土木工程力学05约束与约束反力上图文.pptx

学习探究12024/4/17 周三约束与约束反力（上）温故知新学习探究知识强化课堂延伸提纲挈领学习探究22024/4/17 周三本节课需要解决的问题本节课需要解决的问题:1、约束与约束反力的概念约束与约束反力的概念约束与约束反力的概念约束与约束反力的概念2、柔索的约束力柔索的约束力柔索的约束力柔索的约束力3、光滑接触面的约束力光滑接触面的约束力光滑接触面的约束力光滑接触面的约束力学习探究学习探究32024/4/17 周三第三节第三节 约束与约束反力（上）约束与约束反力（上）学习探究42024/4/17 周三一、知识回顾一、知识回顾1、“四公理”+“两推论”2、平行四边形法则计算方法学习探究52024/4/17 周三3 3、用平行四边形法则，求下图的力的合力。、用平行四边形法则，求下图的力的合力。F F2 2=30KN=30KNF F1 130300 030300 0图图1 110KN30300 030300 0F F1 1=30KN=30KNF F2 2F F合合用尺子测量，根据比例尺可得合力为用尺子测量，根据比例尺可得合力为52KN52KN。学习探究62024/4/17 周三3 3、用平行四边形法则，求下图的力的合力。、用平行四边形法则，求下图的力的合力。F F1 1图图1 110KN30300 030300 0F F2 2F F合合常见错误常见错误：1 1、线段末端不画箭头、线段末端不画箭头2 2、箭头超过线段长度、箭头超过线段长度3 3、不给出合力的结果、不给出合力的结果用尺子测量，根据比例尺可得合力为用尺子测量，根据比例尺可得合力为52KN52KN。学习探究72024/4/17 周三3 3、用平行四边形法则，求下图的力的合力。、用平行四边形法则，求下图的力的合力。F F1 1=40N=40NF F2 2=40N=40N60600 0图图3 310NOOF F1 1F F2 2F F合合60600 0用尺子测量，根据比例尺可得合力为用尺子测量，根据比例尺可得合力为68N68N。合力与水平线的夹角用量角器测得为合力与水平线的夹角用量角器测得为3030度。度。300学习探究92024/4/17 周三 认知认知 技能技能认识七种约束了解其特点认识七种约束了解其特点会画七种约束的约束反力会画七种约束的约束反力学习目标学习目标学习探究102024/4/17 周三基本概念：约束与约束反力基本概念：约束与约束反力学习探究112024/4/17 周三自由体 可以任意运动的物体。可以任意运动的物体。（空间位移不受限制）（空间位移不受限制）1.1.基本概念基本概念自由体学习探究122024/4/17 周三自由体学习探究132024/4/17 周三非自由体受到了其他物体的限制，而不能沿某些受到了其他物体的限制，而不能沿某些方向运动时，这种物体称为非自由体。方向运动时，这种物体称为非自由体。如轨道上的火车。如轨道上的火车。基本概念基本概念学习探究142024/4/17 周三非自由体：放在玻璃杯中的气球非自由体：放在玻璃杯中的气球运动受限制的物体叫非自由体。运动受限制的物体叫非自由体。自由体：飘在空中的气球自由体：飘在空中的气球运动不受限制的物体叫自由体。运动不受限制的物体叫自由体。学习探究152024/4/17 周三是自由体吗？是自由体吗？课间休息了，你是吗？课间休息了，你是吗？现在正在学校上课你是自由体吗？现在正在学校上课你是自由体吗？学习探究162024/4/17 周三约束约束阻碍物体运动的限制条件阻碍物体运动的限制条件约束：由周围物体构成的、限制非自由体移动的条件。约束：由周围物体构成的、限制非自由体移动的条件。学习探究172024/4/17 周三约约 束束：阻碍物体运动的限制条件阻碍物体运动的限制条件。约束体约束体：限制限制非自由体非自由体运动的周围物体。运动的周围物体。列车是非自由体铁轨是约束体被约束物体被约束物体约束约束学习探究182024/4/17 周三约束力约束力：约束对被约束体物体的作用力：约束对被约束体物体的作用力约束限制物体的运动，靠的就是约束力，也叫约束限制物体的运动，靠的就是约束力，也叫约束反力约束反力。铁轨作用在车轮上铁轨作用在车轮上的力就是约束力的力就是约束力绳子作用在小球上的绳子作用在小球上的拉力力就是约束力拉力力就是约束力学习探究192024/4/17 周三约束反力约束反力：就是约束力，简称反力：就是约束力，简称反力讨论一下水杯和手机受到的约束力是什么力？讨论一下水杯和手机受到的约束力是什么力？学习探究202024/4/17 周三大小大小方向方向作用点作用点待定通过计通过计算获得算获得与该约与该约束所能束所能阻碍的阻碍的位移方位移方向相反向相反接触接触 部位部位约束反力的特点约束反力的特点学习探究212024/4/17 周三工程上力的分类工程上力的分类力力主动力主动力约束力约束力能主动引起物体运动或能主动引起物体运动或 使物体有运动趋势的力使物体有运动趋势的力 （重力、推力、风力）（重力、推力、风力）阻碍限制物体运动或产阻碍限制物体运动或产 生运动趋势的力生运动趋势的力 （轨道对车轮的力）（轨道对车轮的力）（地板对讲台的力）（地板对讲台的力）荷载荷载学习探究222024/4/17 周三常见的四种约束及其约束反力常见的四种约束及其约束反力Title 柔索约束柔索约束 光滑接触面光滑接触面约束约束链杆约束链杆约束 圆柱铰链圆柱铰链约束约束学习探究232024/4/17 周三第一种约束：柔索约束第一种约束：柔索约束学习探究242024/4/17 周三柔索：绝对柔软、无质量、无粗柔索：绝对柔软、无质量、无粗细、不可伸长或缩短（或者本身细、不可伸长或缩短（或者本身质量可以忽略不计）质量可以忽略不计）1.1.柔索约束柔索约束学习探究252024/4/17 周三柔索约束桁架：由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构 学习探究262024/4/17 周三柔索只能承受拉力，约束力为拉力，作用线柔索只能承受拉力，约束力为拉力，作用线沿柔索背离物体。沿柔索背离物体。属于这一类约束的有属于这一类约束的有:软绳、链条或胶带等。软绳、链条或胶带等。学习探究272024/4/17 周三大小大小作用点作用点未知通过计通过计算获得算获得沿着柔沿着柔索背离索背离物体的物体的方向方向柔索与柔索与物体的物体的接触点接触点柔索约束反力的特点柔索约束反力的特点拉力拉力FT学习探究282024/4/17 周三约束力约束力的的方向方向与限制物体运动的与限制物体运动的方向相反方向相反限制该方向的运动限制该方向的运动柔索约束柔索约束学习探究292024/4/17 周三方向、作用点：方向、作用点：柔索的约束反力柔索的约束反力F FT T通过接触点，沿柔索通过接触点，沿柔索而背离物体。而背离物体。约束体约束体约束反力约束反力TWA柔绳约束柔绳约束限制方向限制方向反力方向反力方向学习探究302024/4/17 周三 约束类型与约束类型与约束类型与约束类型与实例实例实例实例柔绳、链条、皮带构成的约束学习探究312024/4/17 周三 约束类型与约束类型与约束类型与约束类型与实例实例实例实例柔绳、链条、皮带构成的约束学习探究322024/4/17 周三柔绳、链条、皮带构成的约束 约束类型与约束类型与约束类型与约束类型与实例实例实例实例学习探究332024/4/17 周三FT1FT2FT1FT2皮带的约束反力学习探究342024/4/17 周三练习练习判断判断A A点、点、B B点处的链条对物体点处的链条对物体的约束反力的方向的约束反力的方向。学习探究352024/4/17 周三第二种约束：光滑接触面约束第二种约束：光滑接触面约束学习探究362024/4/17 周三接触面绝对光滑接触面绝对光滑摩擦力可忽略不计摩擦力可忽略不计2.光滑接触面约束光滑接触面约束学习探究372024/4/17 周三学习探究382024/4/17 周三约束力沿接触面公法线方向并指向物体。约束力沿接触面公法线方向并指向物体。FN法线法线切线切线学习探究392024/4/17 周三大小大小作用点作用点未知沿着接沿着接触面的触面的公法线公法线方向指方向指向物体向物体两个物两个物体接触体接触的那点的那点光滑接触面约束反力的特点光滑接触面约束反力的特点压力压力FN(N)学习探究402024/4/17 周三光滑接触面约束 约束类型与约束类型与约束类型与约束类型与实例实例实例实例F FN NF FN NF FN N学习探究412024/4/17 周三BAC公切面公切面公法线公法线学习探究422024/4/17 周三 光滑接触面的光滑接触面的约束反力约束反力作用在接触点处作用在接触点处，方，方向向沿公法线沿公法线，指向受力物体。指向受力物体。FNAFNB判断绿色杆状物体在判断绿色杆状物体在A A点、点、B B点点处受到的的约束反力的方向处受到的的约束反力的方向。学习探究432024/4/17 周三 光滑接触面的光滑接触面的约束反力约束反力作用在接触点处作用在接触点处，方，方向向沿公法线沿公法线，指向受力物体。指向受力物体。判断半圆状物体在判断半圆状物体在A A点、点、B B点和点和C C点处受到的的约束反点处受到的的约束反力的方向力的方向。学习探究442024/4/17 周三在不计摩擦的条件下，在不计摩擦的条件下，齿轮间的约束也属于光齿轮间的约束也属于光滑面约束。滑面约束。学习探究452024/4/17 周三 光滑接触面的光滑接触面的约束反力约束反力作用在接触点处作用在接触点处，方，方向向沿公法线沿公法线，指向受力物体。指向受力物体。切线法线FN学习探究462024/4/17 周三判断黄色圆球在判断黄色圆球在A A点、点、B B点处点处受到的约束反力的方向受到的约束反力的方向。C练习练习ABABCAB判断蓝杆在判断蓝杆在B B点、点、C C点处受到点处受到的约束反力的方向的约束反力的方向。学习探究472024/4/17 周三绳CDBAEO画出蓝色物体的受力图G G 学习探究482024/4/17 周三绳CDE画出蓝色物体的受力图G 脱离体G FTD FTE 学习探究492024/4/17 周三BAO画出蓝色物体的受力图G G FNB A 该力不存在，否则力就不平衡了学习探究502024/4/17 周三ABFABO画出绿球的受力图画出AB杆的受力图学习探究512024/4/17 周三CBDAABF FB BF FA A 约束类型与约束类型与约束类型与约束类型与实例实例实例实例画出AB杆的受力图学习探究522024/4/17 周三作业作业ABCDE求左图的杆件和右图的小球的约束反力，摩擦不计，重力都为G.绳学习探究532024/4/17 周三图1-4 FGAB作业：习题集第一章作业：习题集第一章 1：一、填空题（全部）；一、填空题（全部）；2：五、作图题第：五、作图题第1题（两个图）题（两个图）绳ACBGD学习探究542024/4/17 周三图1-4（a）FGAB作业讲评作业讲评FGABFNAFNBA:光滑接触面约束方向：圆心与接触点的连线，指向球体。B:光滑接触面约束方向：圆心与接触点的连线，指向球体。学习探究552024/4/17 周三图1-4（b）作业讲评作业讲评绳ACBGD绳ACBGDFNAFNBA:光滑接触面约束方向：与杆垂直，指向直杆。B:光滑接触面约束方向：与地面垂直，指向直杆。学习探究562024/4/17 周三图1-10（a）作业讲评作业讲评绳ABDECGABDFTBB:柔索约束方向：沿着柔索，背离物体。D:光滑接触面约束方向：与杆垂直，指向直杆。FNDA:固定绞约束方向：一对互相垂直的分力表示待定的状态。FAxFAy学习探究572024/4/17 周三图1-10（a）作业讲评作业讲评绳ABDECGABDFTBFNDFAA:固定绞约束方向：运用三力平衡汇交定理来确定。延长两个力的作用线；找到交点O；连接AO；FA一定在AO连线上。D:箭头尾部表示力的作用点。O学习探究582024/4/17 周三图1-10（a）作业讲评作业讲评绳ABDECG绳ECGD:光滑接触面约束方向：圆心与接触点的连线，指向圆球。E:光滑接触面约束方向：圆心与接触点的连线，指向圆球。DADFTBFNDFAOFNDFNE注意和FND的关系