是一个物体对另一个物体的作用，所以力是不能脱离实际物体而存在的;一个物休受到力的作用，必有其他物体对它施加了这种作用。一个孤立的物体不存在力的作用，即有受力物体必有施力物体。因此，在分析物体受力时，需分清受力物体和施力物体。 02 新知学习 (2)力的三要素 力对物体的作用取决于力的大小、力的方向和力的作用点三个要素。任何一个要素改变时，力对物体的作用效果都会发生变化。 1)力的大小表示物体间相互作用程度的强弱，它的单位为牛顿(N)或千牛(kN)。 2)力的方向表示力作用的方向，即力的指向。如图1-1所示，重力G的方向是竖直向下的，而拉力F的方向是竖直向上的。 3)力的作用点表示力在物体上作用的位置，如图1-1所示重力G作用在重心0点，力F作用在A点。 02 新知学习 (3)力的表示方法 力既有大小又有方向，这种物理量在力学中被称为矢量。只考虑大小的物理量称为标量，如长度、时间、温度、质量等。力的三要素可用一个带箭头的线段来表示，通常称为有向线段。如图1-2所示，线段的长度按一定比例表示力的大小，线段的箭头表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点。黑体字母如下作为力的符号代表力矢量，而白体字母如F只代表力的大小。若用白体字母表示力矢量，则在字母上加一个箭头，如F。 02 新知学习 3.刚体的概念 刚体就是不变形的物体，即在任何力的作用下，其大小和形状都保持不变(或者说其内部任意两点之间的距离始终保持不变)。事实上，任何物体在力的作用下都将发生不同程度的变形，因此并无真正的刚体存在，它只是一个理想化的力学模型。在静力学中，常把受力物体看作是刚体，因为一些微小的变形对平衡问题的研究不起主要作用，可以忽略不计，从而使问题简化。 1.1.2 静力学的基本公理 公理是人类经过长期的观察和经验积累而得到的结论，是为大家所公认的客观真理。静力学公理是人们关于力的基本性质的概括和总结，包括四个基本规律，它们是建立静力学全部理论的基础。 02 新知学习 1.力的平行四边形公理 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向由以这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来确定。如图1-3所示，其矢量表达式为: F=F1+F2 应用平行四边形公理可以进行力的合成，也可以进行力的分解。例如在图1-4中，拉力F作用在螺钉A上，与水平方向的夹角为α，按此公理可将其沿水平及铅垂方向分解为两个分力F1和F2。 02 新知学习 2.二力平衡公理 作用于刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要与充分条件是:这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，如图1-5所示。即F1=-F2。 02 新知学习 3.加减平衡力系公理 在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用，如图1-6所示。 02 新知学习 推论1 力的可传性原理：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。 推论2 三力平衡汇交定理：刚体受三个力而保持平衡，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。 证明:如图1-7所示，在刚体的A、B、C三点分别作用三个相互平衡的力F1、F2、F3。根据力的可传性原理，将力F1，和F2，移到汇交点D，然后根据力的平行四边形公理，得合力F12。力F3应与F12平衡。由于两个力平衡必须共线，所以力F3、必定与力F1和F2共面，且通过力F1与F2的交点D。 02 新知学习 4.作用与反作用公理 两物体间相互作用的力总是同时存在，且大小相等、方向相反，沿同一直线分别作用在两个物体上。相互作用力之一为作用力，另一力则为反作用力。对应于每个作用力，必有一个与其大小相等、