第5练 静力学基础 江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练的第5练，内容涵盖1-1 静力学基础。 江苏省（职教高考）机械类 一课一练 《机械基础》（高教版·第3版） 第5练 模块1 构件的静力分析 第1节 静力学基础 一、单项选择题 1．一名结构工程师在设计钢架连接节点时，需要分析各杆件的受力状态。力对物体的作用效果取决于力的三个要素，下列选项中完整描述这三个要素的是（ ） A．力的大小、力的方向和作用点 B．力的大小、力的方向和力的单位 C．力的大小、力的性质和力的作用线 D．力的方向、力的作用点和力的性质 2．在分析起重机吊臂的受力时，工程师将吊臂两端受到的约束力简化为光滑圆柱铰链约束。这种约束的特点是：被约束物体只能绕铰链轴线转动，而不能沿约束面的法线方向移动。该约束产生的约束反力方向为（ ） A．只能沿铰链轴线方向，约束轴向移动 B．沿接触面的切线方向，约束切向滑动 C．通过铰链中心且垂直于铰链轴线，方向取决于主动力 D．始终垂直向上，与物体重力方向相反 3．在静力学分析中，作用力与反作用力定律和一对平衡力是两个容易混淆的概念。两者最本质的区别在于（ ） A．作用力与反作用力大小相等，平衡力大小不一定相等 B．作用力与反作用力分别作用在两个物体上，平衡力作用在同一物体上 C．作用力与反作用力方向相反，平衡力方向相同 D．作用力与反作用力同时产生，平衡力先后产生 4．在对一个物体进行受力分析时，正确的分析步骤是：首先确定分析对象并将其隔离，然后依次分析该物体所受的各力。下列力中，在画受力图时不需要画出的是（ ） A．物体所受到的重力 B．其他物体对该物体施加的主动力 C．约束对该物体产生的约束反力 D．该物体对其他物体施加的作用力 5．在分析一个用绳索悬挂在天花板上的重物时，绳索对重物的拉力与重物对绳索的拉力是一对作用力与反作用力。如果绳索能承受的最大拉力为800N，重物的重量为600N，则以下说法正确的是（ ） A．重物受到的重力与绳索的拉力构成一对平衡力，它们大小相等方向相反 B．重物对绳索的拉力大于绳索对重物的拉力，因为重物是施力物体 C．绳索拉重物的力与重物拉绳索的力大小都等于600N，它们是一对平衡力 D．重物受到的重力与绳索拉力平衡，而重物拉绳索的力与绳索拉重物的力是作用力与反作用力 6．在对一个由多个构件组成的机构进行受力分析时，需要将构件之间的相互作用力正确地表达。光滑接触面约束产生的约束反力，其方向特征为（ ） A．沿接触面的切线方向，阻止物体相对滑动 B．沿接触面的法线方向，指向被约束物体 C．与接触面成45度角，既阻碍法向位移又阻碍切向滑动 D．方向不能确定，需根据物体的运动趋势判断 二、填空题 7．静力学中常见的约束类型有：被约束物体只能沿支承面法线方向移动、不能沿切线方向滑动的称为____约束；允许被约束物体绕轴线转动但不能沿径向移动的称为____铰链约束；既能限制径向移动又能限制轴向移动的称为____铰链约束。 8．对物体进行受力分析时的一般步骤为：首先明确____对象，将其从周围物体中____出来单独画出；然后画出作用在该对象上的全部____力（如重力、已知载荷等）；最后根据约束类型逐个画出各____处的约束____力。 三、问答题 9．二力平衡条件与作用力与反作用力定律都涉及"大小相等、方向相反、作用在同一直线上"，但二者有本质区别。请分别说明两个原理的具体内容，并从作用对象、力的性质和应用场景三个方面对比两者的不同。 10．在工程结构中，"二力构件"是一个重要的受力分析概念。一根直杆两端通过光滑圆柱铰链与其他构件连接，且杆中间无任何外力作用，则该杆称为二力构件。请回答：（1）二力构件上的两个力必须满足什么条件才能使构件平衡？（2）为什么二力构件的约束反力方向必然沿着两端铰链中心的连线？（3）在受力分析时正确识别二力构件有什么作用？请结合一台剪板机的连杆机构说明其工程意义。 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 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练的第5练，内容涵盖1-1 静力学基础。 江苏省（职教高考）机械类 一课一练 《机械基础》（高教版·第3版） 第5练 模块1 构件的静力分析 第1节 静力学基础 一、单项选择题 1．一名结构工程师在设计钢架连接节点时，需要分析各杆件的受力状态。力对物体的作用效果取决于力的三个要素，下列选项中完整描述这三个要素的是（ ） A．力的大小、力的方向和作用点 B．力的大小、力的方向和力的单位 C．力的大小、力的性质和力的作用线 D．力的方向、力的作用点和力的性质 【答案】A 【解析】力的三要素是力的大小、方向和作用点（或作用线）。改变其中任何一个要素，力的作用效果都会改变。力的单位（如牛顿）是度量力大小的尺度而非要素本身，力的性质（如拉力或压力）是由力的方向和作用点决定的而非独立要素。 2．在分析起重机吊臂的受力时，工程师将吊臂两端受到的约束力简化为光滑圆柱铰链约束。这种约束的特点是：被约束物体只能绕铰链轴线转动，而不能沿约束面的法线方向移动。该约束产生的约束反力方向为（ ） A．只能沿铰链轴线方向，约束轴向移动 B．沿接触面的切线方向，约束切向滑动 C．通过铰链中心且垂直于铰链轴线，方向取决于主动力 D．始终垂直向上，与物体重力方向相反 【答案】C 【解析】光滑圆柱铰链约束（如轴承、铰链）允许被约束物体绕轴线转动，约束反力通过铰链中心且垂直于轴线，在垂直于轴线的平面内方向取决于主动力的方向和大小。它不是固定方向，也不能约束轴向移动（需另加止推结构）。 3．在静力学分析中，作用力与反作用力定律和一对平衡力是两个容易混淆的概念。两者最本质的区别在于（ ） A．作用力与反作用力大小相等，平衡力大小不一定相等 B．作用力与反作用力分别作用在两个物体上，平衡力作用在同一物体上 C．作用力与反作用力方向相反，平衡力方向相同 D．作用力与反作用力同时产生，平衡力先后产生 【答案】B 【解析】作用力与反作用力是分别作用在两个不同物体上的一对力（如手推墙，手对墙的力和墙对手的力），遵循牛顿第三定律。二力平衡是指作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，使物体保持平衡状态。两者最大的区别是作用对象不同。 4．在对一个物体进行受力分析时，正确的分析步骤是：首先确定分析对象并将其隔离，然后依次分析该物体所受的各力。下列力中，在画受力图时不需要画出的是（ ） A．物体所受到的重力 B．其他物体对该物体施加的主动力 C．约束对该物体产生的约束反力 D．该物体对其他物体施加的作用力 【答案】D 【解析】受力图只画出研究对象（隔离体）所受的全部外力，包括主动力（如重力、载荷）和约束反力。研究对象对其他物体施加的力不属于研究对象所受的力，不应画在受力图中。这是受力分析中最容易出错的地方——混淆"谁对谁"的力。 5．在分析一个用绳索悬挂在天花板上的重物时，绳索对重物的拉力与重物对绳索的拉力是一对作用力与反作用力。如果绳索能承受的最大拉力为800N，重物的重量为600N，则以下说法正确的是（ ） A．重物受到的重力与绳索的拉力构成一对平衡力，它们大小相等方向相反 B．重物对绳索的拉力大于绳索对重物的拉力，因为重物是施力物体 C．绳索拉重物的力与重物拉绳索的力大小都等于600N，它们是一对平衡力 D．重物受到的重力与绳索拉力平衡，而重物拉绳索的力与绳索拉重物的力是作用力与反作用力 【答案】D 【解析】该问题中涉及两对力：一对是作用在同一物体（重物）上的重力与绳索拉力，它们大小相等方向相反，使重物平衡；另一对是分别作用在绳索和重物上的拉力，是一对作用力与反作用力，总是大小相等方向相反但作用在不同物体上。 6．在对一个由多个构件组成的机构进行受力分析时，需要将构件之间的相互作用力正确地表达。光滑接触面约束产生的约束反力，其方向特征为（ ） A．沿接触面的切线方向，阻止物体相对滑动 B．沿接触面的法线方向，指向被约束物体 C．与接触面成45度角，既阻碍法向位移又阻碍切向滑动 D．方向不能确定，需根据物体的运动趋势判断 【答案】B 【解析】光滑接触面（光滑面约束）忽略了摩擦力，只能提供法向支撑力，约束反力沿接触面的公法线方向且指向被约束物体。这是最基础的约束类型之一，其方向是确定的（沿法线），不是沿切线（那是摩擦力方向），也不是变化的。 二、填空题 7．静力学中常见的约束类型有：被约束物体只能沿支承面法线方向移动、不能沿切线方向滑动的称为____约束；允许被约束物体绕轴线转动但不能沿径向移动的称为____铰链约束；既能限制径向移动又能限制轴向移动的称为____铰链约束。 【答案】光滑面；圆柱；固定 【解析】光滑面约束——约束反力沿接触面法线方向指向被约束物体；圆柱铰链约束（如轴承）——约束反力通过铰链中心垂直于轴线，不能限制轴向位移；固定铰链约束——在圆柱铰链基础上增加轴向止推结构，空间上完全限制移动。 8．对物体进行受力分析时的一般步骤为：首先明确____对象，将其从周围物体中____出来单独画出；然后画出作用在该对象上的全部____力（如重力、已知载荷等）；最后根据约束类型逐个画出各____处的约束____力。 【答案】研究；隔离；主动；约束；反 【解析】受力分析是静力学的基础，正确画出受力图是解决静力学问题的前提。关键步骤：确定研究对象→解除约束代之以约束反力→画出主动力→标注各力符号。注意不能多画也不能漏画，每一个约束反力都要与约束类型对应。 三、问答题 9．二力平衡条件与作用力与反作用力定律都涉及"大小相等、方向相反、作用在同一直线上"，但二者有本质区别。请分别说明两个原理的具体内容，并从作用对象、力的性质和应用场景三个方面对比两者的不同。 【答案】（1）二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反且作用在同一直线上，则这两个力相互平衡，物体处于平衡状态。（2）作用力与反作用力定律（牛顿第三定律）：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上，且分别作用在两个不同的物体上。（3）两者区别：作用对象不同——平衡力作用在同一物体上，作用力与反作用力分别作用在两个物体上；力的性质不同——平衡力可以是不同性质的力（如重力和支持力），作用力与反作用力必须是同种性质的力（如都是弹力）；应用场景不同——二力平衡用于判断单个物体是否平衡，作用力与反作用力用于分析物体间的相互作用关系。 【解析】区分二力平衡和作用力与反作用力是学习静力学的基础。简单判断方法：看两个力是否作用在同一个物体上——是则为平衡问题，否则为作用力与反作用力问题。 10．在工程结构中，"二力构件"是一个重要的受力分析概念。一根直杆两端通过光滑圆柱铰链与其他构件连接，且杆中间无任何外力作用，则该杆称为二力构件。请回答：（1）二力构件上的两个力必须满足什么条件才能使构件平衡？（2）为什么二力构件的约束反力方向必然沿着两端铰链中心的连线？（3）在受力分析时正确识别二力构件有什么作用？请结合一台剪板机的连杆机构说明其工程意义。 【答案】（1）二力构件上的两个力必须满足二力平衡条件：大小相等、方向相反、作用在同一直线上。这两个力作用在两个铰链中心处，使构件处于平衡状态。（2）二力构件中间无其他外力，仅有两端铰链处受力的作用。根据二力平衡条件，两力必须共线。由于两力分别通过各自的铰链中心，因此这两力的作用线必然与两个铰链中心的连线重合。即约束反力方向必然沿连线方向。若方向不沿连线，则无法满足二力平衡条件。（3）正确识别二力构件的作用：其一，可确定约束反力的作用线方向（已知沿铰链连线），减少未知量个数，简化受力分析；其二，将二力构件作为"传力构件"分析，可知其对相连构件的作用力也沿铰链连线方向。工程实例：剪板机中的连杆机构，连杆两端与曲柄和摆杆通过铰链连接，中间无其他外力。分析时识别连杆为二力构件，可直接确定其对曲柄和摆杆的作用力方向（沿连杆两端铰链连线），无需考虑其他未知方向，大大简化了整机受力分析过程。 【解析】二力构件是静力学受力分析的简化工具。识别一个构件是否为二力构件的关键条件：两端铰链连接、中间不受外力（自重忽略）。此时构件受力简化为两个沿铰链连线方向的力，将约束反力方向的不确定性消除，使受力分析从繁化简。这是"概念驱动简化"的典型工程思维。 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 学科网（北京）股份有限公司 $