资源简介

模块一 力系与平衡
1.1力的概念与基本性质 1.2力矩、力偶与力的平移
【章节名称】
力的概念与基本性质 力矩、力偶和力的平移。
【教学目标】
一、知识目标
1.熟悉力的概念、性质；
2.理解力矩、力偶和力的平移。
二、能力目标
能区别力矩和力偶，会作力的平移。
三、素质目标
1.了解力的概念，掌握力的性质；
2.了解力矩和力偶的不同点。
四、教学要求
1.初步了解力的概念、性质。
2.能准确计算力矩和力偶的值，会作力的平移。
【教学重点】
1.力的概念、性质；
2.区分力矩和力偶的不同。
【难点分析】
力的平移
【教学方法】
讲练法。
【教学资源】
机械基础在线开放课程．“中国职教MOOC”频道，高等教育出版社。
【教学安排】
3学时（135分钟）
【教学过程】
一、导入新课
从日常生活实例入手，说明力的概念和性质。
二、新课教学
（一）力的概念
1.力的定义
力是物体相互间的机械作用，其作用结果使物体的形状和运动状态发生改变。
说明：力的效应分外效应—改变物体运动状态的效应。内效应—引起物体变形的效应。
2.力的三要素
力的大小、方向、作用点（线）。
3.力的表示法
力是矢量，用数学上的矢量记号来表示。
4.力的单位
在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)
1 N= 1公斤 米/秒2（kg m/s2 )。
启发教学：
哪一种正确？ 注意区别矢量与标量。
（二）力的基本性质
公理一 (二力平衡公理)
要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，必须也只须这两个力大小相等、方向相反、沿同一直线作用。
二力构件—不计自重只在两点受力而处于平衡的构件。与构件形状无关。
设问：
能不能在曲杆的A、B两点上施加二力，使曲杆处于平衡状态？
公理二 (力平行四边形公理)
作用于物体上任一点的两个力可合成为作用于同一点的一个力，即合力。合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。
(
A
F
1
F
2
F
R
)
矢量表达式：
课堂讨论：
分析下列哪种表达式正确？
公理三 (加减平衡力系公理)
可以在作用于刚体的任何一个力系上加上或去掉几个互成平衡的力，而不改变原力系对刚体的作用。
推论 (力在刚体上的可传性)
作用于刚体上的力，其作用点可以沿作用线在该刚体内前后任意移动，而不改变它对该刚体的作用。
(
F
2
F
1
) (
F
A
B
) (
F
A
B
) (
F
1
A
B
)
F1 = －F2= F
要点：
力不能移出作用线以外；
力不能移出刚体外。
启发教学：
为什么说二力平衡条件、加减平衡力系原理和力的可传性等都只适用于刚体？
公理四 (作用和反作用公理)
任何两个物体相互作用的力，总是大小相等，作用线相同，但指向相反，并同时分别作用于这两个物体上。
（三）力矩
1.力矩的概念
力的大小F与力臂d的乘积称为力矩。
规定：力使物体绕矩心逆转为正；顺转负。
要点:
力过矩心，力矩为零。
力为零，力矩为零。
力沿力线在刚体内移动，力矩不变。
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所有各力对该点之矩的代数和。
讨论：
根据合力矩定理推出：“力偶对任一点的矩等于零’,错在哪里？
合力矩定理指出：“合力对点之矩等于各分力对同一点之矩的代数和”，因为“力偶无合力”，所以力偶对一点之矩必等于零。
（四）力偶
1.力偶的概念
等值、反向的两个平行力构成力偶。
2.力偶三要素
力偶矩的大小、转向、力偶作用面称为力偶三要素。
说明：力、力偶为静力学两个基本物理量。
3。力偶矩
规定：逆时针转向的力偶矩为正，顺转为负。
4.力偶性质
力偶无矩心；
力偶无合力；
等效力偶可以互换。
讨论：
图中力的单位是N，长度单位是cm。试分析图示四个力偶，哪些是等效的？
讨论：
力偶等效只要满足（ ）
A、只满足力偶矩大小相等 B、只满足力偶矩转向相同
C、只满足力偶作用面相同 D、力偶矩大小、转向、作用面均相等
（五）力的平移
把力F 作用线向某点O 平移时，须附加一个力偶，此附加力偶的矩等于原力F 对点O 的矩。
(
A
O
) (
F
A
O
d
)
要点：
力的平移原理只适用于刚体。
力的平移是指力在同一刚体上平移，不能移到另一刚体上。
力的平移原理的逆定理亦成立。
讨论：
攻丝时为什么不能单手施力？
讨论：
打乒乓球时为什么削球比？讨论平推更有威慑力
三、小结
1．理解静力学公理及力的基本性质。
2．力矩和力偶的概念，力偶的特性。
3．理解力系的平衡及平衡方程的应用。
四、 布置作业
练习册
活动作业：举出生活中遇到的力矩和力偶、运用到力的合成与力的分解的实例。

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