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教 学 重 点 与 难 点 授 课 方 法 教 具 执行后摘记 导入新课:
在生产、生活中,力对物体的作用,有时会使物体发生转动。力对物体的转动效果,有许多是物体绕某一点或某一轴线转动的例子,如:杠杆、滑轮、开关门窗、扳手拧螺母等。为了度量力使物体绕一定点转动的效应,力学中引入力对点的矩(力矩)的概念
讲授新课:
重点:力矩和力偶的概念;合力矩定理;力的平移定理 难点:力矩的计算方法;力偶的运算法则 讲、练结合 扳手、丝锥等 §1-3 力矩与力偶
机械工程基础(静力学)
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一、力对点之矩(P9图1-12) 1.矩心O:力使物体转动的中心。
2.力臂d:矩心到力的作用线的距离。(注意:不是力的作用点到矩心的距离。)
?3.力矩MO(F):力的大小与力臂的乘积再冠以适当的正负号来表示力
?使物体绕点转动的效应,称为力对点的矩,简称力矩。MO(F)??Fd
正号“+”:力使物体绕矩心作逆时针方向转动; 负号“?”:力使物体绕矩心作顺时针方向转动。 4.力矩的单位:N·m或kN·m 5.力矩为零
?由MO(F)??Fd可知,有两种情况力矩等于零:(1)力等于零;(2)力臂等于零。即力的作用线通过矩心。 6.巩固练习:P9/例1-3
二、合力矩定理:合力对平面内任一点之矩,等于各分力对该点之矩的代
n??数和。MO(FR)??MO(Fi)
i?1应用举例:P10例1-4,P44/18 三、力偶的概念及其运算法则
??1.力偶:由两个等值、反向、不共线的平行力组成的力系。记作(F,F')。
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2.力偶臂:两力作用线间的距离d。(P10图1-15)
3.力偶矩:力偶中一个力的大小与力偶臂的乘积并冠以适当的正负号,
??'??'称为力偶矩。记作M或M(F,F),即M(F,F)??Fd??F'd 4.单位:N·m或kN·m
5.力偶的三要素:力偶矩的大小、力偶的转向、力偶作用面的方位。 6.力偶的性质
(1) 力偶无合力;力偶不能用一个力来平衡,力偶只能用力偶来平衡; (2) 力偶对其作用面内任一点之矩恒等于力偶矩,而与矩心位置无关; (3) 力偶的等效性:作用在同一平面内的两个力偶,若它们力偶矩大
小相等,转向相同,则这两个力偶等效。
推论1:力偶可以在其作用面内任意移动或转动,而不改变力偶对刚体的作用效应。
推论2:只要保持力偶矩的大小和转向不变,可以同时改变力的大小和力偶臂的长短,而不改变力偶对刚体的作用。 7.平面力偶系的合成
作用在物体上同一平面内的若干力偶所组成的力系,称为平面力偶系。其合成结果为一合力偶,合力偶矩等于各分力偶矩的代数和。即
M?M1?M2???Mn??Mi(P12图1-17)
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8.力的平移定理
(1)定理:作用于刚体上的力,可平移到刚体上的任一点,但必须同时附加一个力偶,附加力偶的力偶矩等于原力对平移点的力矩。 证明:根据加减平衡力系公理。(P12图1-18)
??????????F?F'??F\, F,F\组成一个力偶(F,F\),M(F,F\)?Mo(F)。因此,????(F,F\)和F'所组成的力系与平移前的力F等效。
(2)力的平移定理的理解
力不能与力偶等效,也不能被力偶所平衡。但两者之间并非没有联系,这充分体现在力的平移定理中。
力的平移定理告诉我们:作用在刚体上的力,可以分解为同平面内的一个力(作用线与原力平行)和一个力偶(力偶矩等于原力对新作用点的矩)。
反之,一个力和一个力偶也可以合成为一个力。
课堂小结:
?1.平面问题中,力矩为一代数量,MO(F)??Fd。注意力臂d的含义。 2.明确在什么情况下力矩为零。
n??3.合力矩定理:MO(FR)??MO(Fi)
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4.力矩计算的常用方法:(1)直接计算力臂;(2)力臂不易计算时,用合力矩定理比较方便。
5.力偶是由两个等值、反向、不共线的平行力组成的力系。力偶无合力,只能用力偶来平衡。
6.力偶的三要素:大小、转向、作用面方位。 7.等效力偶:两力偶的力偶矩矢相等。
??'8.平面力偶系中,力偶矩为一代数量,M(F,F)??Fd??F'd。逆时针转向为正值,反之为负值。 9.力偶系的合成结果为一合力偶。 10.力的平移定理。
作业:P44/19,20
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