约束与约束反力
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灌南中专教师授课教案2018 /2019 学年第一学期课程汽车机械基础教学内容旧知复习:1.力的概念。
2.力的基本性质。
讲授新课:第一章静力学基础第二节约束与约束反力一、约束与约束反力1. 约束位移不受限制的物体称为自由体,位移受到限制的物体称为非自由体。
对非自由体的某些位移起限制作用的物体称为约束。
2. 约束反力约束作用于物体上的力称为约束反力,简称约束力。
如火车铁轨约束车轮只能在轨道上运动,轨道作用于车轮上的力称为约束反力。
注意:①约束反力一般是未知力,往往是需要求解的。
②约束反力的方向根据约束的类型来确定,大小用平衡条件来计算。
二、常见的约束类型1. 柔性约束工程上常见的钢丝绳、传动带、链条对物体的约束只能承受拉力,不能承受压力,称为柔性约束。
常用F T表示这类约束反力,如图1-7所示。
2. 光滑面约束两物体的接触面是光滑的刚性面,摩擦力忽略不计,称为光滑面约束。
注意:光滑面约束只能限制物体过接触点沿接触面的公法线方向的运动,不能限制物体在接触面的切线方向的运动。
约束反力沿接触点的法线方向,并指向被约束的物体,称为法向反力,常用F N表示这类约束反力,如图1-8所示。
3. 铰链约束用圆柱销将两个构件连接在一起,构件只能绕销轴的回转中心转动,不能产生相对位移,这类约束称为铰链约束。
(1) 固定铰链支座两个构件之一固定在支承面上,称为固定铰链支座,如图1-9所示。
(1) 活动铰链支座铰链支座下面装有几个滚轴,使铰链支座在支承面上能任意移动,称为活动铰链支座,如图1-10所示。
4. 固定端约束构件的一端固定、另一端为自由的支座称为固定端约束。
注意:构件的固定端既不能转动,也不能移动,如图1-11所示。
固定端约束的受力分析如图1-12所示,用M A表示约束力偶。
课堂练习小结:1. 约束与约束反力的概念。
2.常见的约束类型。
教学过程与内容师生活动时间分配
复习:1、力的三要素和图示法
约束和约束反力
引入
[观察与思考] 在日常生活中可以看到:绳索悬挂的灯、支承在墙上或柱子上的梁都掉不下来;人坐在椅子上也摔不下来。
为什么灯、梁和椅子上的人都不能向下运动呢?
答:因为灯、梁和人的运动受到周围物体的限制,不可能在空间某些方向运动。
一、约束和约束反力的概念
限制物体运动的物体在力学中称为约束。
对于绳索悬挂的灯来讲,绳索是灯的约束;支承在墙上或柱子上的梁掉不下来,墙或柱子是梁的约束;人坐在椅子上也摔不下来,椅子是人的约束。
约束对被约束物体的作用力称为约束反力(约束力),简称反力。
约束反力是被动力,其方向与约束所能阻止的运动方向相反
二、工程实例
1.吊车吊物体(柔体)提问
通过生活中的
例子引入概念
让学生回答
提问
用工程实例增
加学生的感性
认识
5min
5min
5min
5min
教学过程与内容师生活动时间分配2.梯子(光滑接触面)
3.桥墩(可动铰支座)
4.杯形基础(固定铰支座)
教学过程与内容师生活动时间分配5.基础(固定端支座)
三、几种常见的约束及其反力
1、柔体约束
定义:柔软的绳索、链条、皮
带等物体(柔体),用于阻碍物体F T1F T2
的运动时称为柔体约束。
限制:物体沿柔体伸长方向的运动。
约束反力:
作用线通过接触点,沿柔体中心线
方向背离被约束的物体,恒为拉力
大小未知
2、光滑接触面约束
定义:两个物体接触,当物体在
接触处的摩擦力很小(可以忽略
不计),这两个物体间的约束就是
光滑接触面约束。
限制:物体沿着光滑面的公法线并指向光滑面的运动。
观看视频资料
进一步加强学
生的感性认识
提问:法线、
切线
10min
10min
F N
教学过程与内容师生活动时间分配
约束反力:
作用线通过接触点,沿光滑面的公法线
方向指向被约束的物体,恒为压力
大小未知
3、可动铰支座
支座:工程上构件连接在墙、柱、基础等支撑物上的装置。
定义:用销钉连接构件与支座,并将支座置于可沿支撑面滚动的辊轴上。
限制:构件沿垂直于支撑面方向的移动。
约束反力:
作用线通过销钉中心,并垂直于支承面
方向指向不定
大小未知
想一想?
4、固定铰支座
定义:用销钉连接构件与支座,并将支座固定在支撑物上。
限制:垂直于销钉轴线平面内的任何方向移动。
约束反力:观看视频资料
进一步加强学
生的感性认识
多媒体视频资
料演示可动铰
支座
多媒体视频资
料演示固定铰
支座
15min
15min
F N F N。