《机械基础》工程力学（1）（讲义）安徽省加工制造考点讲练测

编写说明：《加工制造类专业考点讲练测》专辑，是依据《安徽省普通高校对口招生考试加工制造类专业课考试纲要》编写的。紧密围绕加工制造类专业课考纲所涉及的三门高考课程的25个考点，精心编撰了58套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、概念回顾、概念强化题、高考真题或高考模拟题、课堂练习、课堂小结以及课后测验等九个环节。 本讲属于《加工制造类专业考点讲练测》的第1套，包含讲义、课件以及课后自测这三个教学文件，且与之配套使用的还有安徽省《加工制造类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 安徽省《加工制造类考点讲练测》 【机械基础】 1.工程力学（1） 讲义 [考纲要求] 1．力的基本性质（理解） 2．杆件的受力分析、绘制杆件受力图 （掌握） 3．力矩、力偶 （理解） 4．平面汇交力系与平面平行力系的平衡方程及其应用（综合运用） [思维导图] [知识梳理] 一、力的基本性质 1、力的定义 力是使物体的运动状态发生改变(外效应)或使物体产生变形(内效应)的物体间的相互机械作用。 2、力的三要素 a.力的大小;力作用效应的强弱; b.力的方向:力作用效成的方向和指向; c.力的作用点:力作用的位置。 3、力的表示 力是一矢量,具有大小和方向。在图上用带箭头的有向线段表示,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,有向线段的长度表示力的大小,如图所示。力矢量常用黑体字母F表示。 4、 力的单位 在国际单位制中力的单位为N(牛)或kN(千牛)。 5、标量和矢量 标量,即只考虑大小的量,用普通字母尸、PS等表示力的大小。失量,即考虑大小和方向的量,用黑体字母F、P、S等表示力的矢量,书写时也可在普通字母上方画一箭头来表示矢量,如F产S等。 6、合力与分力 如果一个力系与一个力作用效应相同时,则称这个力是该力系的合力,面力系中的各力都是此合力的分力。把各分力代换成合力的过程,称为力系的合成。把合力代换成几个分力的过程,称为力的分解。 7、二力构件 只在两个力作用下处于平衡的物体,称为二力构件。 工程上,二力杆就是在两个力的作用下保持平衡的刚体,其受力特点就是两个力的方向必在二力作用点的连线上。 二、物体的受力分析与受力图 1、约束与约束力 (1)概念 1)约束:对非自由体的某些位移起限制作用的物体称为约束。 2)约束力:约束对被约束物体的作用力。约束力的方向与约束限制物体运动趋势的方向相反。 (2)常见的约束类型 光滑面约束、柔性约束、光滑铰链约束和固定端约束。 1)光滑面约束的约束力方向:沿接触表面公法线并指向受力物体,作用点即接触点。 2)柔性约束的约束力方向:沿绳索背离物体,作用点即柔性体和物体的连接点。 3)光滑铰链约束的约束力方向:沿铰链转动中心的径向。固定铰链支座的约束力:用过铰链中心的两个互相垂直的分力表示。活动铰链支座的约束力:通过铰链中心且垂直于支承面。 4)固定端约束力:用一个约束力偶和两个正交的力表示。以上约束力方向均为假定,若计算结果为负值,则说明约束力方向与假定方向相反。 2、受力图绘制 1)首先确定研究对象,并画其轮廓简图。 2)画出作用在研究对象上的全部力,先画主动力,再画被动力。 3)注意二力杆与三力平衡汇交原理的应用。 三、力矩与力偶 1、力矩 力矩是力对点的矩。力矩的大小等于该点到力的作用线的垂直距离(d)与该力(F)的天量积。记作:M0(F)=Fd(0点为矩心) 一般规定,使刚体绕矩心逆时针方向转动的力矩为正,反之为负。在国际单位制中,力矩的单位为N·m。 2、合力矩定理 平面汇交力系的合力对于平面内任一点之矩等于力系中所有分力对该点力矩的代数和,即M0(FR )=M0(F1 )+M0 (F2)+…+M0(Fn ) 3、力偶 由两个大小相等、方向相反的平行力组成的力系称为力偶,记作:(F,F'),力偶对物体的转动效果与力矩对物体的转动效果相同。 力的大小(F)与力偶臂(d)的乘积称为力偶矩,记作:M=M(F,F')=Fd力偶的作用效果与力的大小和力偶臂的长度有关,与矩心位置无关。 4、 平面汇交力系与平面平行力系 1、 平面汇交力系 概念：力系中各力作用在同一平面内。且各力的作用线汇交于一点。 性质：对任一点之矩为零。 平衡方程： F合=0 或∑Fx=0、∑Fy=0 常用的研究方法：几何法、解析法 2、平面平行力系 概念：力系中各方作用在同一军面内,且各力的作用线相互平行。 性质：各力的作用线相互平行 平衡方程： （1）一矩式： ∑Fy=0、∑M0（F）=0 （2）二矩式： ∑MA（F）=0、∑MB（F）=0（注意：A、B两点的连线不能与各力的作用线平行） 常用研究方法：解析法 [师生互动] 1.力的三要素有哪些？反映了什么？ 【答案】a.力的大小;力作用效应的强弱; b.力的方向:力作用效成的方向和指向; c.力的作用点:力作用的位置。 2.简述什么标量和矢量，一般用什么来表示？ 【答案】标量,即只考虑大小的量,用普通字母尸、PS等表示力的大小。失量,即考虑大小和方向的量,用黑体字母F、P、S等表示力的矢量,书写时也可在普通字母上方画一箭头来表示矢量,如F产S等。 3.简述二力杆与二力构件之间的区别。 【答案】二力杆指的是只在两端受到两个力作用且处于平衡状态的构件。它可以是直杆，也可以是弯杆。 二力构件是只在两力作用下平衡的刚体，也称为二力体。它的受力与形状无关，只与两力作用点有关，且必定沿两力作用点连线等值、反向。 4.什么是力矩与力偶。 【答案】力矩是力对点的矩。力矩的大小等于该点到力的作用线的垂直距离(d)与该力(F)的天量积。 由两个大小相等、方向相反的平行力组成的力系称为力偶,记作:(F,F'),力偶对物体的转动效果与力矩对物体的转动效果相同。 5.平面汇交力系与平面平行力系有什么区别？ 【答案】平面汇交力系（1）概念：力系中各力作用在同一平面内。且各力的作用线汇交于一点。 （2）性质：对任一点之矩为零。 平面平行力系（1）概念：力系中各方作用在同一军面内,且各力的作用线相互平行。 （2） 性质：各力的作用线相互平行 [概念强化] 1、（单项选择题）地面对电线杆的约束属于（ ） A. 铰徒约来 B. 光滑面约束 C. 柔性约束 D. 固定端约束 【答案】D 2、 （单项选择题）如图所示的平面结构中,CD杆不属于二力杆的是（ ） 【答案】A 3、 （填空题）力的_____、_____和_____称为力的三要素,力是_____量。 【答案】大小 方向 作用点 矢 4.（填空题）能使物体产生运动趋势或运动的力称为_____,而阻碍物体运动趋势或运动的力称为______。 【答案】主动力 约束力 5. （填空题）平面汇交力系平衡的充分必要条件是该力系的合力大小等于_____。 【答案】0 6.（简述与计算题）如图所示,在固定环上套有三根绳索,它们分别受拉力F=30N,F,=60N,F=150N作用。试求作用于环上的合力。 【答案】165 N,合力位于第一象限逆时针偏角的正切值为 0. 291,作用点在各力的汇交点上 [解析]选取坐标系 Oxy 如题图所示，应用合力投影定理分别计算各力在两个坐标轴上投影的代数和。 = + + = 0 + cos + cos N N N 合力的大小N=165 N, 合力的方向 tan , 因为 与 均为正值，所以合力位于第一象限并通过各力的汇交点 。 [高考模拟] 1.（单项选择题）下列关于作用力和反作用力的说法中正确的是（ ） A.一个作用力和它的反作用力的合力等于零 B.作用力和反作用力可以是不同性质的力 C.作用力和反作用力同时产生，同时消失 D.只有两个物体处于相对静止时,它们之间的作用力和反作用力的大小才相等 【答案】C 2. （单项选择题）（ ） A. F1＜F2 B. F1=F2 C. 不一定相等 D. F1＞F2 【答案】C 3.（单项选择题）一个力对某点的力矩不为零的条件是（ ） A. 力不等手零,且力的作用线不通过矩心 B. 力的作用线不通过矩心 C. 力不等于零 D. 以上均不是 【答案】A 4.（单项选择题）若某平面一般力系与某平面力偶系等效,则此平面一般力系向平面内任一点简化后是（ ） A.一个力 C.一个力矩 B.一个力与一个力偶 D.一个力偶 【答案】D 5.（单项选择题）当刚体受三个力作用而处于平衡状态时,若其中两个力的作用线汇交于一点,则第三个力的作用线（ ） A. 不一定交于同一点 B. 必交于同一点,但三个力的作用线不在同一平面内 C. 只要交于同一点即可 D. 必交于同一点,且三个力的作用线在同一平面内 【答案】D 6. （单项选择题）如图,用扳手紧固螺母,若F=500N,a=30°,则力矩M(F)为______N.m。（ ） A.125 B.250 C. -250 D.-125 【答案】D 7. （单项选择题）下列力系中不一定属于平面力系的是（ ） A. 平衡力系 B. 平面汇交力系 C. 平面平行力系 D.平面力偶系 【答案】A 8. （单项选择题）在如图所示的各组力偶中,等效力偶是（ ） A. 图（a） B. 图（b） C.图（c） D.都不是 【答案】C 9. （双项选择题）下列关于受力图画法的描述中正确的是（ ） A. 需画出作用在研究对象上的约束力 B. 无须进行受力分析,只要直接将所有力画在图上即可 C. 只需画出作用在研究对象上的主动力 D. 确定研究对象,然后把研究对象的全部作用力用简图形式画出来 【答案】AD 10.（填空题）若平面力系中各力的作用线都汇交于一点,则该力系称为______ 。 【答案】平面汇交力系 11.（填空题）常采用_____法、_____法研究平面汇交力系的合成与平衡问题。 【答案】几何 解析 12.（填空题）力矩为零的两种情况是_________________和__________________。 【答案】力等于0 力的作用线通过矩心 13.(简述与计算题）什么是受力图? 【答案】将研究的物体从周围物体中分离出来,并用简明图形表示出其所受的全部作用力,这种表示物体受力情况的图形称为受力图。 14.(简述与计算题）汇交于同一点的三个力一定平衡吗?什么是三力平衡汇交定理? 【答案】汇交于同一点的三个力并不一定平衡,需要三个力的作用线在同一早面内且大小及方向合适。 三力平衡汇交定理是指,当刚体受三个力作用而处于平衡状态时,此三个力的作用线必定汇交于一点,且三个力的作用线在同一平面内。 15.（作图题）试用图表示大小为4 kN,与水平方向夹角为 45°的力。 【答案】 [课堂练习] 1. (单项选择题）将作用于物体上A点的力平移到物体上的另一点A’,而不改变其作用效应,下列对于附加力偶矩的说法中正确的是（ ） A. 大小和正负号均与 A'点无关 B. 大小和正负号均与A'点有关 C. 大小与A'点有关,正负号与A' 无关 D. 大小与A' 点无关,正负号与A'有关 【答案】B 2. (单项选择题）如图所示,可替代固定端A的约束的是（ ） A. 约束力下FA 和力矩MA(F) B. 约桌力FA C. 约束力FA,和约束力偶 M D. 以上均不对 【答案】C 3.(单项选择题）平面一般力系二矩式Fx=0,MA(F)=0,∑MB(F)=0,应满足A.B两点连线不能与______垂直。 A. x轴 B. x轴和y轴 C. y轴 D. 以上均不对 【答案】A 4.（填空题）用解析法求解平面汇交力系平衡问题的步骤:(1)确定_______,单独画出其简图;(2)进行________,画出研究对象全部的已知力和未知力,并设定未知力的方向;(3)选取合适的________，计算各力的投影;(4)________,解出未知量。 【答案】研究对象 受力分析 坐标系 列平衡方程 5. （填空题）_______和_______都是平面一般力系的特例,都只有两个平衡方程。 【答案】平面平行力系 平面汇交力系 6. （作图题）如图(a)所示结构的受力图是否如图(b)所示。若有误,请在图中改正。 【答案】  [课堂小结] 1、力的基本性质 2、杆件的受力分析、绘制杆件受力图 3、力矩、力偶 4、平面汇交力系与平面平行力系的平衡方程及其应用 学科网（北京）股份有限公司 $$