学习探究土木工程力学第一章第三节约束与约束反力练习一合肥铁路工程学校 机电教研室2021/3/111学习探究约束与约束反力练习一温故知新学习探究知识强化课堂延伸提纲挈领2021/3/112学习探究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、柔索的约束力方向练习柔索的约束力方向练习柔索的约束力方向练习柔索的约束力方向练习3、光滑接触面的约束力方向练习光滑接触面的约束力方向练习光滑接触面的约束力方向练习光滑接触面的约束力方向练习学习探究2021/3/113学习探究第三节第三节 约束与约束反力（练习一）约束与约束反力（练习一）2021/3/114学习探究一、知识回顾一、知识回顾1、什么是约束？限制物体运动的周围物体。2、约束反力的一般特点？作用在约束与物体接触处，其方向与约束所能限制的运动方向相反。学习探究2021/3/115学习探究一、知识回顾一、知识回顾3、柔体约束的约束反力特点？只能是拉力FT，沿柔索背离被约束物体4、光滑接触面约束的反力特点？只能是压力FN，沿公法线指向被约束物体学习探究2021/3/116学习探究图1-4 FGAB作业：习题集第一章作业：习题集第一章 一填空题（全部）、五作图题第一填空题（全部）、五作图题第1题题绳ACBGD2021/3/117学习探究图1-4 （a）作业讲评作业讲评FGABFNAFNBFGAB2021/3/118学习探究作业讲评作业讲评FGABFNAFNB1、方向错误，应该指向圆球2、表示力的字母不对。2021/3/119学习探究图1-4 （b）作业讲评作业讲评绳ACBGD绳ACBGDFNAFNBFTD2021/3/1110学习探究作业讲评作业讲评绳ACBGDFNAFNBFTD1、力的数量不对，多画了一个2、方向错误，应该垂直于直杆。2021/3/1111学习探究基本概念：约束与约束反力基本概念：约束与约束反力2021/3/1112学习探究什么是约束？什么是约束？约束：由周围物体构成的、阻碍非自由体移动的限制条件。约束：由周围物体构成的、阻碍非自由体移动的限制条件。2021/3/1113学习探究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2021/3/1114学习探究约束反力约束反力：就是约束力，简称反力：就是约束力，简称反力讨论一下水杯受到的约束力是什么方向？讨论一下水杯受到的约束力是什么方向？2021/3/1115学习探究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2021/3/1116学习探究第一种约束：柔体约束第一种约束：柔体约束2021/3/1117学习探究柔索只能承受拉力，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。由柔软而不计自重的绳索、链条或胶带等构成由柔软而不计自重的绳索、链条或胶带等构成的约束叫做柔体约束。的约束叫做柔体约束。2021/3/1118学习探究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中心索中心线，背线，背离物体离物体柔索与柔索与物体的物体的接触点接触点柔体约束反力的特点柔体约束反力的特点拉力拉力FT2021/3/1119学习探究方向、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，沿柔索而而背离背离物体。物体。约束反力约束反力TWA柔体约束柔体约束非自由体非自由体2021/3/1120学习探究6030G=100N例题：例题：如下图所示，一小球放置在倾角为如下图所示，一小球放置在倾角为30的斜面上，的斜面上，为了防止小球滑落用一根与水平面成为了防止小球滑落用一根与水平面成60角的绳将其固角的绳将其固定，试画出小球受到的来自绳子的约束反力。定，试画出小球受到的来自绳子的约束反力。FT分离体2021/3/1121学习探究绳CDE练习：画出蓝色物体的受力图（5分）G 2021/3/1122学习探究绳CDE画出蓝色物体的受力图G 分离体G FTD FTE 2021/3/1123学习探究第二种约束：光滑接触面约束第二种约束：光滑接触面约束2021/3/1124学习探究两物体在接触处的摩擦力可以忽略不计时构成两物体在接触处的摩擦力可以忽略不计时构成的约束叫做光滑接触面约束。的约束叫做光滑接触面约束。2021/3/1125学习探究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公法线公法线切线切线2021/3/1126学习探究大小大小作用点作用点未知沿接触沿接触面的公面的公法线方法线方向，指向，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)2021/3/1127学习探究光滑接触面约束的六种情况 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 球体与球体（圆与圆）公法线是圆心的连线ABB的约束反力：沿着圆心连线，在接触点处，指向B物体（自已）。FNB2021/3/1128学习探究光滑接触面约束的六种情况F FN N 圆面与球体（圆与圆弧）公法线是过圆心的竖直线球的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向球体。 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2021/3/1129学习探究光滑接触面约束的六种情况 平面与球体（直线与圆）公法线：过圆心做平面的垂线球的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向球体。F FN N 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2021/3/1130学习探究6030G=100N例题：例题：如下图所示，一小球放置在倾角为如下图所示，一小球放置在倾角为30的斜面上，的斜面上，为了防止小球滑落用一根与水平面成为了防止小球滑落用一根与水平面成60角的绳将其固角的绳将其固定，试画出小球受到的来自斜面的约束反力。定，试画出小球受到的来自斜面的约束反力。分离体FN过接触点沿公法线指向球体302021/3/1131学习探究光滑接触面约束的六种情况球和尖角A公法线:圆心与接触点的连线球的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向球体。FN 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2021/3/1132学习探究光滑接触面约束的六种情况直杆和直角（尖角处）A公法线:过接触点垂直与杆直杆的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向直杆。FN 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2021/3/1133学习探究光滑接触面约束的六种情况直杆尖角和平面A公法线:过接触点垂直平面直杆的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向直杆。FNB 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2021/3/1134学习探究1、所有和圆相关的光滑接触公法线怎么画公法线画法总结公法线画法总结圆和任意物体相接触，圆和任意物体相接触，接触点和圆心的连线，接触点和圆心的连线，即为公法线即为公法线2021/3/1135学习探究12345注意：这个点注意：这个点不是此类型不是此类型2021/3/1136学习探究2、所有和杆（或者平面）相关的光滑接触公法线怎么画公法线画法总结公法线画法总结平面（直线）和任意平面（直线）和任意物体相接触，物体相接触，过接触过接触点作平面的垂线，点作平面的垂线，即即为公法线为公法线2021/3/1137学习探究图1图2图3图42021/3/1138学习探究1 1、判断黄色圆球在、判断黄色圆球在A A点、点、B B点点处受到的约束反力的方向处受到的约束反力的方向。练习练习ABFNAFNBA点公法线:圆心与接触点A的连线球的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向球体。B点公法线:过圆心做平面的垂线2021/3/1140学习探究2 2、判断黄球在、判断黄球在A A点、点、B B点处受到的约束反力的方向点处受到的约束反力的方向。练习练习ABCA点公法线:过圆心做平面AC的垂线球的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向球体。B点公法线:过圆心做木板BC的垂线木板FNAFNB2021/3/1141学习探究练习练习ABCC点公法线:过接触点做平面AC的垂线球的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向蓝杆。B点公法线:过圆心做木板BC的垂线FNCFNB3 3、判断蓝杆在、判断蓝杆在B B点、点、C C点处受到的约束反力的方向点处受到的约束反力的方向。木板2021/3/1142学习探究练习练习ABC木板FNCFNB3 3、判断蓝杆在、判断蓝杆在B B点、点、C C点处受到的约束反力的方向点处受到的约束反力的方向。BCFNC分离体2021/3/1143学习探究练习练习ABC木板FNCFNB3 3、判断蓝杆在、判断蓝杆在B B点、点、C C点处受到的约束反力的方向点处受到的约束反力的方向。BCFNC分离体FNB利用分离体画受力图更加简洁2021/3/1144学习探究FNEFNDOPF FNFACBDEGFFo练习练习4 4、判断黄球在、判断黄球在D D点、点、E E点和点和F F点处受到的反力的方向点处受到的反力的方向。2021/3/1145学习探究课堂练习课堂练习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2021/3/1146学习探究课外作业课外作业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2021/3/1147学习探究作业解答作业解答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.绳绳FTEFNDFNCFNBFNA2021/3/1148学习探究2021/3/1150