第一章靜力學基礎知識§1－1力與靜力學模型§1－2靜力學公理§1－3約束與約束反力§1－4物體的受力分析和受力圖*知識拓展理解力、剛體和約束等概念。深刻理解靜力學各公理的內涵。了解各種常見典型約束的性質，會正確表示各種典型約束的約束反力。初步學會對物體進行受力分析的方法，能正確畫出研究對象的受力圖。第一章靜力學基礎知識一、力§1-1

力與靜力學模型1．力的概念

當某一物體受到力的作用時，一定有另一物體對它施加這種作用。力是物體間相互的機械作用。

§1-1

力與靜力學模型2．施力物體和受力物體施力物體和受力物體是相對具體受力分析而言的。§1-1

力與靜力學模型3．力的效應

外效應——指力使物體的運動狀態發生改變的效應。也稱運動效應。力的外效應足球§1-1

力與靜力學模型內效應——力使物體的形狀發生變化的效應。也稱變形效應。力的內效應彈簧形變§1-1力與靜力學模型4．力的三要素

大小方向作用點力的三要素§1-1

力與靜力學模型§1-1

力與靜力學模型§1-1

力與靜力學模型§1-1

力與靜力學模型力系平面力系

按其作用線所在位置

空間力系

力系平行力系匯交力系按其作用線的相互關系

一般力系力的簡化與平衡是工程力學研究的主要問題。剛體——對物體的合理抽象與簡化集中力與分布力——對受力的合理抽象與簡化約束——對接觸與連接方式的合理抽象與簡化§1-1

力與靜力學模型二、力學模型

模型——對實際物體和實際問題的合理抽象與簡化荷載工程上把主動作用于結構或構件的外力稱為荷載。按作用范圍分類：集中荷載

分布荷載線分布

面分布

非均布按作用時間分類永久荷載

可變荷載§1-1

力與靜力學模型1．對物體的合理抽象與簡化—剛體

剛體——在力的作用下形狀和大小都保持不變的物體。

簡單地說，剛體就是在討論問題時可以忽略由于受力而引起的形狀和體積改變的理想模型。§1-1

力與靜力學模型受力的木板可以抽象為剛體嗎？

剛體§1-1力與靜力學模型2．對受力的合理抽象與簡化——集中力與分布力

接觸面面積很小，則可以將微小面積抽象為一個點，將受力合理抽象簡化為集中力。

接觸面面積較大不能忽略時，則力在整個接觸面上分布作用，將受力合理抽象與簡化為分布力。§1-1

力與靜力學模型集中力分布力§1-1

力與靜力學模型3．對接觸與連接方式的合理抽象與簡化

——約束約束是構件之間的接觸與連接方式的抽象與簡化。§1-1

力與靜力學模型§1-2

靜力學公理一、作用與反作用公理（公理一）二、二力平衡公理（公理二）三、加減平衡力系公理（公理三）四、力的平行四邊形公理（公理四）一、作用與反作用公理（公理一）

兩個物體間的作用力與反作用力總是同時存在、同時消失，且大小相等、方向相反，其作用線沿同一直線，分別作用在這兩個物體上。§1-2靜力學公理作用與反作用力示意圖一、作用與反作用公理（公理一）

作用力與反作用力永遠是成對出現已知作用力就可以知道反作用力，兩者總是同時存在，又同時消失作用力與反作用力§1-2靜力學公理作用與反作用力示意圖公理一的應用

人在劃船離岸時，常把漿向岸上撐。這就是利用了作用力與反作用力的原理。§1-2靜力學公理二、二力平衡公理（公理二）

作用于同一剛體上的兩個力，使剛體平衡的必要且充分條件是，這兩個力的大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。§1-2靜力學公理二力平衡公理示意圖

二力平衡條件只適用于剛體。二力等值、反向、共線是剛體平衡的必要與充分條件。對于變形體，二力平衡條件只是必要的而非充分條件。受等值、反向、共線的兩個壓力作用的繩索不能保持平衡§1-2靜力學公理公理二的應用

二力構件——只有兩個著力點而處于平衡的構件。二力桿——略去自重和伸長的二力桿狀構件。§1-2靜力學公理二力桿公理一與公理二的區別

公理一描述的是兩物體間的相互作用關系。公理二描述的是作用在同一物體上二力的平衡條件。§1-2靜力學公理公理一與公理二的區別巧拆銹死螺母

§1-2靜力學公理螺母受力分析

該方法的力學原理是：根據二力平衡公理，若在銹死螺母的相對面作用一對大小相等、方向相反的平衡力（F，F′），螺栓與螺母將保持平衡，確保螺栓不會折斷。三、加減平衡力系公理（公理三）

在一個剛體上加上或減去一個平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用效果。加減平衡力系公理§1-2靜力學公理公理三的應用

力的可傳性原理——作用于剛體的力可以沿其作用線滑移至剛體的任意點，不改變原力對該剛體的作用效應。§1-2靜力學公理公理三的應用四、力的平行四邊形公理（公理四）

作用于物體上同一點的兩個力，可以合成為一個合力，合力也作用于該點上，其大小和方向可用以這兩個力為鄰邊所構成的平行四邊形的對角線來表示。力的平行四邊形公理§1-2靜力學公理人力隊伍與大象

力的三角形——將力矢F1、F2首尾相接（兩個力的前后次序任意）后，再用線段將其封閉構成一個三角形。封閉邊代表合力FR。這一力的合成方法稱為力的三角形法則。FR=F1+F2

§1-2靜力學公理力的三角形法則力的合成與分解力的合成與分解§1-2靜力學公理公理四的應用

三力平衡匯交定理——若作用于物體同一平面上的三個互不平行的力使物體平衡，則它們的作用線必匯交于一點。

三力構件——只受共面的三個力作用而平衡的物體。§1-2靜力學公理§1-3

約束與約束反力一、約束與約束反力二、幾種常見的約束及其約束反力一、約束與約束反力1．自由體和非自由體§1-3

約束與約束反力§1-3

約束與約束反力

約束——對非自由物體的限制當物體沿著約束所能限制的方向有運動趨勢時，約束為了阻止物體的運動，必然對物體有力的作用，這種力稱為約束反力或反力。§1-3

約束與約束反力2．主動力與約束反力

主動力

約束反力

定義

促使物體運動或有運動趨勢的力，屬于主動力，工程上常稱為載荷

阻礙物體運動的力，隨主動力的變化而改變，是一種被動力

特征

大小與方向預先確定，可以改變運動狀態

大小未知，取決于約束本身的性質，與主動力的值有關，可由平衡條件求出。約束力的作用點在約束與被約束物體的接觸處。約束力的方向與約束所能限制的運動方向相反

主動力與約束反力的區別§1-3約束與約束反力二、幾種常見的約束及其約束反力1．柔性體約束2．光滑面約束3．光滑圓柱鉸鏈約束（1）中間鉸鏈約束（2）固定鉸鏈支座（3）活動鉸鏈支座.4.固定端約束幾種常見的約束§1-3

約束與約束反力1．柔性體約束由柔軟而不計自重的繩索、鏈條、傳動帶等所形成的約束特點：只能承受拉力，不能承受壓力。§1-3

約束與約束反力2．光滑面約束由光滑接觸面所構成的約束

特點：物體可以沿光滑的支撐面自由滑動，也可向離開支撐面的方向運動，但不能沿接觸面法線并朝向支撐面方向運動。§1-3

約束與約束反力3．光滑圓柱鉸鏈約束

(1)中間鉸鏈約束用銷釘將兩個具有相同直徑圓柱孔的物體連接起來，且不計銷釘與銷釘孔壁之間摩擦的約束光滑圓柱鉸鏈約束§1-3

約束與約束反力

約束特點：只限制兩物體在垂直于銷釘軸線的平面內沿任意方向的相對移動，而不能限制物體繞銷釘軸線的相對轉動和沿其軸線方向的相對移動。§1-3

約束與約束反力(1)中間鉸鏈約束

（2）固定鉸鏈支座圓柱銷連接的兩構件中，有一個是固定構件

約束特點：能限制物體（構件）沿圓柱銷半徑方向的移動，但不限制其轉動。§1-3

約束與約束反力

（3）活動鉸鏈支座鉸鏈將橋梁、房屋等結構連接在有幾個圓柱形滾子的活動支座上，支座在滾子上可作左右相對運動，兩支座間距離可稍有變化

約束特點：在不計摩擦的情況下，能夠限制被連接件沿著支撐面法線方向的上下運動。§1-3

約束與約束反力

固定與活動鉸鏈支座約束鉸鏈支座鉸鏈支座結構簡圖§1-3

約束與約束反力固定端約束物體受力分析例1例2例3FpFBR3.分析主動力與約束反力，畫出受力圖。4.檢查不要多畫、錯畫、漏畫例4圓盤的受力圖分析二桿的受力圖BC桿的受力圖AB桿的受力圖受力分析中的作用力與反作用力BC桿為二力桿（二力構件）三力匯交課堂練習整體受力圖AC桿受力圖BC桿受力圖§1－4

物體的受力分析和受力圖

分離體——為分析某一物體的受力情況而解除限制該物體運動的全部約束，將其從相聯系的周圍物體中分離出來的物體。

物體的受力圖——將物體所受的全部主動力與約束反力以力的矢量形式表示在分離體上，這樣得到的圖形稱為研究對象的受力圖。物體受力圖的畫法與步驟：1．確定研究對象，取分離體2．畫主動力3．畫約束反力§1－4

物體的受力分析和受力圖解題前須知：

（1）畫受力圖時，先畫主動力，后在解除約束處畫約束反力。必須清楚每個力的施力物是何物。本教材題目中沒說明或原圖中未畫出重力的就是不計重力，凡沒有提及摩擦時，接觸面視為光滑。（2）要善于分析二力平衡物體的受力方向，并正確應用三力平衡匯交定理分析三力平衡剛體的受力特點。（3）一對作用力和反作用力要用同一字母，在其中一個力的字母上加上“′”以示區別。作用力的方向確定了，反作用力的方向就不能隨便假設，一定要符合作用與反作用公理。§1－4

物體的受力分析和受力圖

【例1－1】重量為G的梯子AB，放置在光滑的水平地面上，并靠在鉛直墻上，在D點用一根水平繩索與墻相連。試畫出梯子的受力圖。解題過程§1－4

物體的受力分析和受力圖

【例1－2】簡支梁AB，在跨中Ｃ處受到集中力F作用，A端為固定鉸支座約束，B端為活動鉸支座約束。試畫出梁的受力圖（梁自重忽略不計）。解題過程§1－4

物體的受力分析和受力圖

如圖所示的單缸內燃機，內部有一曲柄滑塊機構，其力學模型圖如圖b所示；由氣缸l、活塞2、連桿3和曲軸4相互聯結組成，該機構可將連桿3上端的活塞2的往復直線運動轉換為與連桿下端所聯結的曲軸的連續旋轉運動。§1－4

物體的受力分析和受力圖典型例題曲柄滑塊機構運動原理是：燃氣推動氣缸1內的活塞2作直線運動，帶動連桿3作平面運動，使曲軸4作旋轉運動，從而該機構將直線運動轉換為旋轉運動，實現了內燃機將燃氣燃燒的熱能轉換成曲軸轉動的機械能的功能。§1－4

物體的受力分析和受力圖典型例題根據單缸內燃機的結構和工作原理，分析并思考下列問題：

1.分析曲柄滑塊機構的約束情況

2.分析滑塊Ｃ受力情況并畫受力圖

3.分析連桿AB的受力