1.1 力的基本知识（课件）-《土木工程力学基础》同步精品课堂（高教版-第3版）

1.1 力的基本知识 土木工程力学基础 同步精品课堂（中职专业课） 1 知识目标 了解力的概念及力的作用方式；掌握形成力的三要素。 能力目标 使学生具有能够分析力的作用效果的能力。 情感目标 树立正确的价值观和行为规范，培养科学严谨、一丝不苟的工匠精神。具有自学能力、理解能力与表达能力。 三维目标 构施工图，掌握图 介绍课程学习方法 《土木工程力学基础》是土建类专业的一门重要的专业基础课，学习时要注意理解它的基本原理，掌握它的分析问题的方法和解题思路，切忌死记硬背； 还要多做练习，不做一定数量的习题是很难掌握《土木工程力学基础》的概念、原理和分析方法的； 另外对做题中出现的错误应认真分析，找出原因，及时纠正。 你了解什么是建筑结构？生活中你见过哪些常见的结构？ 问题引入——学会观察和总结 情境引入 1）、以小组为单位回答问题。 2）、每组派出代表回答老师提问 3）、学生分组相互评价 4）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 在日常生活中，我们常看到这样一些现象：在教室中，用手推桌子，桌子由静止开始运动，为什么桌子会由静止开始运动呢？ 探索新知 在土木工程的施工和使用过程中，工程结构和构件都承受着各种力的作用，有的力会使它们产生运动和变形，有的力则限制它们的运动和变形。在工程中力无处不在，工程技术人员要分析和解决工程中的力学问题，首先必须熟悉力的基本性质，并熟练掌握分析物体受力情况的基本方法。 一、力的概念 探索新知 在日常生活中，我们常看到这样一些现象：用手推车，车由静止开始运动（图 1-1a）；人坐在沙发上，沙发会发生变形（图 1-1b）。为什么车由静止开始运动？为什么沙发会产生变形？ 探索新知 这是因为人对车、沙发施加了力，使车的运动状态发生了变化，使沙发产生了变形。同时人也感到车对人、沙发对人有反作用力。又例如：自空中落下的物体受到地球引力的作用，运动速度会逐渐加快；桥梁受到车辆的作用而产生弯曲变形等。 公元前388年，我国战国时期的《墨经》中就有对力的描述：力，刑之所以奋也。“刑”是“形”的借字，这里指动物（包括人）的躯体，这句话可译为“力，是使人和物体运动的原因。”例如：人能把重物由下往上举起，就是由于有力的作用才做到的。 探索新知 综合无数事例，可以概括出力的概念是：力是物体间的相互作用，这种作用引起物体的运动状态发生变化或使物体产生变形。 物体的运动状态变化是指物体运动速度大小或运动方向的改变，物体的变形是指物体的形状或大小产生变化。 在土木工程力学中，力的作用方式一般有两种情况：一种是两个物体相互接触时，它们之间相互产生拉力或压力，例如吊车和构件之间的拉力、打夯机与地基土之间的压力等；另一种是物体与地球之间相互产生吸引力，对物体来说，这种吸引力就是重力。 探索新知 领会：（1）力的作用是相互的。 （2）力的两种作用效果。 运动效果：力使物体的运动状态发生变化。 变形效果：力使物体产生变形。 学习新知 二、力的三要素 （一）力的三要素 （二）力的表示 学习新知 （一）力的三要素 如图 1-2 所示，将长方体木块放在桌面上，如果对木块施加的作用力F 的大小发生变化，或F的方向发生变化，或F的位置发生变化，作用效果分别会怎样呢？ 学习新知 力具有方向。假设我们用同样大小的力推动木块：从木块左面推，木块向右运动（图1-2a）；从木块右面推，木块向左运动（图1-2b）；从木块上方往下方推，木块保持不动（图1-2c）。可见，力的作用方向不同，对物体的作用效果也不同。 力对物体的作用效果还与力在物体上的作用点有关。用同样大小和方向的推力推木块，如推力作用点较低，木块将向前移动（图1-2a）；如推力作用点较高，木块将翻倒（图1-2d）。 力的大小、方向和作用点决定了力对物体的作用效果，改变这三个因素中的任一个，都会改变力对物体的作用效果。因此，我们把力的大小、方向和作用点称为力的三要素。 学习新知 实践可知，力对物体的作用效果取决于三个要素：力的大小、力的方向、力的作用点。力的大小是指物体间相互作用的强弱程度，力大则力对物体的作用效果也大，力小则作用效果也小。力的大小可以用测力器测定。在国际单位制中，力的常用单位是 N（牛）和 kN（千牛）。 1 kN=1 000 N 学习新知 力是一个既有大小又有方向的量，因此力是矢量。我们可用一个带箭头的线段来表示力。图1-3a所示为力的图示，按一定比例尺画出的线段的长度表示力的大小，线段的方位和箭头的指向表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点；图1-3b所示为力的示意图，用线段的长度表示力的大小，力的方向、作用点表示方法同图1-3a。常用力的示意图来绘制物体的受力图。代表力矢量的符号用粗体字母表示，如F、FN；有时为了方便，也可在细体字母上加一箭线