中央電大《土木工程力學(xué)》形成性測試01任務(wù)?一、任務(wù)概述本次形成性測試01任務(wù)旨在考查學(xué)生對土木工程力學(xué)基本概念、靜力學(xué)公理和物體受力分析等基礎(chǔ)知識的掌握程度。通過完成一系列題目，包括選擇題、填空題、判斷題和簡答題，檢驗學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和應(yīng)用能力，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)土木工程力學(xué)的相關(guān)知識奠定堅實基礎(chǔ)。二、知識點回顧（一）靜力學(xué)基本概念1.力的定義：力是物體之間的相互機械作用，這種作用使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變，或者使物體產(chǎn)生變形。力的三要素包括大小、方向和作用點。2.剛體：在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點之間的距離始終保持不變的物體。剛體是一種理想化的力學(xué)模型。3.平衡：物體相對于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運動的狀態(tài)。（二）靜力學(xué)公理1.二力平衡公理：作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是這兩個力大小相等，方向相反，且作用在同一條直線上。2.加減平衡力系公理：在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用效果。3.力的平行四邊形法則：作用在物體上同一點的兩個力，可以合成為一個合力。合力的作用點也在該點，合力的大小和方向由這兩個力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對角線確定。4.作用與反作用定律：作用力和反作用力總是同時存在，兩力的大小相等、方向相反，且沿同一直線分別作用在兩個相互作用的物體上。5.剛化原理：變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。（三）物體受力分析1.受力圖：表示物體受力情況的簡明圖形。在畫受力圖時，首先要明確研究對象，然后分析它所受的全部外力，包括主動力和約束反力，并將這些力按照力的作用點和方向，用相應(yīng)的力的符號表示在物體的簡圖上。2.約束與約束反力：約束：對非自由體的某些位移起限制作用的周圍物體。約束反力：約束對被約束物體的作用力，其方向總是與約束所能阻止的物體的位移方向相反。常見的約束類型有柔索約束、光滑接觸面約束、光滑圓柱鉸鏈約束、固定鉸支座、可動鉸支座、固定端支座等，不同約束類型的約束反力表示方法不同。三、題目解析（一）選擇題1.作用在一個剛體上的兩個力F1、F2，滿足F1=F2的條件，則該二力可能是（）。A.作用力和反作用力或一對平衡力B.一對平衡力或一個力偶C.一對平衡力或一個力和一個力偶D.作用力和反作用力或一個力偶答案：B解析：作用力和反作用力是分別作用在兩個相互作用的物體上，而題目中是作用在一個剛體上，所以A、D選項錯誤；當F1=F2且作用在同一條直線上時，是一對平衡力；當F1=F2且不作用在同一條直線上時，是一個力偶，所以B選項正確，C選項錯誤。2.一剛體受共面不平行的三個力作用而平衡時，這三個力的作用線必匯交于一點，這一定理為（）。A.三力平衡匯交定理B.加減平衡力系公理C.力的平行四邊形法則D.作用力與反作用力公理答案：A解析：三力平衡匯交定理指出，作用于剛體上的三個相互平衡的力，若其中兩個力的作用線匯交于一點，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個力的作用線通過匯交點。所以A選項正確；加減平衡力系公理是關(guān)于在力系中加減平衡力系不改變力系對剛體作用效果的公理，B選項錯誤；力的平行四邊形法則是用于合成力的法則，C選項錯誤；作用力與反作用力公理是描述兩個物體之間相互作用力關(guān)系的公理，D選項錯誤。3.力F1、F2、F3作用于剛體的同一點，其大小分別為F1=20kN，F(xiàn)2=30kN，F(xiàn)3=40kN，方向如圖所示。則此力系的合力大小為（）kN。A.30B.50C.60D.80答案：B解析：首先將F1、F2、F3分別沿x、y方向分解。F1x=F1cos30°=20×√3/2=10√3kNF1y=F1sin30°=20×1/2=10kNF2x=F2cos45°=30×√2/2=15√2kNF2y=F2sin45°=30×√2/2=15√2kNF3x=F3cos60°=40×1/2=20kNF3y=F3sin60°=40×√3/2=20√3kN然后求合力在x、y方向的分量：Fx=F1x+F2x+F3x=10√315√2+20kNFy=F1y+F2y+F3y=10+15√220√3kN最后根據(jù)合力公式F=√(Fx2+Fy2)計算合力大?。篎=√[(10√315√2+20)2+(10+15√220√3)2]≈50kN所以答案選B。（二）填空題1.力的三要素是（）、（）和（）。答案：大小、方向、作用點解析：力的三要素明確了力對物體作用效果的決定性因素，大小決定力的作用程度，方向決定力的作用方向，作用點決定力的作用位置。2.作用在剛體上的力可沿其作用線（），而不改變該力對剛體的作用效果，這一原理稱為（）。答案：任意移動、加減平衡力系公理解析：加減平衡力系公理表明在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，不改變原力系對剛體的作用效果，所以力可沿其作用線任意移動。3.約束反力的方向總是與（）的方向相反。答案：約束所能阻止的物體的位移解析：約束反力的本質(zhì)是阻礙物體的某些位移，所以其方向與約束所能阻止的物體的位移方向相反。（三）判斷題1.剛體是實際物體的力學(xué)模型，在自然界中并不存在。（）答案：√解析：剛體忽略了物體受力時的變形，是一種理想化模型，實際物體在受力時都會有或多或少的變形，所以自然界中不存在剛體。2.只要兩個力大小相等、方向相反，這兩個力就一定是平衡力。（）答案：×解析：兩個力大小相等、方向相反，還必須作用在同一條直線上且作用在同一個剛體上，才是一對平衡力，缺少這些條件就不一定是平衡力。3.作用與反作用定律只適用于剛體。（）答案：×解析：作用與反作用定律適用于任何物體，不管是剛體還是變形體。（四）簡答題1.簡述靜力學(xué)公理的內(nèi)容及作用。答：靜力學(xué)公理包括：二力平衡公理：作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是這兩個力大小相等，方向相反，且作用在同一條直線上。它是分析剛體平衡問題的基本依據(jù)。加減平衡力系公理：在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用效果。該公理為力系的等效變換提供了依據(jù)。力的平行四邊形法則：作用在物體上同一點的兩個力，可以合成為一個合力。合力的作用點也在該點，合力的大小和方向由這兩個力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對角線確定。它用于力的合成與分解。作用與反作用定律：作用力和反作用力總是同時存在，兩力的大小相等、方向相反，且沿同一直線分別作用在兩個相互作用的物體上。明確了物體之間相互作用力的關(guān)系。剛化原理：變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。它建立了變形體平衡和剛體平衡之間的聯(lián)系。靜力學(xué)公理是靜力學(xué)的基礎(chǔ)，通過這些公理可以對物體進行受力分析、力系的簡化和平衡條件的推導(dǎo)，從而解決各種靜力學(xué)問題。2.說明受力分析的步驟。答：受力分析的步驟如下：確定研究對象：根據(jù)問題的需要，選取要分析受力的物體。取分離體：將研究對象從周圍物體中分離出來，單獨畫出其簡圖。分析主動力：明確作用在研究對象上的已知主動力，如重力、風力、荷載等，并在簡圖上標注出來。分析約束反力：根據(jù)研究對象所受的約束類型，確定約束反力的方向和作用點，并在簡圖上正確畫出。常見的約束類型有柔索約束（反力沿柔索中心線背離物體）、光滑接觸面約束（反力沿接觸面公法線指向物體）、光滑圓柱鉸鏈約束（一般用兩個正交分力表示）、固定鉸支座（用兩個正交分力表示）、可動鉸支座（反力垂直于支承面）、固定端支座（有兩個正交分力和一個力偶）等。檢查受力圖：檢查受力圖上的力是否完整、準確，有無多畫或漏畫的力，力的方向和作用點是否正確，各力之間的關(guān)系是否符合約束條件和靜力學(xué)公理。通過以上步驟，可以準確地分析出物體的受力情況，為后續(xù)進行力學(xué)計算和求解奠定基礎(chǔ)。四、總結(jié)通過本次形成性測試01任務(wù)，對土木工程力學(xué)中的基本概念、靜力學(xué)公理和物體受力分析等知識點進行了全面考查。學(xué)生在完成題目過程中，進一步加深了對這些基礎(chǔ)知識的理解和掌握，能夠更加熟練地運用相關(guān)知識進行解題。在選擇題、填空題、判斷題和簡答題中，涵蓋了各個知識點的考查。選擇題主要考查對概念的理解和簡單應(yīng)用；填空題注重對基本定義