土木工程力学03-静力学基本公理上

1、12022-2-26土木工程力学第一章第二节静力学公理（上）合肥铁路工程学校 机电教研室22022-2-26静力学公理（上）温故知新学习探究知识强化课堂延伸提纲挈领32022-2-26学习探究42022-2-26第二节第二节 静力学公理（上）静力学公理（上）52022-2-26一、知识回顾一、知识回顾1、什么是力？有何作用效应？2、力的三要素是什么？3、力的图示该如何来画？4、平衡状态包含哪两种情况？学习探究62022-2-26平衡力系平衡力系: : 使物体处于平衡状态的使物体处于平衡状态的力系称为平衡力系。力系称为平衡力系。DBCAAGFTFD力系的平衡力系的平衡72022-2-261.1.

2、判断下列物体是否判断下列物体是否平衡平衡A: A: 教学大楼教学大楼B B：匀速直线行驶的汽车：匀速直线行驶的汽车C C：刚刚离开站台的火车：刚刚离开站台的火车DD：火灾中正在倒塌的房屋：火灾中正在倒塌的房屋E E：比萨斜塔：比萨斜塔学习探究82022-2-262 .2 .长方体木块对地面的压力是长方体木块对地面的压力是2525牛，牛，作出压力的图示。作出压力的图示。学习探究5N92022-2-26二、新课二、新课 定义定义 表表达达POWERPOWER力力作用效作用效应应影影响响因素因素人类对力的应用和认识有哪些呢？人类对力的应用和认识有哪些呢？学习探究102022-2-26人与力人与力人类

3、文明有人类文明有50005000多年的历史，随着文明的进多年的历史，随着文明的进步，人类对力的认识也在不断的进化步，人类对力的认识也在不断的进化学习探究112022-2-26学习探究122022-2-26学习探究132022-2-26学习探究142022-2-26学习探究152022-2-26学习探究162022-2-26学习探究172022-2-26学习探究182022-2-26 随着人类文明的不断进步，随着人类文明的不断进步，力学知识在不断的总结与思考中力学知识在不断的总结与思考中得以发展，一些知识在实践中长得以发展，一些知识在实践中长期检验，形成了不需要证明的客期检验，形成了不需要证明的

4、客观规律观规律公理公理学习探究192022-2-26学习探究202022-2-26充要条件充要条件刚体刚体受受2 2个力个力平衡平衡学习探究212022-2-26什么是充要条件？充分必要条件也即充要条件，意思是说，如果具备条件如果具备条件A则可推则可推出结论出结论B，反过来结果，反过来结果B出现了则也能知道命出现了则也能知道命题题A必定成立必定成立。前提A结果B学习探究必要条件充分条件考试60分-成绩及格充要条件222022-2-26作用在同一同一刚体上的两个力，使物体平衡的充要条件是：这两个这两个力大小相等，方向相反、作用线力大小相等，方向相反、作用线在同一条直线上在同一条直线上二力平衡公理

5、二力平衡公理学习探究232022-2-26互为充要条件的双方：互为充要条件的双方：刚体只受两刚体只受两个力而平衡个力而平衡这两个力的关系是这两个力的关系是：大小相等、方向：大小相等、方向相反、作用线在同相反、作用线在同一条直线上一条直线上学习探究242022-2-26作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等大小相等 | | F F1 1 | = | | = | F F2 2 | | 方向相反方向相反 F F1 1 = F= F2 2 作用线共线，作用线共线，作用于同一个物体上。作用于同一个物体上。刚体F1F2学习探究252022-2-262 2个力大小相等个力大小相

6、等A方向相反方向相反B同一条作用线同一条作用线C作用在同一物体作用在同一物体D等大等大同体同体共线共线反向反向公理一口诀学习探究262022-2-26说明：说明：学习探究对刚体来说，上面的条件是充要的。对变形体(或多体中)来说，上面的条件只是必要条件。272022-2-26小球小球A静止在地面上，它自身的静止在地面上，它自身的重力重力G=20N,请画出小球所受的力请画出小球所受的力A学习探究282022-2-26一辆匀速直线行驶的轿车，重1000kg，空气阻力为20KN，摩擦力不计,那么该车受到的牵引力和支持力是多少呢？请用力的图示把它表示出来（车用方块代替）（G=mg，g=10m/s2)学习

7、探究292022-2-26在在两个力两个力作用下处于作用下处于平衡的构件平衡的构件一般称为二一般称为二力构件，若二力构件的形状为力构件，若二力构件的形状为杆状杆状则称为则称为二力杆二力杆。 实际工程中，一些构件的重力和它承受的实际工程中，一些构件的重力和它承受的载荷相比小得多，可以忽略不计，若它们只受二载荷相比小得多，可以忽略不计，若它们只受二个外力作用而平衡，则均可简化为二力杆。个外力作用而平衡，则均可简化为二力杆。工程应用工程应用二力杆二力杆学习探究302022-2-26学习探究这就是一根二力杆312022-2-26学习探究这就是一根二力杆322022-2-26只受两个只受两个力平衡力平衡

8、受力物体受力物体为杆件为杆件本身重力本身重力不计不计判断二力杆的三个条件判断二力杆的三个条件学习探究332022-2-26FABC二力杆二力杆共同指向共同指向FCCFBB二力杆二力杆共同背离共同背离二力杆的判别二力杆的判别学习探究342022-2-26二力构件和二力杆图例如图所示的托架，杆如图所示的托架，杆AB、CD不计自重不计自重二力杆二力杆你能找到二力杆吗？你能找到二力杆吗？学习探究352022-2-26学习探究你能找到二力杆吗？你能找到二力杆吗？362022-2-26学习探究372022-2-26学习探究382022-2-26F若杆件若杆件ABAB重力不重力不计，能不能在计，能不能在B

9、B端施加一个力使端施加一个力使得杆件平衡？得杆件平衡？AB思考？思考？学习探究392022-2-26ABFF曲杆什么时候二力平衡呢？曲杆什么时候二力平衡呢？二力杆件（无论直杆还是曲杆）只有当两端点所受到的力（等大，反向、共线）的作用线为两端点的连线时，才能平衡。你能总结出二力杆平衡的条件吗？学习探究402022-2-26 1.1.关于平衡力，下列说法正确的是关于平衡力，下列说法正确的是 （ ） A. A. 物体在平衡力的作用下，一定是静止的物体在平衡力的作用下，一定是静止的 B. B. 平衡力一定是作用在两个物体上的力平衡力一定是作用在两个物体上的力 C.C.平衡力一定是大小相等，方向相反，而

10、且平衡力一定是大小相等，方向相反，而且作用在同一直线上，作用在同一物体上作用在同一直线上，作用在同一物体上 D.D.物体在平衡力的作用下，一定是做匀速物体在平衡力的作用下，一定是做匀速直线运动直线运动C学习探究课堂练习412022-2-26 2.2.两个力大小相等，方向相反，作用在同一两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，则这两个力条直线上，则这两个力 （ ） A.A.一定是平衡力一定是平衡力 B.B.一定不是平衡力一定不是平衡力 C.C.可能是平衡力可能是平衡力 D.D.一定是相互作用的力一定是相互作用的力C 3.3.作用在一个物体上的两个力的三要素相同，作用在一个物体上的两个力的三

11、要素相同，则这两个力则这两个力 （ ） A.A.一定是平衡力一定是平衡力 B.B.一定不是平衡力一定不是平衡力 C.C.可能是平衡力可能是平衡力 D.D.无法判断无法判断B学习探究422022-2-26 4.关于二力平衡的讨论中，错误的说法是（ ） A.一个物体受到两个力的作用，若该物体处于匀速直线运动状态，则这两个力一定是平衡力 B.一个物体受到两个力的作用，若该物体处于静止状态，则这两个力一定是平衡力 C.两个力只要大小相等、方向相反，则这两个力一定是平衡力 D.一个物体受到两个力的作用，若这两个力的合力为零，则这两个力一定是平衡力C学习探究432022-2-265.下列各图中，F1和F2

12、是一对平衡力的是C学习探究442022-2-26 6.如图所示，斜面上停放一辆小车，小车重5KN,请你画出物体受到的支持力与摩擦阻力。G=5KN30试一试试一试学习探究452022-2-26学习探究462022-2-26平衡力系：平衡力系：物体在力系作用下处于平衡状态，物体在力系作用下处于平衡状态，我们称这个力系为平衡力系。我们称这个力系为平衡力系。F1ABCF2F3力 系：作用于同一物体（物体系）上作用于同一物体（物体系）上 的一群力。的一群力。相关概念相关概念学习探究472022-2-26等效力系 对物体的作用效果相同的对物体的作用效果相同的两个力系。两个力系。若作用在物体上的力系，可以由

13、另一个力系若作用在物体上的力系，可以由另一个力系代替，且不改变原有状态，则这两个力系互代替，且不改变原有状态，则这两个力系互称为称为等效力系等效力系F1=F2F1F2F4F3F3=F4等效力系等效力系学习探究482022-2-26在作用于刚体的已知力系中，在作用于刚体的已知力系中，增加增加或者减少任何一个平衡力系或者减少任何一个平衡力系，都不，都不会改变力系对刚体的作用效应。会改变力系对刚体的作用效应。加减平衡力系公理加减平衡力系公理学习探究492022-2-26公理二、加减平衡力系公理公理二、加减平衡力系公理 在作用于刚体上的任意力系中，加上或去掉任何平衡力系，在作用于刚体上的任意力系中，加

14、上或去掉任何平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。并不改变原力系对刚体的作用效果。 根据这一原理，可以进行力系的等效变换。根据这一原理，可以进行力系的等效变换。如图所示如图所示=ABABAB在在B点加上一对平衡力点加上一对平衡力F1和和F2，且，且F1=F2=F减去一对平衡力减去一对平衡力F和和F2学习探究502022-2-26F1=F2F3=F4GFNF1F2GFNFNF1F2F3F4G学习探究512022-2-26推论推论 ( (力的可传性原理力的可传性原理) )作用于刚体上某点的力，可沿其作用线移动到刚体内任作用于刚体上某点的力，可沿其作用线移动到刚体内任意一点，而不改变该力对刚体的

15、作用效应。意一点，而不改变该力对刚体的作用效应。 =ABABAB试用公理一和公试用公理一和公理二推导一下理二推导一下学习探究522022-2-26 证明证明：刚体上的点A处作用有力F，如图（a）所示。根据公理2，可在力F的作用线上任取一点B，加上一对平衡力F1和F2，使其 F=F2 = - F1 ，如图 (b)所示。再根据公理2，去掉一对平衡力系F和 F1 ，这样只剩下力 F2 = F,如图 (c )所示,即将力 F沿其作用线移到了点B。图 (a)图 (b)图 (c)学习探究532022-2-26 由此可见，由此可见，对于刚体来说，力的作用点已不是决定力的作用对于刚体来说，力的作用点已不是决定力的作用效应的要素，它已被作用线所代替。因此，效应的要素，它已被作用线所代替。因此，作用于刚体上力的作用于刚体上力的三要素是：三要素是：力的大小、方向和作用线。力的大小、方向和作用线。 注意事项：注意事项：力的可传性原理也只适用于刚体而不适用于变力的可传性原理也只适用于刚体而不适用于变形体。形体。 如图所示如图所示：绳索的两端若受到：绳索的两端若受到一对大小相等、方向相反的拉力作一对大小相等、方向相反的拉力作用可