专题一 力和受力图（教案）-浙江省职教高考《建筑力学与结构平法识别图》(高教版）专题复习讲练测

专题一 力和受力图（教案）-《建筑力学与结构平法识别图》高教版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1.理解力的概念和力的两种作用效果。 2.掌握静力学公理包含的内容。 3.能够识别约束种类，画出常见约束的约束力示意图。 4.理解受力图概念，熟练画出单个物体的受力图。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、力的三要素 由实践可知,力对物体的作用效果取决于力的大小、力的方向和力的作用点三个要素。力的大小是指物体间相互作用的强弱程度，力大则对物体的作用效果也大，力小则作用效果也小。力的大小可以用测力器测定。在国际单位制中，力的度量单位是N(牛)和 kN(千牛)。 二、静力学公理 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,它是研究力系平衡条件的基础。 1.平衡的概念 物体的平衡状态是指物体相对于地球保持静止或作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等,它们相对于地球都处于平衡状态。 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。 2.二力平衡公理 此时缸只受到两个力的作用:一个是缸的重力W，一个是头顶对缸的支撑力FN。杂技演员随着缸的不断晃动,不时变换身体的位置,其目的就是始终使缸的重力W的作用线与头顶对缸的支承力FN的作用线重合,以保持缸的相对平衡。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(图1-6)应满足的条件。 3.作用与反作用力公理 因为力是物体间的相互作用,那么,在甲物体对乙物体作用一个力的同时,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使自身产生向前运动。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1-8)。 4.平行四边形法则 重量为W的物体,用一根绳悬挂(图1-11a)或者用两根绳悬挂(图1-11b),都能使重物处于平衡状态。因此,一个力Fr对物体产生的作用效果,相当于两个力F1、F₂共同对物体产生的作用效果。把力FR称为力F、F2的合力，而把力F、F2称为力F的两个分力。 交于一点的两个力的合力,由力的平行四边形法则来确定:作用于物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力,合力的作用点也在该点,合力的大小和方向用以两分力为邻边所构成的平行四边形的对角线表示。 如图1-12a所示,设两个力F和F2作用于物体上的同一点A,它们的合力由线段 AB、AC为邻边的平行四边形的对角线AD确定,FR是F、F₂的合力。 三、几种常见的约束及其约束力 1.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。图1-15和图1-16中的绳索分别为所吊灯笼和物体的约束。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,常用字母FT表示。 2.光滑接触面约束 当物体在接触处的摩擦力很小,可以略去不计时，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,指向被约束的物体,常用字母F、表示,如图1-17和图1-18所示。 3.链杆约束 直杆AB只能限制横杆BC沿杆AB轴线方向的运动,而不能限制其他方向的运动。在力学中把不计自重并两端用光滑销钉与物体相连的直杆称为链杆。 图1-19a、b中的杆AB即可视为链杆。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，指向不定。图1-19c中的FRB是杆AB作用于水平横杆 BC的约束力。链杆约束的简图及约束力如图1-19d、e所示,其约束力常用字母F表示。 四、受力图的概念 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,梁支承在柱子上,柱子支承在基础上,形成了房屋的传力系统。因此,进行受力分析前必须要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。 五、绘制物体受力图的方法 在画物体受力图之前,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是研究对象的约束,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。经过这样的分析以后，就可画出物体的受力图,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。绘制物体受力图的思路与注意点归纳如下: [真题练讲] 1.（2021年浙江省统一考试）下列说法正确的是( )。 (1)嵌入墙内的雨篷根部属于固定端支座 (2)门上的合页属于链杆约束 (3)梯子搁在墙上属于可动铰支座 (4)吊车上的绳子属于柔体约束 A.(1)(2) B.(2)(3) C.(3)(4) D.(1)(4) 答案：D 解析：嵌入墙内的雨篷根部不能移动也不能转动，属于固定端支座，该说法正确；吊车上的绳子只能承受拉力，属于柔体约束，该说法正确，故选D。 2.（2023年浙江省统一考试）作用于同一点的两个力,大小分别为10kN和15kN,则其合力大小可能是( )。 A.0 B.4 kN C.20kN D.30 kN 答案：C 解析：两个力作用于同一点时，其合力大小范围为：|F1-F2|≤F 合≤F1+F2。首先确定两力之差的绝对值：15kN 和 10kN 两力之差的绝对值为 | 15 - 10| = 5kN。然后确定两力之和：15kN 和 10kN 两力之和为 15 + 10 = 25kN。所以合力大小范围是 5kN≤F 合≤25kN。 3.（2020年四川省统一考试）约束对被约束物体的作用力称为( )。 A.平衡力 B.主动力 C.反作用力 D.约束力 答案：D 解析：约束对被约束物体的作用力称为约束力。 4.（2022年浙江省统一考试）人拉车前进时,人拉车的力与车拉人的力的大小关系为( )。 A.前者大于后者 B.前者小于后者 C.相等 D.可大可小 答案：C 解析：人拉车前进时，人拉车的力与车拉人的力是一对作用力与反作用力。根据作用与反作用公理，两物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在两个物体上。所以人拉车的力与车拉人的力大小相等。 5.（2021年江苏省统一考试）三个力F1、F2、F3的大小均不为零,其中F1、F2的作用线在同一直线上,则物体处在( )状态。 A.平衡 B.不平衡 C.可能平衡,也可能不平衡 D.以上说法都不对 答案：B 解析：若三个力F1、F2、F3的大小均不为零,其中F1、F2的作用线在同一直线上,则物体处在不平衡状态。 [限时练讲] 1.约束力中含有力偶的约束为( )。 A.可动铰支座 B.固定端支座 C.固定铰支座 D.圆柱铰链约束 答案：B 解析：固定端支座的约束力有水平和竖直方向的力以及一个约束反力偶。 2.根据“力是物体间的相互作用”,下列有关受力物体和施力物体的说法正确的是( )。 A.前一个物体是受力物体,后一个物体是施力物体 B.前一个物体是施力物体,后一个物体是受力物体 C.根据研究对象才能确定两个物体中哪一个是施力物体或受力物体 D.力是由施力物体产生的,受力物体接受 答案：C 解析：力是物体间的相互作用，施力物体和受力物体是同时存在的，且对于同一个力而言，这两个角色是相对的，具体哪个是施力物体哪个是受力物体要根据研究对象来确定。 3.体育课上,某同学用力举起杠铃。下列说法正确的是( )。 A.手举杠铃的力等于杠铃对手的压力,这两个力为一对平衡力 B.手举杠铃的力等于杠铃对手的压力,这两个力为一对作用力与反作用力 C.手举杠铃的力大于杠铃对手的压力,所以可将杠铃举起 D.手举杠铃的力小于杠铃对手的压力,所以可将杠铃举起 答案：B 解析：手举杠铃时，手对杠铃的力和杠铃对手的力是一对作用力与反作用力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，分别作用在两个物体上。 4.下列关于力的说法正确的是( )。 A.两个力只要大小相等就会对物体产生相同的作用效果 B.力是一个既有大小又有方向的矢量 C.力的三要素是力的大小、方向、作用线 D.作用力与反作用力是一个平衡力系 答案：B 解析：力是一个既有大小又有方向的矢量，B项正确 5.下列约束中,约束力的作用线不能确定的是( )。 A.链杆约束 B.柔体约束 C.光滑接触面约束 D.固定铰支座 答案：D 解析：固定铰支座的约束力通常用两个正交分力表示，其作用线不能确定具体的位置，只能确定方向。 6.链杆约束对它所约束的物体的约束力( ),作用在物体上。 A.垂直于支承面方向 B.沿链杆轴线方向,指向不定 C.沿链杆轴线方向,且指向被约束物体 D.沿链杆轴线方向,且背离被约束物体 答案：B 解析：链杆约束是两端用铰链与其他物体连接而中间不受力的刚性直杆。链杆约束对它所约束的物体的约束力沿链杆轴线方向，指向不定。 7.物体在外力作用下保持平衡,以下说法中错误的是( )。 A.物体在大小相等、方向相反且沿同一直线作用的两个外力作用下必平衡 B.物体在作用力与反作用力作用下必平衡 C.物体做匀速直线运动时必定平衡 D.物体处于静止状态时必定平衡 答案：B 解析：作用力与反作用力是作用在两个不同的物体上，不能使一个物体平衡，B项错误。 8. 答案： 9. 答案： 10. 答案： 11. 答案： 12. 答案： [学法建议] 重点复习知识点： 1. 力的定义 ：力都是一个物体对另一个物体的作用,力存在于两个物体之间。力都是成对出现的。 2. 力的三要素 ：力的大小、方向和作用点是力的三要素。力的大小是指物体间相互作用的强弱程度,力的方向是指力作用的方位和指向,力的作用点是指力对物体作用的位置。 3. 作用力与反作用力公理 ：作用力与反作用力总是同时存在的,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。这个公理揭示了物体间相互作用的关系,是物体间受力分析的基础。 4. 约束与约束力：约束——限制物体运动的物体；约束力——约束对被约束物体的作用力。约束力是被动力,其方向总是与约束所能限制的运动方向相反。 请同学们多结合实际操作，加深对理论知识的理解；操作需要反复练习，加深记忆；要注意安全，避免发生意外。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$