专题一 力系与平衡（课件）-四川省职教高考《机械基础》（高教版）专题复习讲练测

专题一 力系与平衡 《机械基础》（高教版） 专题复习讲练测 1 01. 考纲解读 02. 知识点梳理 03. 考题讲解 04. 课内练习 05. 归纳小结 目录 CONTENTS 一.考纲解读 常见考点： 如何计算力矩及力的平衡条件； 描述力偶与其性质； 区分主动约束力与约束反力； 解析力系的叠加原理； 应用受力图分析力的平衡问题。 一.考纲解读 1.理解力的概念以及力矩的基本性质；掌握力偶与力的平移约束的关系； 2.能够灵活运用受力图进行问题分析。 3.能够解释约束力的作用及力系的概念； 熟练运用平衡方程解决平面力系问题； 考试要求 考试要求： 易考题型： 一.考纲解读 计算题 计算体系的力与力矩的平衡问题； 简答题 解答关于力偶与平移约束的理论问题； 分析题 分析并绘制受力图，应用平衡方程解决问题。 知识点思维导图 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 一、力的概念 1.力是使物体的运动状态发生变化或使物体产生变形的物体之间的相互机械作用。力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点，称为力的三要素。当这三个要素中的任何一个改变时，力对物体的作用效应就会改变。如图1-5所示，如用力F推一物体，力的大小不同，作用点不同，方向不同都会产生不同的作用效应。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 2.力是一个既有大小又有方向的矢量。力矢量用带箭头的有向线段AB表示，如图1-6所示。有向线段的起点(或终点)表示力的作用点，箭头指向表示力的方向，线段的长度按一定比例表示力的大小。力矢量用黑体字F表示，而用非黑体字F表示力的大小。在国际单位制中，力的单位为 N或 kN。 二、力的基本性质 (1)作用与反作用定律 一个物体对另一个物体有一作用力时，另一物体对该物体必有一个 反作用力，这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，且 分别作用在两个物体上。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 (2)二力平衡公理 作用于某刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是这两个力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上。作用于刚体上的力，可以沿其作用线移动到该刚体上的任一点，而不改变它对刚体的作用效应。 (3)力的平行四边形定则 作用在物体上同一点的两个力，其合力也作用在该点上，合力 的大小和方向由以这两个力为邻边所作平行四边形的对角线确定。 如图1-7a所示，利用力的平行四边形定则，可以把作用于物体上的一个力F分解为相交的两个分力F、F,，其分力与合力F作用于同一点上。已知合力求分力的过程称为力的分解。通常将力分解为相互垂直的两个分力，这种分解称为正交分解，如图1-7b所示。 知识点梳理： (4)工程中常将作用力分解为沿物体运动方向的分力和垂直于物体运动方向的分力。如图1-8所示，若将力F沿x、y轴方向分解，则得两分力Fx、Fy。α是力F与x轴正向间的夹角。 1)力的分力是矢量，它的投影的符号规定如下:若此力沿坐标轴的分力的指向与坐标轴方向一致，则此力在该坐标轴上的投影为正值;反之，投影则为负值。 2)若已知力在坐标轴上的投影Fx、Fy，则合力F的大小可按下式 求出，力F的指向由分力Fx、Fy的正负号判定，此为力的合成。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 例1-1 如图1-9所示，物体重量为G，放在与水平面夹角为α的斜面上，试将G分解为沿斜面方向及垂直于斜面方向的两个分力。解 根据力的分解方法，以G为对角线，以平行于斜面及垂直于斜面为两邻边，作出力的平行四边形，如图1-9所示，该力的平行四边形为矩形。 G沿斜面方向的分力具有下滑作用，其大小为F1=Gsin α 垂直于斜面方向的分力具有正压力作用，其大小为F2=Gcos α 分力的方向如图所示。 显然，由于F1是驱动力，在物体质量一定时，斜面倾角越大，驱动力F1就越大。 知识点梳理： 三、力矩 1.力对物体的作用效应，除移动效应外，还有转动效应。如图1-10所示，用扳手拧螺母时，作用于扳手一端的力F能使螺母绕0点转动。在力学上，用F与d的乘积及其转向来度量力F使物体绕0点的转动效应，称为力F对0点之矩，简称力矩，以符号M(F)表示，即M0(F)=±Fd。 在该式中，O点称为力矩中心，简称矩心;O点到力F作用线的垂直距离d称为力臂。正负号表示两种不同的转向，规定使物体产生逆时针旋转的力矩为正值反之为负值。力矩的单位是 N·m或kN·m。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 2.为提高转动效应，一方面可以增加力的大小，更有效的办法是增加力臂的长度。如图1-11所示，工程实际中使用的撬杠、汽车制动踏板、切割机等都应用了力矩原理。 四、力偶 力学中，把作用在同一物体上大小相等、方向相反、作用线平行但不共线的两个力称为力偶，记作(F1,F2)，力偶中两个力的作用线间的距离d称为力偶臂，两个力所在的平面称为力偶的作用面。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 五、约束与约束力 机械和工程结构中的每个构件，总与周围其他构件相互联系又相互制约，使它的运动受到限制。对于某一物体的运动起限制作用的周围其他物体称为约束。约束作用于被约束物体上的力称为约束力。约束力的方向总是与该约束所限制的运动方向相反。如图1-18所示，小球受到桌面的约束，不能向下运动，桌面给小球的约束力向上。 二.知识点梳理和重点概念复习 重点概念复习： 二.知识点梳理和重点概念复习 1.力是使物体的运动状态发生变化或使物体产生变形的物体之间的相互机械作用。力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点三个要素。（知识点：力的概念与基本性质） 2.力矩是物体绕某点转动效应的度量。大小相等、方向相反、作用线平行但不共线的两个力称为力偶。作用于刚体上的力，可以平移到刚体上任意一点但必须附加一个力偶才能与原来的力等效，附加力偶的力偶矩等于原来的力对新作用点的力矩。（知识点：力矩与力偶） 1.下列哪项描述了力的基本性质之一？（知识点：力的概念与基本性质） A. 力与质量成正比 B. 力与加速度成正比 C. 力与效率成正比 D. 力与速度成正比 答案：B 解析：力与物体的加速度成正比，按牛顿第二定律 F = m·a。 三.常考习题练习与讲解 选择题 2.力矢量的方向是怎么确定的？（知识点：力的概念与基本性质） A. 力的大小 B. 力的作用点 C. 力的单位 D. 力的方向 答案：D 解析：力矢量的方向由力的方向决定，是力的一个基本性质。 三.常考习题练习与讲解 选择题 3.一个力的大小为10N，作用点距离转轴3m，求力矩的大小。（知识点：力矩） A. 10N·m B. 20N·m C. 30N·m D. 40N·m 答案：C 解析：力矩等于力乘以力臂的长度，即10N * 3m = 30N·m。 三.常考习题练习与讲解 选择题 4.一个物体受到一个8N的向上力和一个6N的向下力，它在垂直方向受到的净合力大小是多少？（知识点：力的概念与基本性质） A. 2N B. 8N C. 14N D. 6N 答案：A 解析：净合力大小为8N - 6N = 2N。 三.常考习题练习与讲解 选择题 5.一个力的大小为5N，方向为水平向右，作用点距离转轴4m，求力矩的大小。（知识点：力矩） A. 5N·m B. 10N·m C. 15N·m D. 20N·m 答案：D 解析：力矩等于力乘以力臂的长度，即5N * 4m = 20N·m。 三.常考习题练习与讲解 选择题 6.下列哪项不是力的基本性质？（知识点：力的概念与基本性质） A. 方向 B. 作用点 C. 大小 D. 速度 答案：D 解析：速度不是力的基本性质，力的基本性质包括大小、方向和作用点。 三.常考习题练习与讲解 选择题 7.一个力矩和力的大小、方向有关吗？（知识点：力矩的概念与基本性质） A. 无关 B. 有关 C. 取决于力的大小 D. 取决于力的方向 答案：B 解析：一个力矩的大小和力的大小、方向有关，力臂的长度由力的方向和作用点的位置决定。 三.常考习题练习与讲解 选择题 8.受力图的绘制中，力的大小和方向由什么决定？（知识点：力系） A. 物体的形状 B. 物体的质量 C. 物体所受的外力 D. 物体的体积 答案：C 解析：受力图的绘制中，力的大小和方向由物体所受的外力决定。 三.常考习题练习与讲解 选择题 9.下列哪项不是受力图的绘制步骤？（知识点：力系） A. 标出物体的形状 B. 标出力的大小 C. 标出力的方向 D. 标出物体的质量 答案：D 解析：受力图的绘制步骤包括标出物体的形状、标出力的大小和方向。 三.常考习题练习与讲解 选择题 10.在受力图中，力的作用点位置有何要求？（知识点：力系） A. 作用点位置应随意 B. 作用点位置应与实际物体相同 C. 作用点位置应位于物体的质心 D. 作用点位置应位于物体的表面 答案：B 解析：在受力图中，力的作用点位置应与实际物体相同。 三.常考习题练习与讲解 选择题 1.力的基本性质之一是矢量，这意味着力具有_________和_________。（知识点：力的概念与基本性质） 答案：大小和方向 解析：矢量既有大小又有方向，力作为矢量量也就有了这两个特征。 2. 力的另一个基本性质是_________。（知识点：力的概念与基本性质） 答案：物体间的相互作用 解析：力总是成对出现的，一个物体对另一个物体施加力的同时，也会受到另一个物体对它的反作用力。 三.常考习题练习与讲解 填空题 3.力矩的大小取决于力的_________和力到转动轴的距离。（知识点：力矩、力偶与力的平移约束） 答案：大小 解析：力矩的大小与力的大小和力到转动轴的距离的乘积成正比。 4.力偶对物体产生_________。（知识点：力矩、力偶与力的平移约束） 答案：纯转动 解析：力偶不会使物体产生平移运动，只会产生纯转动。 三.常考习题练习与讲解 填空题 5.力的平移约束是指将力从一点平移到另一点的过程，而不改变_________。（知识点：力矩、力偶与力的平移约束） 答案：力的作用效果 解析：力的平移不会改变力的作用效果，但需要考虑力矩的变化。 约束力、力系和受力图的应用： 6. 约束力是为了限制物体的_________。（知识点：约束力的应用） 答案：运动 解析：约束力限制物体的运动，例如机械结构中的轴承和支撑点。 三.常考习题练习与讲解 填空题 1.平面力系的平衡方程包括横向平衡方程和纵向平衡方程。（ ）（知识点：平面力系的平衡方程及应用） 答案：正确 解析：平面力系的平衡方程包括横向与纵向平衡方程，可用来分析物体在平面上的力平衡情况。 2.若物体受到的外力为零，则平面力系的平衡方程中的未知数不一定为零。（ ） 答案：错误 解析：当物体受到的外力为零时，平衡方程中的未知数应为零，保持力的平衡。 三.常考习题练习与讲解 判断题 3.力是一种标量量，只有大小没有方向。（ ）（知识点：力的概念与基本性质） 答案：错误 解析：力是一种矢量量，既有大小又有方向。 4.力的大小与物体的质量成正比，与物体的形状无关。（ ）（知识点：力的概念与基本性质） 答案：错误 解析：力的大小与物体的质量和形状都有关系，力是用来改变物体状态的。 三.常考习题练习与讲解 判断题 5.牛顿是国际单位制中力的单位，以牛顿的名字命名。（ ）（知识点：力的概念与基本性质） 答案：正确 解析：牛顿是力的国际单位，以英国物理学家艾萨克·牛顿的名字命名。 6.力矩的大小与力的方向成正比，与力臂无关。（ ）（知识点：力矩、力偶与力的平移约束） 答案：错误 解析：力矩的大小与力的大小和力臂（力到转动轴的垂直距离）成正比。 三.常考习题练习与讲解 判断题 7.力偶对物体产生的效果是使其产生平移运动。（ ）（知识点：力矩、力偶与力的平移约束） 答案：错误 解析：力偶对物体产生的效果是使其产生纯转动，而不是平移运动。 8. 力的平移约束是指改变力的作用点位置而不改变力的大小和方向。（ ）（知识点：力矩、力偶与力的平移约束） 答案：正确 解析：力的平移约束是在不改变力的作用效果的情况下，改变力的作用点位置。 三.常考习题练习与讲解 判断题 1. 什么是力？简要解释力的概念。（知识点：力的概念与基本性质） 答案：力是物体之间相互作用的表现，是引起物体状态发生改变的原因。 2. 力的基本性质中的矢量性是指什么？为什么力被称为矢量量？（知识点：力的概念与基本性质） 答案：矢量性指力具有大小和方向，力被称为矢量量是因为力不仅有大小还有方向。 四.课内练习与讲解 3. 什么是力矩？如何计算力矩？力矩与力的方向有何关系？（知识点：力矩、力偶与力的平移约束） 答案：力矩是力对物体产生的旋转效应，通常用力乘以力臂来计算，力矩的大小与力的大小、力臂的长度及它们之间的夹角有关。 4.什么是力偶？力偶对物体有什么影响？举例说明力偶的作用。（知识点：力矩、力偶与力的平移约束） 答案：力偶是由等大且方向相反的一对力组成的力对，它们之间的合力为零但产生不为零的力矩。力偶引起物体纯转动而不会产生平移。 四.课内练习与讲解 5.什么是力系？力系的分析与计算在工程中有何重要性？请举例说明力系分析的应用。（知识点：力矩、力偶与力的平移约束） 答案：力系是指作用在物体上的多个力组成的集合，分析力系可以确定物体受力情况并计算其平衡条件，对工程设计和结构强度分析至关重要。 6. 什么是受力图？受力图中的箭头代表什么？请举例说明受力图的应用。（知识点：力矩、力偶与力的平移约束） 答案：受力图是用于表示物体受到的力的图形符号，箭头代表力的方向和大小。比如桥梁上的各种受力示意图。 四.课内练习与讲解 7.平面力系的平衡方程包括哪些方程？这些方程如何使用？请举例说明平面力系的平衡方程在实际工程中的应用。（知识点：平面力系的平衡方程及应用） 答案：平面力系的平衡方程包括横向平衡方程和纵向平衡方程，通过这些方程可以分析物体在平面上的力平衡情况，确保结构稳定。 8. 在平面力系的平衡方程中，什么情况下物体达到平衡？平衡方程的未知数如何确定？（知识点：平面力系的平衡方程及应用） 答案：当物体受到的外力和外力矩均为零时，物体达到平衡；平衡方程中的未知数根据具体问题可确定，通常位于平衡方程中的受力点和力的方向上。 四.课内练习与讲解 9.为什么平衡情况下物体仍然可处于运动状态？请解释静摩擦力的作用。（知识点：力的概念与基本性质） 答案：物体处于平衡状态并不意味着一定静止，静摩擦力可以抵消外力使物体保持相对静止，当外力增大超过静摩擦力时，物体才会开始运动。 10. 对于一个物体受力后达到平衡状态，力的合力和合力矩分别为零的含义是什么？（知识点：力的概念与基本性质） 答案：力的合力为零表示物体受力平衡，力的合力矩为零表示物体受力平衡后没有产生旋转的趋势，物体处于静止状态。 四.课内练习与讲解 11.请说明力矩的物理意义以及力矩的计算方法。（知识点：力矩、力偶与力的平移约束） 答案：力矩描述了力对物体产生的旋转效应，力矩等于力乘以力臂，力矩的大小反映了力造成的物体旋转的难易程度。 12. 请解释力偶的概念及其对物体的作用效果。（知识点：力矩、力偶与力的平移约束） 答案：力偶是一对相等大小、方向相反但异处的力构成的力对，其作用效果是使物体产生纯转动而不会产生平移运动。 四.课内练习与讲解 五.课程小结 在本节课中，我们了解了数控铣床和加工中心的输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制装置以及机床本体的结构。我们深入掌握了数控铣床和加工中心的工作原理、分类及特点，包括其自动化程度、加工精度、加工效率等方面。通过学习这些知识点，我们可以更好地理解数控铣床和加工中心的运行原理和特点，为日后的实际应用提供基础。 力系与平衡是力学的基础知识之一，通过学习力的概念、力矩、力偶、平移约束等内容，可以更好地理解物体在平衡状态下受力的情况。掌握平衡方程的应用可以帮助解决各种平衡问题，而受力图则是分析问题的有效工具。在备课中，重点理解力系的平衡方程及其应用，并熟练掌握常见的考点与题型。 五.课程小结 重点复习知识点 1.力是使物体的运动状态发生变化或使物体产生变形的物体之间的相互机械作用。力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点三个要素。（知识点：力的概念与基本性质） 2.力矩是物体绕某点转动效应的度量。大小相等、方向相反、作用线平行但不共线的两个力称为力偶。作用于刚体上的力，可以平移到刚体上任意一点但必须附加一个力偶才能与原来的力等效，附加力偶的力偶矩等于原来的力对新作用点的力矩。（知识点：力矩与力偶） 3.对于某一物体的运动起限制作用的周围其他物体称为约束。约束作用于被约束物体上的力称为约束力。约束力的方向总是与该约束所限制的运动方向相反。受力图是表示物体受到的主动力和约束力情况的简明图形。（知识点：力的约束力） 感谢观看 $$