土木工程力學(xué)05-約束與約束反力上

1、學(xué)習(xí)探究12022-3-4土木工程力學(xué)第一章第三節(jié)約束與約束反力（上）合肥鐵路工程學(xué)校 機(jī)電教研室學(xué)習(xí)探究22022-3-4約束與約束反力（上）溫故知新學(xué)習(xí)探究知識(shí)強(qiáng)化課堂延伸提綱挈領(lǐng)學(xué)習(xí)探究32022-3-4學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究42022-3-4第三節(jié)第三節(jié) 約束與約束反力（上）約束與約束反力（上）學(xué)習(xí)探究52022-3-4一、知識(shí)回顧一、知識(shí)回顧1、“四公理”+“兩推論”2、平行四邊形法則計(jì)算方法學(xué)習(xí)探究62022-3-43 3、用平行四邊形法則，求下圖的力的合力。、用平行四邊形法則，求下圖的力的合力。F F2 2=30KN=30KNF F1 130300 030300 0圖圖1 110KN3

2、0300 030300 0F F1 1=30KN=30KNF F2 2F F合合用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為52KN52KN。學(xué)習(xí)探究72022-3-43 3、用平行四邊形法則，求下圖的力的合力。、用平行四邊形法則，求下圖的力的合力。F F1 1圖圖1 110KN30300 030300 0F F2 2F F合合常見錯(cuò)誤常見錯(cuò)誤：1 1、線段末端不畫箭頭、線段末端不畫箭頭2 2、箭頭超過線段長(zhǎng)度、箭頭超過線段長(zhǎng)度3 3、不給出合力的結(jié)果、不給出合力的結(jié)果用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為52KN52KN。學(xué)習(xí)探究82022-3-

3、43 3、用平行四邊形法則，求下圖的力的合力。、用平行四邊形法則，求下圖的力的合力。F F1 1=40N=40NF F2 2=40N=40N60600 0圖圖3 310NOOF F1 1F F2 2F F合合60600 0用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為68N68N。合力與水平線的夾角用量角器測(cè)得為合力與水平線的夾角用量角器測(cè)得為3030度。度。300學(xué)習(xí)探究92022-3-4力的正交力的正交分解步驟分解步驟：建立直角坐標(biāo)系建立直角坐標(biāo)系從線段的箭頭處向兩個(gè)從線段的箭頭處向兩個(gè)坐標(biāo)軸做垂線得到矩形坐標(biāo)軸做垂線得到矩形。運(yùn)用三角函數(shù)求解運(yùn)用三角函數(shù)求解Fx,FyF

4、x,FyxFxFy ysincosFFFFyxF合合O學(xué)習(xí)探究102022-3-4 認(rèn)知認(rèn)知 技能技能認(rèn)識(shí)七種約束了解其特點(diǎn)認(rèn)識(shí)七種約束了解其特點(diǎn)會(huì)畫七種約束的約束反力會(huì)畫七種約束的約束反力學(xué)習(xí)探究112022-3-4學(xué)習(xí)探究122022-3-4自由體 可以任意運(yùn)動(dòng)的物體?？梢匀我膺\(yùn)動(dòng)的物體。（空間位移不受限制）（空間位移不受限制）1. 1. 基本概念基本概念自由體學(xué)習(xí)探究132022-3-4自由體學(xué)習(xí)探究142022-3-4非自由體受到了其他物體的限制，而不能沿某些受到了其他物體的限制，而不能沿某些方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種物體稱為非自由體。方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種物體稱為非自由體。如軌道上的火車。如軌道上的

5、火車?；靖拍罨靖拍顚W(xué)習(xí)探究152022-3-4非自由體：放在玻璃杯中的氣球非自由體：放在玻璃杯中的氣球運(yùn)動(dòng)受限制的物體叫非自由體。運(yùn)動(dòng)受限制的物體叫非自由體。自由體：飄在空中的氣球自由體：飄在空中的氣球運(yùn)動(dòng)不受限制的物體叫自由體。運(yùn)動(dòng)不受限制的物體叫自由體。學(xué)習(xí)探究162022-3-4課間休息了，你是嗎？課間休息了，你是嗎？現(xiàn)在正在學(xué)校上課你是自由體嗎？現(xiàn)在正在學(xué)校上課你是自由體嗎？學(xué)習(xí)探究172022-3-4約束約束阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制條件阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制條件約束：由周圍物體構(gòu)成的、限制非自由體移動(dòng)的條件。約束：由周圍物體構(gòu)成的、限制非自由體移動(dòng)的條件。學(xué)習(xí)探究182022-3-4約約

6、束束：阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制條件阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制條件。約束體約束體：限制限制非自由體非自由體運(yùn)動(dòng)的周圍物體。運(yùn)動(dòng)的周圍物體。列車是非自由體鐵軌是約束體被約束物體被約束物體約束約束G學(xué)習(xí)探究192022-3-4約束力約束力：約束對(duì)被約束體物體的作用力：約束對(duì)被約束體物體的作用力約束限制物體的運(yùn)動(dòng)，靠的就是約束力，也叫約束限制物體的運(yùn)動(dòng)，靠的就是約束力，也叫約束反力約束反力。鐵軌作用在車輪上鐵軌作用在車輪上的力就是約束力的力就是約束力PTFP繩子作用在小球上的繩子作用在小球上的拉力力就是約束力拉力力就是約束力學(xué)習(xí)探究202022-3-4約束反力約束反力：就是約束力，簡(jiǎn)稱反力：就是約束力，簡(jiǎn)稱反力討論

7、一下水杯和手機(jī)受到的約束力是什么力？討論一下水杯和手機(jī)受到的約束力是什么力？學(xué)習(xí)探究212022-3-4大小大小方向方向作用點(diǎn)作用點(diǎn)待定通過計(jì)通過計(jì)算獲得算獲得與該約與該約束所能束所能阻礙的阻礙的位移方位移方向相反向相反接觸接觸 部位部位約束反力的特點(diǎn)約束反力的特點(diǎn)學(xué)習(xí)探究222022-3-4工程上力的分類工程上力的分類力力主動(dòng)力主動(dòng)力約束力約束力能主動(dòng)引起物體運(yùn)動(dòng)或能主動(dòng)引起物體運(yùn)動(dòng)或 使物體有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力使物體有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力 （重力、推力、風(fēng)力）（重力、推力、風(fēng)力）阻礙限制物體運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)阻礙限制物體運(yùn)動(dòng)或產(chǎn) 生運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力生運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力 （軌道對(duì)車輪的力）（軌道對(duì)車輪的力） （地板對(duì)講臺(tái)的力

8、）（地板對(duì)講臺(tái)的力）荷載荷載學(xué)習(xí)探究232022-3-4常見的四種約束及其約束反力常見的四種約束及其約束反力Title 柔索約束柔索約束 光滑接觸面光滑接觸面約束約束鏈桿約束鏈桿約束 圓柱鉸鏈圓柱鉸鏈約束約束學(xué)習(xí)探究242022-3-4學(xué)習(xí)探究252022-3-4柔索：絕對(duì)柔軟、無(wú)質(zhì)量、無(wú)粗柔索：絕對(duì)柔軟、無(wú)質(zhì)量、無(wú)粗細(xì)、不可伸長(zhǎng)或縮短（或者本身細(xì)、不可伸長(zhǎng)或縮短（或者本身質(zhì)量可以忽略不計(jì)）質(zhì)量可以忽略不計(jì)）1.1.柔索約束柔索約束學(xué)習(xí)探究262022-3-4柔索約束桁架：由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結(jié)構(gòu) 學(xué)習(xí)探究272022-3-4柔索只能承受拉力，約束力為拉力，作用線柔索只能

9、承受拉力，約束力為拉力，作用線沿柔索背離物體。沿柔索背離物體。屬于這一類約束的有屬于這一類約束的有:軟繩、鏈條或膠帶等。軟繩、鏈條或膠帶等。學(xué)習(xí)探究282022-3-4大小大小作用點(diǎn)作用點(diǎn)未知通過計(jì)通過計(jì)算獲得算獲得沿著柔沿著柔索背離索背離物體的物體的方向方向柔索與柔索與物體的物體的接觸點(diǎn)接觸點(diǎn)柔索約束反力的特點(diǎn)柔索約束反力的特點(diǎn)拉力拉力FT學(xué)習(xí)探究292022-3-4約束力約束力的的方向方向與限制物體運(yùn)動(dòng)的與限制物體運(yùn)動(dòng)的方向相反方向相反限制該方向的運(yùn)動(dòng)限制該方向的運(yùn)動(dòng)柔索約束柔索約束學(xué)習(xí)探究302022-3-4方向、作用點(diǎn)：方向、作用點(diǎn)：柔索的約束反力柔索的約束反力F FT T通過接觸點(diǎn)，

10、沿柔索通過接觸點(diǎn)，沿柔索而背離物體。而背離物體。約束體約束體約束反力約束反力TWA柔繩約束柔繩約束限制方向限制方向反力方向反力方向TFAGG學(xué)習(xí)探究312022-3-4柔繩、鏈條、皮帶構(gòu)成的約束學(xué)習(xí)探究322022-3-4柔繩、鏈條、皮帶構(gòu)成的約束學(xué)習(xí)探究332022-3-4柔繩、鏈條、皮帶構(gòu)成的約束學(xué)習(xí)探究342022-3-4FT1FT2FT1FT2皮帶的約束反力學(xué)習(xí)探究352022-3-4練習(xí)練習(xí)判斷判斷A A點(diǎn)、點(diǎn)、B B點(diǎn)處的鏈條對(duì)物體點(diǎn)處的鏈條對(duì)物體的約束反力的方向的約束反力的方向。學(xué)習(xí)探究362022-3-4學(xué)習(xí)探究372022-3-4接觸面絕對(duì)光滑接觸面絕對(duì)光滑摩擦力可忽略不計(jì)摩

11、擦力可忽略不計(jì)2.光滑接觸面約束光滑接觸面約束學(xué)習(xí)探究382022-3-4學(xué)習(xí)探究392022-3-4約束力沿接觸面公法線方向并指向物體。約束力沿接觸面公法線方向并指向物體。FN法線法線切線切線學(xué)習(xí)探究402022-3-4大小大小作用點(diǎn)作用點(diǎn)未知沿著接沿著接觸面的觸面的公法線公法線方向指方向指向物體向物體兩個(gè)物兩個(gè)物體接觸體接觸的那點(diǎn)的那點(diǎn)光滑接觸面約束反力的特點(diǎn)光滑接觸面約束反力的特點(diǎn)壓力壓力FN(N)學(xué)習(xí)探究412022-3-4光滑接觸面約束學(xué)習(xí)探究422022-3-4AFBFCFBACNF公切面公切面公法線公法線學(xué)習(xí)探究432022-3-4 光滑接觸面的光滑接觸面的約束反力約束反力作用在

12、接觸點(diǎn)處作用在接觸點(diǎn)處，方，方向向沿公法線沿公法線，指向受力物體。指向受力物體。FNAFNB判斷綠色桿狀物體在判斷綠色桿狀物體在A A點(diǎn)、點(diǎn)、B B點(diǎn)點(diǎn)處受到的的約束反力的方向處受到的的約束反力的方向。學(xué)習(xí)探究442022-3-4 光滑接觸面的光滑接觸面的約束反力約束反力作用在接觸點(diǎn)處作用在接觸點(diǎn)處，方，方向向沿公法線沿公法線，指向受力物體。指向受力物體。ABC判斷半圓狀物體在判斷半圓狀物體在A A點(diǎn)、點(diǎn)、B B點(diǎn)和點(diǎn)和C C點(diǎn)處受到的的約束反點(diǎn)處受到的的約束反力的方向力的方向。ONCFNBFNAF學(xué)習(xí)探究452022-3-4在不計(jì)摩擦的條件下，在不計(jì)摩擦的條件下，齒輪間的約束也屬于光齒輪間的

13、約束也屬于光滑面約束。滑面約束。學(xué)習(xí)探究462022-3-4 光滑接觸面的光滑接觸面的約束反力約束反力作用在接觸點(diǎn)處作用在接觸點(diǎn)處，方，方向向沿公法線沿公法線，指向受力物體。指向受力物體。切線法線FN學(xué)習(xí)探究472022-3-4判斷黃色圓球在判斷黃色圓球在A A點(diǎn)、點(diǎn)、B B點(diǎn)處點(diǎn)處受到的約束反力的方向受到的約束反力的方向。C練習(xí)練習(xí)ABABCAB判斷藍(lán)桿在判斷藍(lán)桿在B B點(diǎn)、點(diǎn)、C C點(diǎn)處受到點(diǎn)處受到的約束反力的方向的約束反力的方向。學(xué)習(xí)探究482022-3-4繩CDBAEO畫出藍(lán)色物體的受力圖G G 學(xué)習(xí)探究492022-3-4繩CDE畫出藍(lán)色物體的受力圖G 脫離體G FTD FTE 學(xué)習(xí)

14、探究502022-3-4BAO畫出藍(lán)色物體的受力圖G G FNB A 該力不存在，否則力就不平衡了學(xué)習(xí)探究512022-3-4ABFABO畫出綠球的受力圖畫出AB桿的受力圖學(xué)習(xí)探究522022-3-4CBDAAB畫出AB桿的受力圖學(xué)習(xí)探究532022-3-4作業(yè)作業(yè)ABCDE求左圖的桿件和右圖的小球的約束反力，摩擦不計(jì)，重力都為G.繩學(xué)習(xí)探究542022-3-4圖1-4 FGAB作業(yè)：習(xí)題集第一章作業(yè)：習(xí)題集第一章 1： 一、填空題（全部）；一、填空題（全部）； 2：五、作圖題第：五、作圖題第1題（兩個(gè)圖）題（兩個(gè)圖）繩ACBGD學(xué)習(xí)探究552022-3-4圖1-4 （a）FGAB作業(yè)講評(píng)作業(yè)講評(píng)FGABFNAFNBA:光滑接觸面約束方向：圓心與接觸點(diǎn)的連線，指向球體。B:光滑接觸面約束方向：圓心與接觸點(diǎn)的連線，指向球體。學(xué)習(xí)探究562022-3-4圖1-4 （b）作業(yè)講評(píng)作業(yè)講評(píng)繩ACBGD繩ACBGDFNAFNBA:光滑接觸面約束方向：與桿垂直，指向直桿。B:光滑接觸面約束方向：與地面垂直，指向直桿。學(xué)習(xí)探究572022-3-4圖1-10 （a）作業(yè)講評(píng)作業(yè)講評(píng)繩ABDECGABDFTBB:柔索約束方向：沿著柔索，背離物體。D:光滑接觸面約束方向：與桿垂直，指向直桿。FNDA:固定絞約束方向：一對(duì)互相垂直的分力表示待定的狀態(tài)。FAxFAy學(xué)習(xí)探究582022-