1.2 静力学公理（课件）-《土木工程力学基础》同步精品课堂（高教版-第3版）

1.2 静力学公理 土木工程力学基础 同步精品课堂（中职专业课） 1 知识目标 了解平衡的概念；掌握二力平衡公理；掌握作用与反作用公理；掌握加减平衡力系公理；掌握平行四边形定则。 能力目标 使学生具有正确应用不同力系公理的能力。 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 知识点复习与回顾 ？ 1.力的概念； 2.力的作用方式； 3.力的三要素有哪些？ 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。 同学们思考，在日常生活中，例如教室的桌子，为什么能够保持平衡呢。大家还能举出哪些处于平衡状态的物体呢？ 探索新知 静力学公理是人们在长期生活和生产实践中的经验总结。这些公理简单而明显，无须证明而被公认，它们是研究力系平衡条件的基础。 一、平衡的概念 探索新知 物体的平衡状态，是指物体相对于地球保持静止或做匀速直线运动的状态。正常情况下静止的房屋、大坝、水塔、桥梁以及匀速吊装的构件，它们相对于地球都是处于平衡状态的。 同时作用在一个物体上的一群力称为力系。物体在力系的作用下一般会产生各种不同的运动。要使物体处于平衡状态，就必须使作用于物体上的力系满足一定的条件，这些条件称为力系的平衡条件，使物体处于平衡状态的力系称为平衡力系。物体在各种力系作用下的平衡条件在土木工程中有着广泛的应用。 学习新知 二、二力平衡公理 （一）受力分析 （二）二力平衡公理 学习新知 （一）受力分析 如图 1-4a 所示，用手指拿住书的正上方点A，使书保持静止，书受几个力作用？画出其受力图。如图 1-4b所示，用手指拿住书的右上角点B，书为什么要发生转动才能保持静止？此时书受几个力作用？画出其受力图。 学习新知 书只受到两个力的作用，一个是书的重力 W，另一个是手指对书的向上作用力F。图1-4b中，书发生转动，其作用就是始终使重力W的作用线与手指对书的向上作用力F的作用线重合，以保持书静止。 学习新知 （二）二力平衡公理 作用在同一个物体上的两个力，使该物体处于平衡状态的条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。这就是二力平衡公理。 这个公理说明了一个物体在两个力作用下处于平衡状态时应满足的条件（图 1-5）。 学习新知 工程上将结构中只受两个力作用且处于平衡状态的杆件称为二力构件或二力杆。如图 1-6a所示雨篷中的斜向直杆AB（杆的重力忽略不计），仅在其两端A、B受到两个力作用，连接两个力的作用点成一直线，为二力的作用线（图1-6b），这两个力必等值、反向，否则构件无法保持平衡。 学习新知 三、作用与反作用公理 （一）受力分析 （二）作用与反作用公理 学习新知 （一）受力分析 如图 1-8 所示，在火箭发射过程中，火箭升空时向下喷射出强大的气流；汽艇前进时螺旋桨向后推水；墨鱼要前进则向后喷水。这都是为什么呢？ 学习新知 因为力是物体间的相互作用，那么，在甲物体对乙物体有一个作用力的同时，乙物体必然也有一个反作用力作用在甲物体上。火箭靠向下喷气产生的反作用力而升空；汽艇靠向后推水产生的反作用力而前进；墨鱼靠向后喷水产生的反作用力而前行。 这说明作用力和反作用力总是成对出现的，而且方向相反（图1-9）。 学习新知 （二）作用与反作用公理 两个物体间的作用力和反作用力总是同时存在，它们大小相等，方向相反，沿同一条直线，分别作用在两个物体上。这就是作用与反作用公理。 需要指出，作用力与反作用力的关系和二力平衡公理有本质区别：作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上；而二力平衡公理中的两个力则作用在同一个物体上，它们是平衡力。 学习新知 思考：一位小朋友在地面上骑独轮车，处于平衡状态（图1-11a）。试问地面对轮子的支持力与轮子对地面的压力（图1-11b）、地面对轮子的支持力与小朋友和轮子的重力W（图 1-11c）有何关系？ 学习新知 四、加减平衡力系公理 （一）受力分析 （二）加减平衡力系公理 学习新知 （一）受力分析 在作用于某物体（不考虑变形）的力系中，加入或减去一个平衡力系，并不改变原力系对物体的作用效果。这是因为一个平衡力系作用在物体上，对物体的运动状态是没有影响的，所以在原来作用于物体的力系中加入或减去一个平衡力系，物体的运动状态是不会改变的，即新一力系与原力系对物体的运动效果相同。 实践证明，用推力F作用于小车的点A，如图1-12a所示，与用大小、方向均相同的拉力F作用于小车的点B（A、B 两点在同一直线上），如图 1-12b 所示，产生的运动效果