任務(wù)1.1認識“力”和“剛體”在2022年世界杯小組賽巴西對陣塞爾維亞的比賽中，巴西隊9號隊員理查利森接到20號隊友維尼修斯的左路傳中后，順勢將足球停在半空，接著扭轉(zhuǎn)身體，騰空踢出一記技驚四座的倒鉤射門，球直入網(wǎng)窩，最終巴西隊以2:0取得本場比賽的勝利，而這粒進球也被國際足聯(lián)評為2022年卡塔爾世界杯最佳進球。2022年卡塔爾世界杯最佳進球足球受到了哪些力的作用？你知道足球運動中哪些行為和力有關(guān)嗎？為什么足球會在空中劃著美麗的弧線呢？球在空中劃著美麗的弧線，直掛球門死角。足球解說員你知道生活中有哪些與力有關(guān)的現(xiàn)象？舉例說明圖示現(xiàn)象分析施力物體受力物體作用

用力推課桌人課桌推

拉伸或壓縮彈簧人彈簧拉、壓

用腳踢足球人足球踢一、力的概念力人們在生活和生產(chǎn)實踐中，通過長期的觀察和分析而形成起來的。人們在這樣大量的實踐中，從感性到理性，逐步建立起力的概念。抬物體的時候，物體壓在肩上，由于肌肉緊張而感到力的作用；在超市購物的時候，用手推購物車，購物車就由靜止開始運動；落錘鍛壓工件時，工件就產(chǎn)生變形等等。例如：二、力的作用與作用效果力是物體對物體的作用，產(chǎn)生力的作用總要有兩個物體（一個是施力物體，一個是受力物體），單獨一個物體不會產(chǎn)生力的作用，離開物體更不會有力的作用。1.力的作用相互接觸的兩個物體一定會產(chǎn)生力的作用嗎？不一定！并排放在水平桌面上的兩個物體，它們之間如無相互擠壓，則兩個物塊間無力的作用。沒有接觸的兩個物體一定不會產(chǎn)生力的作用嗎？不一定！相互靠近的兩個磁鐵，相互排斥。是否接觸不是判斷物體間是否有力作用的依據(jù)二、力的作用與作用效果2.力的作用效果力是物體之間相互的機械作用，這種作用引起物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化或使物體產(chǎn)生變形。物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化是指物體的運動速度或運動方向改變，力使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化的效應(yīng)，叫做力的外效應(yīng)。二、力的作用與作用效果2.力的作用效果觀察：磁體對小球的力，使小球發(fā)生了什么變化現(xiàn)象：磁鐵對小球的吸引力使鐵球在桌面上運動的越來越快二、力的作用與作用效果2.力的作用效果觀察：守門員對足球的作用力，使足球發(fā)生了什么變化現(xiàn)象：守門員對足球的作用力使足球由運動變?yōu)殪o止受到力的作用后，鐵球、足球的運動狀態(tài)發(fā)生了變化，說明力可以改變物體的運動狀態(tài)有力作用在物體上時，物體的運動狀態(tài)一定會改變嗎？不一定！力可以改變物體的運動狀態(tài)，不表示“有力作用在物體上時，物體的運動狀態(tài)一定會發(fā)生改變”。如圖所示，用力推靜止的汽車，汽車仍然靜止，此時雖然有力作用在汽車上，但汽車的運動狀態(tài)沒有改變。二、力的作用與作用效果2.力的作用效果觀察：手拉彈弓，橡皮筋發(fā)生了什么變化現(xiàn)象：手拉彈弓使橡皮筋變長物體的變形指物體的形狀或大小發(fā)生變化，力使物體發(fā)生變形的效應(yīng)，叫做力的內(nèi)效應(yīng)。二、力的作用與作用效果2.力的作用效果觀察：用力擠壓橡皮泥，橡皮泥發(fā)生了什么變化現(xiàn)象：用力擠壓橡皮泥變形了二、力的作用與作用效果2.力的作用效果物體的變形可以是很明顯的，也可以是非常微小的，有時我們用肉眼看不見，如圖所示，筆記本放置在桌子上，筆記本對桌面有壓力的作用，所以桌面會發(fā)生微小的變形，只是我們用肉眼看不見。二、力的作用與作用效果2.力的作用效果在土木工程力學(xué)中，力的作用方式一般有拉力或壓力、吸引力兩種。當兩個物體相互接觸時，它們之間相互產(chǎn)生拉力或壓力，如壓路機與地面之間的壓力；當一物體拋出地表又回落到地表的時候，地球?qū)ξ矬w就產(chǎn)生了吸引力，對物體來說，這種吸引力就是重力。三、力的三要素1.力的大小力的大小是指物體間相互作用的強弱程度，力大則力對物體的作用效果也大，力小則力對物體的作用效果也小。力的大小可以用測力器測定。在國際單位制中，力的度量單位是牛頓（N），工程中常用kN（千牛頓）。1KN=1000N三、力的三要素1.力的大小用方向和作用點相同、大小不同的兩個力F1和F2（F1＞F2）分別作用在木塊上，觀察木塊運動狀態(tài)的變化。做一做實踐證明：F1＞F2，那么木塊在F1作用下的運動速度會比在F2作用下的運動速度快。三、力的三要素2.力的方向用大小和作用點相同、方向不同的兩個力F1和F2推動木塊，觀察木塊運動狀態(tài)的變化，如圖所示。做一做實踐證明：用同樣大小的力推動木塊，從木塊左邊推，木塊向右運動，從木塊右邊推，木塊向左運動。三、力的三要素3.力的作用點用大小和方向相同、作用點不同的兩個力F1和F2分別作用在木塊上，觀察木塊運動狀態(tài)的變化，如圖所示。做一做實踐證明：對木塊施以同樣大小和方向的力，若作用點位置較低，則木塊將向前移動，若作用點位置較高，則木塊將翻倒。三、力的三要素小結(jié)力的大小、方向、作用點決定了力對物體的作用效果，這三個因素中的任意一個因素有變動，都會直接影響力對物體的作用效果。力的大小、方向和作用點稱為力的三要素。要表述兩個力是相同的，一定要表述清楚兩個力的三要素均相同。四、力的表示方法和性質(zhì)1.力的表示方法力是一個既有大小又有方向的量，因此力是矢量。我們可以用一個帶箭頭的線段來表示力，按一定比例尺寸畫出的線段的長度表示力的大小，線段的方位和箭頭的指向表示力的方向，線段的起點或終點表示力的作用點。代表力矢量的符號用粗體字母表示，如F、FN；有時為了方便，也可在細體字母上加一箭線來表示力矢量，如。四、力的表示方法和性質(zhì)各種力的表示方法拉力F=100NF=100NF=300N支持力F=300N壓力支持力N=200NF=200N重力G=200N摩擦力f=100N四、力的表示方法和性質(zhì)2.力的性質(zhì)物質(zhì)性：力是物體對物體的作用，一個物體受到力的作用，一定有另一個物體對它施加這種作用，力是不能擺脫物體而獨立存在的。相互性：任何兩個物體之間的作用總是相互的，施力物體同時也一定是受力物體。只要一個物體對另一個物體施加了力，受力物體反過來也肯定會給施力物體一個力。矢量性：力是矢量，既有大小又有方向。同時性：力同時產(chǎn)生，同時消失。獨立性：一個力的作用并不影響另一個力的作用。五、剛體橋式起重機工作時由于起重物體與它自身的重量使橋梁產(chǎn)生微小的變形，這個微小的變形對于應(yīng)用平衡條件求支座反力，幾乎毫無影響。因此可以把起重機橋架看成是不變形的剛體。五、剛體剛體指在任何情況下都不發(fā)生變形的物體。顯然，這是一個抽象化的模型，實際上并不存在這樣的物體。這種抽象化的方法，在研究問題時是非常必要的。將物體抽象為剛體是有條件的，這與所研究問題的性質(zhì)有關(guān)。在研究物體運動狀態(tài)時，我們將討論的所有物體都視為剛體。在所研究的問題中，物體的變形成為主要因素時，就不能再把物體看成是剛體，而要看成變形體。分析圖中的場景屬于力的內(nèi)效應(yīng)還是外效應(yīng)（a）兩車相撞（b）運動員舉重（c）守門員將球撲出（d）運載火箭升空（e）鋼筋的彎曲（f）手推購物車圖（a）兩車相撞，導(dǎo)致車身在力的作用下形狀發(fā)生了改變，故屬于力的內(nèi)效應(yīng)。圖（b）運動員舉重，杠鈴在力的作用下運動狀態(tài)發(fā)生了改變，故屬于力的外效應(yīng)。圖（c）守門員將球撲出，足球在力的作用下運動狀態(tài)發(fā)生了改變，故屬于力的外效應(yīng)。圖（d）運載火箭升空，火箭在力的作用下運動狀態(tài)發(fā)生了改變，故屬于力的外效應(yīng)。圖（e）鋼筋的彎曲，鋼筋在力的作用下形狀發(fā)生的改變，故屬于力的內(nèi)效應(yīng)。圖（f）手推購物車，購物車在力的作用下運動狀態(tài)發(fā)生了改變，故屬于力的外效應(yīng)。受力物體在力的作用下發(fā)生形變運動狀態(tài)發(fā)生變化內(nèi)效應(yīng)外效應(yīng)完成本教材配套學(xué)習(xí)任務(wù)冊中學(xué)習(xí)任務(wù)單1-1-1學(xué)習(xí)任務(wù)單1-1-2謝謝觀看！任務(wù)1.2靜力學(xué)公理應(yīng)用2022年4月11日，仁懷市茅臺鎮(zhèn)元和酒廠擴建技改項目4號塔式起重機在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)北面的2組基礎(chǔ)標高比南面低10mm，需要在北面的2組基礎(chǔ)上加鋼墊板調(diào)整，于是地面指揮員聯(lián)系塔吊司機將小車回收（往南），讓塔吊往南面傾斜便于往塔吊底座下加鋼墊板。10點57分，當小車回收（往南）約2米左右時，由于塔吊配重不均衡，導(dǎo)致4號塔吊整體開始向南面傾斜，事故塔吊底部斷裂，倒向塔吊南側(cè)元和酒廠原有生產(chǎn)車間，造成兩棟生產(chǎn)車間屋面兩榀木屋架損壞，塔吊起重臂、平衡臂損壞，正在塔吊操作室作業(yè)的1名工人隨坍塌的塔式起重機墜落。請思考引起塔式起重機側(cè)翻的原因是什么？塔吊在工作過程中是如何保持平衡的？請聯(lián)系日常生活，舉例說明哪些物體是平衡的？平衡一般是指物體相對于慣性參考保持靜止或者做勻速直線運動的狀態(tài)。正常情況下靜止的橋梁以及勻速吊裝的構(gòu)件，它們相對于地球都是處于平衡狀態(tài)的。一、平衡的概念物體在各種力系作用下的平衡條件在土木工程中有著廣泛的應(yīng)用力系同時作用在一個物體上的一群力物體在力系的作用下一般會產(chǎn)生各種不同的運動平衡條件要使物體處于平衡狀態(tài)，就必須要使作用于物體上的力系滿足一定的條件。平衡力系使物體處于平衡狀態(tài)的力系。二、靜力學(xué)公理1.二力平衡公理作用于剛體上的兩個力，使剛體處于平衡的必要與充分條件是：二力平衡公理作用在同一條直線上大小相等方向相反對剛體來說，這個條件時必要與充分的；但對于變形體，這個條件是不充分的。如當軟繩受兩個等值反向的拉力作用時，可以平衡，如圖所示。當軟繩受兩個等值反向的壓力作用時，就不能平衡了，如圖所示。二、靜力學(xué)公理1.二力平衡公理一個物體在兩個力作用下處于平衡狀態(tài)時應(yīng)滿足的條件二、靜力學(xué)公理1.二力平衡公理如圖所示，橋梁的桁架中的斜向直桿AB（桿自重忽略不計），僅在其A、B兩端受到F1、F2兩個力作用，連接這兩個力的作用點在一條直線上，為二力的作用線，這兩個力必等值、反向，否則構(gòu)件無法保持平衡。二力構(gòu)件只在兩個力作用下處于平衡狀態(tài)的構(gòu)件若為桿件稱為二力桿二力構(gòu)件的受力特點兩個力必沿作用點的連線兩個物體間的作用力和反作用力總是同時存在，它們大小相等，方向相反，沿同一直線，并分別作用在這兩個物體上，這就是作用與反作用公理。二、靜力學(xué)公理2.作用力與反作用力公理火箭發(fā)射過程中，火箭靠向下噴氣產(chǎn)生的反作用力而升空。蛙泳時，人靠雙腳向后蹬水而向前運動。劃船時，船靠船槳向后劃水而向前運動。這個公理概括了自然界中物體之間相互作用力的關(guān)系，表明一切力總是成對出現(xiàn)的，有作用力就必有反作用力。作用與反作用公理又稱為牛頓第三定律，是牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中提出的關(guān)于物體運動的三個基本規(guī)律之一，這些規(guī)律是在觀察和實驗的基礎(chǔ)上得出的，是被公認的宏觀自然規(guī)律。二、靜力學(xué)公理2.作用力與反作用力公理作用力與反作用力公理與二力平衡公理的區(qū)別對象一對作用力和反作用力一對平衡力相同點大小相等、方向相反，作用在同一直線上不同點作用對象分別作用在兩個物體上作用在同一個物體上作用時間同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失不一定同時產(chǎn)生、變化、消失力的性質(zhì)一定是相同性質(zhì)的力不一定是相同性質(zhì)的力作用效果作用效果不能抵消，不能合成作用效果可以抵消，合力為零作用于物體上同一點且不共線的兩個力，可以合成為一個合力，合力的作用點仍為該點，合力的大小和方向，由以這兩個力為鄰邊構(gòu)成的平行四邊形的對角線來表示。如圖(a)所示，以F表示合力，以F1、F2表示原來的兩力（稱為分力）這種合成力的方法，稱為矢量加法，如圖（b）所示，合力F稱為Fx、Fy這兩力的矢量和。可以用公式表示為：F=Fx+Fy

（1-1）注意：式（1-1）是矢量等式，它與代數(shù)等式F=Fx+Fy的意義完全不同，不能混淆。二、靜力學(xué)公理3.平行四邊形法則和三角形法則以一條已知線段作為平行四邊形的對角線作平行四邊形可以作出多少個符合要求的平行四邊形？無數(shù)個??！將一個已知力分解為兩個力會得出無數(shù)種答案，具有不確定性。在工程中，為了統(tǒng)一，在求一個力的分力時，要把它放在平面直角坐標系中進行分解。在用矢量加法求合力時，不必畫出整個平行四邊形，如圖b所示，可以從A點作一個與F1大小相等、方向相同的矢量AB，過B點作一個與力F2大小相等，方向相同的矢量BC，則AC即表示F1、F2的合力FR。這種求合力的方法，稱為力的三角形法則，即兩分力首尾相連，合力從第一力起點指向第二力終點。注意，力三角形只表明力的大小和方向，它不表示力的作用點或作用線。【案例】黃浦江上最美的大橋——南浦大橋，如圖所示。南浦大橋的引橋為何這么長？這是因為短的引橋下滑力大，上坡時，下滑力阻礙了汽車向上行駛，下坡時，下滑力又使汽車加速下滑。所以，高大的橋要建很長的引橋，減小斜面的傾角。根據(jù)平行四邊形公理可知，使汽車重力沿橋面向下的分力減小，可達到行車方便和安全的目的。作用于同一剛體上的已知力系中，加上或去掉任何一對平衡力系，都不改變原力系對剛體的作用效果。如圖所示，F(xiàn)=F1=F2，在力F作用線的任一點B處增加平衡力系F1、F2（圖b），不改變力F對剛體的作用；在圖b的力系上，減去平衡力系F1、F（圖c），也不改變原力系（F，F(xiàn)1，F(xiàn)2）對剛體的作用。因此，平衡力系對于剛體的平衡或運動狀態(tài)沒有影響，即平衡力系對剛體的作用效果為零。二、靜力學(xué)公理4.加減平衡力系公理如圖所示，F(xiàn)=F1=F2，在力F作用線的任一點B處增加平衡力系F1、F2（圖b），不改變力F對剛體的作用；在圖b的力系上，減去平衡力系F1、F（圖c），也不改變原力系（F，F(xiàn)1，F(xiàn)2）對剛體的作用。如圖所示，F(xiàn)=F1=F2，在力F作用線的任一點B處增加平衡力系F1、F2（圖b），不改變力F對剛體的作用；在圖b的力系上，減去平衡力系F1、F（圖c），也不改變原力系（F，F(xiàn)1，F(xiàn)2）對剛體的作用。因此，平衡力系對于剛體的平衡或運動狀態(tài)沒有影響，即平衡力系對剛體的作用效果為零。二、靜力學(xué)公理4.加減平衡力系公理平衡力系對于剛體的平衡或運動狀態(tài)沒有影響，即平衡力系對剛體的作用效果為零。=在天平的兩邊，分別放著砝碼和一杯水，此時天平正好保持平衡。取兩塊相同的木頭，分別放在天平兩端，很明顯，天平依然能保持平衡。把天平的左右兩端看成是一個整體，水的質(zhì)量＝砝碼的質(zhì)量，所以（水＋木塊）的質(zhì)量=（砝碼+木塊）的質(zhì)量。雜技演員頭頂大缸，就像缸粘在頭頂一樣，這時缸處于平衡狀態(tài)，那么缸受到哪些力的作用？為什么會處于平衡狀態(tài)？任務(wù)1.2.1應(yīng)用二力平衡公理任務(wù)分析第一步：受力分析雜技演員頭頂大缸，此時缸受到兩個力的作用，一個是缸的重力W，另一個是頭頂對缸的支撐力FN，如圖所示。第二步：分析所受的作用力之間的關(guān)系由于缸處于平衡狀態(tài)，故缸的重力W和頭頂對缸的支撐力FN大小相等，方向相反，且雜技演員隨著缸的晃動而不斷變換身體的位置，其目的就是為了使缸的重力W的作用線和頭頂對缸的支撐力FN的作用線在同一條直線上，以保持缸的相對平衡。第三步：得出結(jié)論因為缸的重力W和頭頂對缸的支撐力FN是一對平衡力，故缸處于平衡狀態(tài)。體育課上，有幾位同學(xué)在地面上騎獨輪車,處于平衡狀態(tài)，如圖a所示。試問地面對輪子的支持力FN與輪子對地面的壓力FN’（圖b）、地面對輪子的支持力FN與小朋友和輪子的重力W（圖c）有何關(guān)系？任務(wù)1.2.2區(qū)分二力平衡公理和作用與反作用公理任務(wù)分析第一步：分析地面對輪子的支持力FN與輪子對地面的壓力FN’之間的關(guān)系同學(xué)在地面上騎獨輪車向前勻速運動，如圖所示，如輪子對地面有一個作用力FN’，而地面對輪子同時也有一個作用力FN，因此力FN’與FN的大小相等，方向相反，沿同一直線，分別作用在地面和輪子上，故FN’與FN是一對作用力與反作用力。第二步：分析地面對輪子的支持力FN與輪子的重力W的關(guān)系輪子上作用著兩個力W和FN，如圖所示。W是人和輪子的重力，F(xiàn)N是地面對輪子的作用力，因輪子在豎直方向處于平衡狀態(tài)，故作用在輪子上的兩個力W和FN是一對平衡力。試分析一個人提水與兩個人抬水有什么區(qū)別？任務(wù)1.2.3應(yīng)用平行四邊形法則任務(wù)分析第一步：分析一人抬水時的受力情況一個人抬水時，此時水桶受到兩個力的作用，一個是水桶的重力W，另一個是手對水桶的力F，如圖a所示。第二步：分析兩人抬水時的受力情況兩個個人抬水時，此時水桶受到三個力的作用，一個是水桶的重力W，一個是兩個人的手分別對水桶的力F1和F2，如圖b所示。第三步：進行比較，得出結(jié)論一個人對水桶的作用力F，相當于兩個人共同對水桶的作用力F1、F2。即F為力F1、F2的合力。因此，一個人抬重量為W的一桶水或者兩個人抬重量為W的一桶水都能使水桶處于平衡狀態(tài)。用同樣大小的力F推車（圖a）和拉車（圖b）車的運動效果是否相同？任務(wù)1.2.4應(yīng)用加減平衡公理任務(wù)分析第一步：分析用力F推車，小車的運動狀態(tài)用推力F作用于小車的A點，如圖a所示，小車向右運動。第二步：分析用力F拉車，小車的運動狀態(tài)用大小、方向均相同的拉力F作用于B點（A、B兩點在同一直線上），如圖b所示，小車向右運動。第三步：進行比較，得出結(jié)論力可沿其作用線移動的性質(zhì)，使得推車和拉車的運動效果相同。完成本教材配套學(xué)習(xí)任務(wù)冊中學(xué)習(xí)任務(wù)單1-2-1謝謝觀看！任務(wù)1.3認識約束與約束力湄洲灣跨海大橋是國內(nèi)首座跨海高鐵矮塔斜拉橋，全長14.7km，其中10km位于海上，海域路線長、工程量大、工程難度大。海上橋梁施工要應(yīng)對雨季、大風(fēng)、臺風(fēng)等惡劣天氣，該橋于2021年11月13日成功合龍。湄洲灣跨海大橋合龍，標志著福廈高速鐵路關(guān)鍵控制性節(jié)點順利打通，“乘坐高鐵看?！钡脑竿磳崿F(xiàn)。橋梁在施工過程中為什么支撐在橋墩上的橋身掉不下來？橋墩對橋身起著怎樣的約束？請聯(lián)系日常生活舉例說明物體受到的約束一、約束與約束力能夠在空間自由運動的物體稱為自由體例如：飛行的飛機。位移受到某些限制的物體稱為非自由體例如：懸掛著的燈，在重力的作用下，燈不能離開繩索向下運動。阻礙非自由體運動的限制條件稱為非自由體的約束。這些限制條件總是由被約束物體周圍的其他物體構(gòu)成的，為了方便計算，將構(gòu)成約束的周圍物體本身也稱為約束。例如，繩索就是燈的約束。既然約束能限制物體的運動，也就能改變物體的運動狀態(tài)，約束對物體的作用力稱為約束反力，簡稱為反力。如圖所示，F(xiàn)T就是繩索對燈的約束反力。物體總是同時受到主動力和約束力的作用，主動力通常是已知的，而約束力則是未知的。類型約束力（被動力）主動力（荷載）定義由主動力引起抵抗主動力的作用而產(chǎn)生的力使物體運動或使物體具有運動趨勢的力舉例繩索對吊燈的拉力等重力、風(fēng)壓力、推力等條件未知已知物體受到的力的類型一、工程中常見的約束1.柔性約束由繩索、鏈條、皮帶等柔性體對物體構(gòu)成的約束稱為柔性約束。由于柔索只能承受拉力，不能承受壓力，所以它們只能限制物體沿著柔性體伸長方向的運動。柔索對物體的約束力，作用在接觸點，方向沿柔索中心線，背離物體提供拉力，常用字母FT表示，如圖所示。一、工程中常見的約束2.光滑接觸面約束當兩物體接觸面之間的摩擦力小到可以忽略不計時，可將接觸面視為理想光滑的約束。不論接觸面是平面或曲面，都不能限制物體沿接觸面切線方向的運動，只能限制物體沿著接觸面的公法線指向約束物體方向的運動。光滑接觸面對物體的約束力是：通過接觸點，沿著接觸面公法線方向，指向受力物體。這類約束力也稱法向反力,通常用FN表示，如圖所示。一、工程中常見的約束3.鏈桿約束在土木工程力學(xué)中把不計自重且兩端用光滑銷釘與物體相連的直桿稱為鏈桿。如圖所示，把桿BC視為鏈桿。鏈桿只能限制物體沿著鏈桿的軸線方向的運動，而不能限制其他方向的運動。所以鏈桿的約束力的作用線沿鏈桿軸線方向，可能是拉力，也可能是壓力，如圖所示，F(xiàn)RB是桿BC作用于桿AB的約束力，F(xiàn)RC是桿BC作用于桿CD的約束力。圓柱鉸鏈約束力垂直于銷釘軸線，用兩個相互垂直的未知力FX、FY來表示，圓柱鉸鏈的計算簡圖如圖a所示，約束力如圖b所示。一、工程中常見的約束4.圓柱形鉸鏈約束圓柱形鉸鏈簡稱鉸鏈，常見的門窗的合頁就是這種約束（圖a）。理想的圓柱鉸鏈是由一個圓柱形銷釘插入兩個物體的圓孔中構(gòu)成的（圖b），且認為銷釘與圓孔的表面很光滑，銷釘不能限制物體繞銷釘轉(zhuǎn)動，只能限制物體在垂直于銷釘軸線的平面內(nèi)的沿任意方向的移動。一、工程中常見的約束4.圓柱形鉸鏈約束圓柱鉸鏈約束力垂直于銷釘軸線，用兩個相互垂直的未知力FX、FY來表示，圓柱鉸鏈的計算簡圖如圖a所示，約束力如圖b所示。（1）可動鉸支座如圖所示，房屋建筑中常將橫梁支承在磚墻上，磚墻是橫梁的支座，這種支座對橫梁起著怎樣的約束作用呢？磚墻只能限制橫梁沿垂直于支承面方向的移動，不能限制梁繞墻體轉(zhuǎn)動和沿支撐面方向的移動，我們把這種支座稱為可動鉸支座。一、工程中常見的約束5.支座工程中把構(gòu)件連接再墻、柱、基礎(chǔ)等支承物上的裝置稱為支座。支座對構(gòu)件的約束力稱為支座反力。工程中的支座通?？珊喕癁槿N：可動鉸支座、固定鉸支座和固定端支座?？蓜鱼q支座的結(jié)構(gòu)簡圖如圖a所示，可動鉸支座對構(gòu)件的約束力通過構(gòu)件與支撐面，并垂直于支撐面，方向可能向上，也可能向下。可動鉸支座的計算簡圖如圖b所示，其約束力常用字母FN表示（圖c）。（2）固定鉸支座將構(gòu)件用圓柱形銷釘與支座連接，并將支座固定在支承物上，就構(gòu)成了固定鉸支座，固定鉸支座的結(jié)構(gòu)簡圖如圖a所示。因構(gòu)件受到上下、左右移動的限制，即固定鉸支座有兩個方向的約束力，其計算簡圖如圖b所示，約束力常采用兩個互相垂直的未知力FX、FY表示，也可以用一個不知大小和方向的力FR表示（圖c）。（3）固定端支座鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，大多陽臺呈懸挑行駛，它的一端懸空，另一端與框架結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆后固定在一起，如圖所示?？蚣芙Y(jié)構(gòu)對陽臺懸挑梁起著怎樣的約束作用呢？構(gòu)件與支承物固定在一起，構(gòu)件在固定端既不能沿任何方向移動，同時也不能轉(zhuǎn)動，這種支座稱為固定端支座。固定端支座的結(jié)構(gòu)簡圖如圖a所示，其計算簡圖如圖b所示，固定端支座的約束力有三個未知數(shù)：作用于插入處的水平約束力FX和豎向約束力FY，還有一個阻止轉(zhuǎn)動的力偶，其力偶矩用Me表示，如圖c所示。約束名稱

約束性能實例結(jié)構(gòu)簡圖約束力圖示方向未知數(shù)個數(shù)柔性約束只能受拉，不能受壓

過接觸點，沿柔性體中心線，背離被約束物體

１

光滑接觸面約束限制沿光滑面的垂線并指向光滑面的運動，不限制沿著光滑面或離開光滑面的運動

過接觸點，沿接觸面垂直方向，指向被約束物體

１

鏈桿約束限制沿鏈桿方向的移動，不限制其他方向的運動

沿鏈桿軸線方向，

指向不定，可能是拉力，也可能是壓力

１工程中常見的約束類型及約束力約束名稱

約束性能實例結(jié)構(gòu)簡圖約束力圖示方向未知數(shù)個數(shù)圓柱形鉸鏈約束限制移動，不限制繞銷釘?shù)霓D(zhuǎn)動

過銷釘中心，垂直于銷釘軸線，方向不定２固定鉸支座約束限制移動不限制饒銷釘?shù)霓D(zhuǎn)動

過銷釘中心，方向不定2

固定端支座約束限制移動和轉(zhuǎn)動

除了水平約束力與豎向約束力外，還有一個力偶，方向均不定3工程中常見的約束類型及約束力在日常生活中，經(jīng)常會看到如圖所示的三角支架，試分析直桿BC對橫桿AB起著怎樣的約束作用呢？任務(wù)1.3.1認識鏈桿任務(wù)分析第一步：分析直桿BC對橫桿AB的約束作用直桿BC只能限制桿AB沿桿BC的軸線方向的運動，而不能限制桿AB其他方向的運動。第二步：確定約束的類型由于在土木工程力學(xué)中把不計自重并兩端光滑地與物體相連的直桿稱為鏈桿，所以把圖(a)中桿BC視為鏈桿。第三步：受力分析鏈桿的約束力沿鏈桿軸線，指向不定。圖(b)中的FRB就是桿BC作用于橫桿AB的約束力。(a)(b)在房屋建筑中經(jīng)常會看到如圖所示的屋架，其端部支承在柱子上，通過預(yù)埋在屋架和柱子上的兩塊墊板間的焊縫連接，柱子對屋架起著怎樣的約束作用呢？任務(wù)1.3.2認識固定鉸支座任務(wù)分析第一步：分析柱子對屋架的約束作用如圖所示，因為屋架受到上下、左右移動的限制，所以屋架不可能產(chǎn)生上下、左右移動。因為焊縫不長，屋架可以產(chǎn)生微小的轉(zhuǎn)動。第二步：確定約束的類型故柱子為屋架的支座。屋架的這種支承就是固定鉸支座。第三步：受力分析固定鉸支座有兩個方向的約束力，其大小未知，因此，采用兩個互相垂直的未知力FAx、FAy表示，如圖所示。完成本教材配套學(xué)習(xí)任務(wù)冊中學(xué)習(xí)任務(wù)單1-3-1謝謝觀看！任務(wù)1.4受力圖繪制高空走鋼絲我們都知道是一項非常難的“雜技運動”，要有超強的平衡感和膽量才敢邁出這一步。那你有聽說過阿迪力·吾休爾這個人嗎？他手拿長桿，腳下踩著只有曬衣服的繩子那般粗細的鋼絲卻如履平地，自如地做著走、跳、臥等動作。他曾經(jīng)創(chuàng)下過5項高空走鋼絲的吉尼斯世界紀錄，名揚全世界，因此被稱為中國高空走鋼絲第一人，至今無人能打破他所創(chuàng)造的“高空”神話。阿迪力·吾休爾在表演走鋼絲阿迪力·吾休爾在走鋼絲時為什么能保持平衡？一、單個物體的受力圖進行受力分析前必須要明確對哪一個物體或構(gòu)件進行受力分析，即需要明確研究對象。為了分析研究對象的受力情況，又必須弄清研究對象與哪些物體有聯(lián)系，受到哪些力的作用，這些力是什么物體施加的，哪些是已知力，哪些是未知力。需要將研究對象從其周圍物體中脫離出來。被脫離出來的研究對象稱為分離體。在脫離體上畫出周圍物體對它的全部作用力（包括主動力和約束力），這樣的圖形就稱為受力圖。一、單個物體的受力圖如上述案例所述，目的是要弄清楚人在走鋼絲時為什么能保持平衡，所以研究對象是人。將人從周圍物體中脫離出來單獨分析可知，要想在鋼絲上行走，必須保證身體筆直，人的重心與FN、W共線，如圖b所示。為了完成走鋼絲的演出，雜技演員需要經(jīng)過長期的刻苦訓(xùn)練，才能達到保持平衡的能力。二、簡單物體系統(tǒng)的受力圖物體系統(tǒng)的受力圖畫法與單個物體的受力圖畫法基本相同，區(qū)別只在于所取的研究對象是由兩個或兩個以上的物體聯(lián)系在一起的物體系統(tǒng)。研究時只需將物體系統(tǒng)看為一個整體，就像對單個物體一樣。當需要畫出物體系統(tǒng)中某單個物體的受力圖時，可把它從圓柱鉸鏈連接處拆開，即從系統(tǒng)中分離出來，并加上相應(yīng)的約束力。應(yīng)該要注意的是：約束力作為物體間的相互作用，也一定要遵循作用與反作用公理。三、受力圖的繪制步驟選取合適的研究對象與正確畫出物體受力圖是解決力學(xué)問題的前提和依據(jù)，是進行力學(xué)計算的首要步驟，如有失誤，將導(dǎo)致整個計算結(jié)果錯誤。受力圖繪制步驟