1.1 力的概念与基本性质（课件）《机械基础》（多学时）同步精品课堂（高教版·第3版）

《机械基础》高等教育出版社·第3版 同步精品课程——中职专业课 第一章 力系与平衡 第一节 力的概念与基本性质 （第1课时） 学习目标 第一章 力系与平衡 掌握力的概念。 知识目标 能够学会力的基本性质和规则，判断力的方向。 能力目标 能够结合本节课所学知识，增强动手能 力和解决问题的能力。 情感目标 机场候机大厅的屋架 案例引入 01 在工程建设中，各种复杂的结构层出不穷。从机场候机大厅等大型公共场所的屋架,到大跨度的公路铁路两用桥梁。 机场候机大厅的屋架 公路铁路两用桥梁 机场候机大厅的屋架 案例引入 01 从高层建筑工地, 到智能制造车间,无不应用到力系与平衡的知识 高层建筑工地 智能制造车间 机场候机大厅的屋架 案例引入 01 进入新时代，我国高速公路网和高速铁路网的延伸、和谐号和复兴号高速列车的奔驰、刷新纪录的一座座特大型桥梁的架设、 C919大型客机实现商飞、北斗卫星导航系统的组网、超大型货轮和邮轮的下水、载人潜水器的极限深潜、北京大兴国际机场的建造……这些中国制造和中国建造的杰出成就都是运 用力系与平衡原理的经典范例。 机场候机大厅的屋架 案例引入 01 载人潜水器的极限深潜、北京大兴国际机场的建造…… 机场候机大厅的屋架 案例引入 01 力系是指作用在物体上的一组力。平衡是指物体相对于地球处于静止或做匀速直线运动的状态，是机械运动的一种特殊形式。 机场候机大厅的屋架 案例引入 01 巧妙地机械结构 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 当物体受到外力作用时会发生什么情况呢? ①保持平衡 即保持静止状态或做匀速直线运动 即由静变动，由动变静，或由慢到快，由快到慢，或改变运动方向 甚至发生破坏。了解力学知识，有助于正确使用机械，避免生产事故发生。 ②改变运动状态 ③产生变形 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一 、力的概念 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，它们称为力的三要素。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。 如图所示，用力F 推一物体，如果力的大小不同、作用点不同、方向不同，就会产生不同的作用效应。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 一 、力的概念 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。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二 、力的基本性质 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。 1.作用与反作用定律 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二 、力的基本性质 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。 2. 二力平衡公理 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二 、力的基本性质 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。因此，作用于刚体上的力的三要素可以表述为大小、方向和作用线。 3. 力的可传性 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二 、力的基本性质 作用在物体上同一点的两个力，其合力也作用在该点，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。 4. 力的平行四边形定则 如图所示，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F₁、F₂, 各分力与合力F 作用于同一点。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二 、力的基本性质 作用在物体上同一点的两个力，其合力也作用在该点，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。 4. 力的平行四边形定则 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 所示。 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二 、力的基本性质 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。如图所示，若将力F 沿 x、y 轴方向分解，则得两分力F₂、Fy。α 是 力 F 与 x 轴正向间的夹角。 4. 力的平行四边形定则 力F 在x轴上的分力大小：Fx=Fcosa 力F 在y轴上的分力大小：Fy=Fsina https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二 、力的基本性质 力的分力是矢量，它的符号规定如下：若沿坐标轴的分力的指向与坐标轴正向一致，则此分力为正值，反之则为负值。 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。 4. 力的平行四边形定则 https://www.vcg.com/creative/1https://vcg02.cfp.cn/creative/vcg/800/new/VCG211556856698.gif556856698.html 新知学习 02 二 、力的基本性质 例：如图所示，物体重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。 4. 力的平行四边形定则 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，如图所示，该力的平行四边形为矩形。 G 沿平行于斜面方向的分力具有使物体下滑的作用，其大小为 F1=Gsinα G 沿垂直于斜面方向的分力具有正压力作用，其大小为 F2=Gcosα 分力的指向如图所示。 显然 ，F1是驱动力，在物体质量一定时，斜面倾角α越大，驱动力F1 就越大。 课堂小结 04 一 、力的概念 二 、力的基本性质 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。 1.作用与反作用定律 2. 二力平衡公理 3. 力的可传性 4. 力的平行四边形定则 小试牛刀 当物体受到外力作用时，以下哪种情况不可能发生？ A. 保持静止状态或匀速直线运动 B. 突然消失 C. 改变运动状态 D. 产生变形或破坏 答案：B 解析：物体受外力作用时，根据牛顿第一定律，可能保持平衡（A）、改变运动状态（C）或产生变形（D）。但物体本身不会“消失”，因此B选项不符合物理规律。 小试牛刀 力的三要素不包括以下哪一项？ A. 大小 B. 方向 C. 作用时间 D. 作用点 答案：C 解析：力的三要素是大小、方向和作用点（ABD）。作用时间可能影响力的累积效应（如冲量），但不属于力的三要素。 小试牛刀 若力的三要素中任意一个改变，以下说法正确的是？ A. 仅影响力的大小 B. 可能改变力的作用效应 C. 不影响物体运动状态 D. 仅改变力的方向 答案：B 解析：力的三要素中任一改变（如方向或作用点），都会直接影响力的作用效应（如运动状态或变形），因此B正确。 小试牛刀 关于力的矢量表示，以下描述错误的是？ A. 用带箭头的有向线段表示 B. 线段长度与力的大小成比例 C. 箭头方向表示力的方向 D. 黑体字F表示力的大小 答案：D 解析：黑体字F表示力矢量（含大小和方向），非黑体字F仅表示力的大小，因此D选项混淆了两者。 小试牛刀 物体从静止变为匀速直线运动，说明外力使其？ A. 保持平衡 B. 改变运动状态 C. 产生变形 D. 破坏原有结构 答案：B 解析：静止→匀速直线运动属于运动状态的改变（速度从0变为非0），符合选项B的描述。 小试牛刀 国际单位制中，力的单位是？ A. kg B. N或kN C. m/s D. J 答案：B 解析：力的国际单位是牛顿（N）或千牛顿（kN），kg是质量单位，m/s是速度单位，J是能量单位。 小试牛刀 以下哪种情况属于力使物体产生变形？ A. 足球被踢飞 B. 弹簧被拉伸 C. 汽车匀速行驶 D. 书本静止在桌面 答案：B 解析：弹簧被拉伸是力导致形变的典型例子（B）。A是运动状态改变，C和D属于平衡状态。 小试牛刀 若力的方向反向，但大小和作用点不变，以下可能发生的效应是？ A. 物体运动方向相反 B. 物体质量增加 C. 物体突然消失 D. 物体颜色改变 答案：A 解析：力的方向反向会直接导致物体加速度方向相反（如刹车或反向运动），而质量、存在性和颜色与力的方向无关。 作业布置 04 1. 简述作用与反作用定律。 2. 简述二力平衡公理。 3. 简述力的平行四边形定则。 感谢观看 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$