专题三 约束与约束力（教案）-浙江省职教高考《土木工程力学基础》（高教版）专题复习讲练测

专题三.约束与约束力（讲义）-《土木工程力学基础》（高教版）专题复习讲练测 [考纲要求] 1.理解约束的概念：考生应该清楚地理解约束是指限制物体运动的条件或规定，以及约束对物体运动的影响。 2.掌握约束力的概念：学生需要理解约束力是由物体与约束之间的相互作用而产生的力，以及约束力的作用。 3.识别几种常见的约束及其约束力：学生应该能够识别和描述束缚约束、几何约束、接触约束、偶发约束和动能约束，并理解每种约束对应的约束力。 4.能够分析约束条件下物体的运动：考生应该具备分析在不同约束条件下物体的运动状态，并能够描述约束力对物体运动的影响。 5.解决与约束与约束力相关的问题：学生需要能够应用所学知识解决与约束与约束力相关的问题，例如计算约束力的大小、方向以及影响物体运动的因素。 6.举例说明约束和约束力的实际应用：考试可能要求学生举例说明约束与约束力在实际生活或工程中的应用，加深对概念的理解。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1.1.因为灯笼、梁和人的运动受到周围物体的限制,而不可能在空间某些方向上运动。这种限制物体运动的物体在力学中称为约束。绳索是灯笼的约束,墙或柱是其所支承的梁的约束,子是坐在它上面的人的约束。约束对被约束物体的作用力称为约束力,也称约束反力,简称反力。约束力是被动力，其方向总是与约束所能限制的物体的运动方向相反，其作用效果是限制被约束物体的运动。例如，用一根绳索吊挂的灯笼,其在自重的作用下,有垂直向下运动的趋势,而绳索对灯笼的约束力的方向是垂直向上的。 与约束力对应,主动使物体运动或使物体有运动趋势的力称为主动力,如重力、风力、土压力等。主动力在工程上称为荷载。一般情况下,物体总是同时受到主动力和约束力的作用。主动力通常是已知的.而约束力则是未知的。因此,正确地分析约束力是对物体进行受力分析的关键。 2.柔体约束 绳索、链条、胶带等用于限制物体的运动时，称为柔体约束。由于柔体只能承受拉力,而不能承受压力,所以它们只能限制物体沿着柔体伸长方向的运动。因此,柔体对物体的约束力是通过接触点,沿柔体中心线作用的拉力,即背离被约束的物体,常用符号 F表示如图1-15 和图 1-16 所示。 3.光滑接触面约束 当物体在接触处的摩擦力很小,可以忽略不计时，它所受的就是光滑接触面约束。这种约束只能限制物体沿着光滑面的垂线并指向光滑面的运动,而不能限制物体沿着光滑面或离开光滑面的运动。所以，光滑面对物体的约束力是通过接触点，沿接触面在该点的垂线方向作用的压力,即指向被约束的物体,常用符号F表示,如图 1-17 和图 1-18所示。 4.直杆 BC 只能限制水平杆AB 沿直杆BC的轴线方向的运动，而不能限制其他方向的运动。 在土木工程力学中,把不计自重且两端用光滑销钉与物体相连的直杆称为链杆。图 1-19a 中的直杆 BC可视为链杆。链杆只能限制物体沿链杆的轴线方向的运动,而不能限制其他方向的运动。所以，链杆的约束力沿链杆轴线方向,指向不定,常用符号 F表示。图 1-196 中的Fra是直杆 BC作用于水平杆AB 的约束力。链杆约束的简图及约束力。 [真题练讲] 1. 在航空航天领域，约束与约束力如何确保飞行器的运行正常？ A. 限制飞行器速度 B. 防止飞行器过度加速 C. 控制飞行器航线 D. 确保飞行器结构稳定 答案：C。 解析：约束与约束力可用于控制飞行器航线，确保飞行器运行正常并达到预期目的。 2.约束力在工程中的应用通常体现在哪些方面？ A. 控制能量转化 B. 限制推力和拉力 C. 影响热力平衡 D. 确保结构稳定性 答案：D。 解析：约束力在工程中主要应用于确保结构的稳定性和安全性。 3.在体育运动中，约束与约束力是如何影响运动员表现的？ A. 限制运动员的力量输出 B. 控制运动员的速度和加速度 C. 影响运动员的柔韧性和灵活性 D. 提高运动员的身体协调性 答案：C。 解析：约束与约束力可能影响运动员的柔韧性和灵活性，进而影响其表现水平。 4.约束力在机械振动系统中的作用是什么？ A. 控制振动的频率 B. 增加振动的幅度 C. 降低振动的速度 D. 改变振动的方向 答案：A。 解析：约束力在机械振动系统中可能用于控制振动的频率，以维持系统的稳定。 5.几何约束与动能约束如何相互作用影响物体运动？ A. 几何约束限制物体形状，动能约束影响速度 B. 几何约束影响速度，动能约束限制形状 C. 几何约束与动能约束无关 D. 几何约束和动能约束共同影响速度和形状 答案：A。 解析：几何约束主要限制物体的形状，而动能约束主要影响物体的速度。 [限时练讲] 1.约束力对物体运动的影响可以通过哪些因素来调控？ A. 物体的质量和密度 B. 物体的颜色和外形 C. 约束力的大小和方向 D. 外界环