1.4 受力图（课件）-《土木工程力学基础》同步精品课堂（高教版-第3版）

1.4 受力图 土木工程力学基础 同步精品课堂（中职专业课） 1 知识目标 掌握单个物体受力图绘制方法；了解简单物体系统的受力图。 能力目标 使学生具有正确画出单个物体受力图的能力。 情感目标 具有自学能力、理解能力与表达能力和较好的学习新知识和技能的能力。 三维目标 构施工图，掌握图 知识点复习与回顾 ？ 1.约束及约束力的概念； 2.光滑接触面约束； 3.三种常见支座及其受力图。 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。 大家思考，把一支光滑的笔放置在光滑的桌面与垂直面上，笔能静止吗？为什么？大家试着画出笔的受力图，怎样才能使笔保持静止？ 探索新知 在工程实际中，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，梁支承在柱上，柱支承在基础上，形成了房屋的传力系统。因此，进行受力分析前必须明确对哪一个物体或构件进行受力分析，即要明确研究对象。为了分析研究对象的受力情况，又必须弄清研究对象与哪些物体有联系，受到哪些力的作用，这些力是什么物体施加的，哪些是已知力，哪些是未知力。为此，需要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。受力图是对物体进行力学计算的依据，必须认真对待，准确无误。 探索新知 在画单个物体的受力图之前，先要明确研究对象是什么，再根据实际情况弄清与研究对象有联系的是哪些物体，这些和研究对象有联系的物体即为研究对象的约束，然后根据约束性质，就可以用相应的约束力代替约束（联系物体）对研究物体的作用。 一、单个物体的 受力图 探索新知 经过这样的分析以后，就可画出单个物体的受力图，其一般画法是：先画出研究物体的简图，再画上已知的主动力，然后在各相互作用点上画出相应的约束力。单个物体的受力图绘制方法如图1-29所示。 探索新知 例题1-1： 用纸皮做一个圆盘，并在其圆心处打一个孔，取一根细线穿过圆盘中心系住圆盘，把圆盘悬挂起来，如图1-30a所示，此时圆盘受几个力作用？这些力有何关系？若把圆盘立起靠在光滑的墙面上悬挂起来，如图1-30b所示，怎样放置才能使圆盘处于静止状态？这时圆盘受几个力作用？这些力有何关系？分别画出两种情况下圆盘的受力图。 探索新知 所受重力为W的球，用绳索系住并靠在光滑的斜面上，如图1-31a所示。试画出球的受力图。 解：（1）取球为研究对象，把它单独画出来。 （2）作用在球上的主动力是已知的重力W，作用于球心并铅垂向下。 （3）根据约束性质画约束力。光滑斜面对球的约束力是FNB，它通过接触点B并指向球心；绳索对球的约束力是FTCA，它通过接触点C并沿绳的中心线而背离球。球的受力图如图1-31b所示。 探索新知 说明： 三力平衡汇交定理是指当物体受到同平面内作用线不平行的三个力作用而平衡时，这三个力的作用线必汇交于一点。 探索新知 例题1-2 图1-33a中的梯子AB所受重力为W，在C处用绳索CD拉住，A、B 处分别放在光滑的墙及地面上。试画出梯子的受力图。 探索新知 解：（1）以梯子 AB 为研究对象，将其单独画出。 （2）作用在梯子上的主动力是已知的重力W，作用在梯子的中点，铅垂向下。 （3）光滑墙面的约束力是FNA，它通过接触点A，垂直于梯子并指向梯子；光滑地面的约束力是FNB，它通过接触点B，垂直于地面并指向梯子；绳索的约束力是FTC，其作用于绳索与梯子的接触点C，沿绳索中心线，背离梯子。梯子AB的受力图如图 1-33b 所示。 探索新知 例题1-3 梁AB的自重不计，其支承及受力情况如图 1-34a 所示，试画出梁的受力图。 探索新知 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，其约束力可用两个互相垂直的分力FAx和FAy表示；B端为链杆约束，其约束力是沿链杆轴线方向的FRB，指向不定，因此，可任意假设为指向上方（或下方），如图1-34b所示。 探索新知 通过以上各例的分析，可将画单个物体受力图的要领归纳如下： （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）研究对象所受的力要全部画出，先画主动力（已知力），再画约束力。凡研究对象与其他物体连接之处，都有约束力，千万不要遗漏。 （3）按约束类型和约束性质来确定约束力。什么样的约束必定产生什么样的约束力，所以必须清楚地掌握各种约束的性质。 学习新知 二、简单物体