如何上好建筑力学受力分析的基础内容课研究.pdf

272 建筑教育改革理论与实践 (第8卷) 2006年6月 如何上好建筑力学受力分析的基础内容课 皮菊华 (鄂州大学建筑与机械工程学院，湖北·鄂州436000) 摘要受力分析是力学中最基础、最重要的一环，正确画出受力图对物体的受力计算和设计具有重要 的影响。笔者在教学内容和教学方法上，结合浅显易懂的实例谈了自己的体会。 关键词受力分析教学内容教学方法 1 引言 建筑力学是建筑工程类专业的一门重要技术基础课，它包括了理论力学、材料力学和结构 力学等内容。受力分析是建筑力学中最基础、最重要的一环。受力分析教学的成功与否对学 生兴趣的培养和对构件的选材、大小的确定、强度的校核都有直接的影响。本人很重视受力分 析课的教学，深知受力分析一旦发生错误，那么实例分析计算再精确也是不对的。 建筑力学课程具有理论性强、力学模型抽象等特点，因此学生学习起来感到单调、枯燥无 味，有的初学者对受力分析感到很棘手。本人在长期教学实践中，摸索出了一种由浅人深的教 学模式，并收到了良好的教学效果。 2教学内容和教学方法 教学内容上尊重基本概念、基本理论和客观实际。教学方法上抓住重点，采用浅显易懂的 实例引导学生思考，培养他们的学习兴趣，切不可死记硬背。 (1)力的概念是基础 在掌握静力学公理的基础上，对物体进行受力分析，首先要理解透什么是力?初学之前认 为力就是使了劲，现在应升华到力学范畴来理解它。凡是能够使物体的形状或运动状态发生 变化的作用叫做力。这里的物体形状发生变化易理解，那么运动状态发生变化是什么呢?如 你踢一个静止的足球，它就变静为动；骑自行车下坡时不刹车，速度就越来越大；汽车拐弯时， 速度方向的改变。这种速度的大小或方向的改变都叫作运动状态的变化。 力有两个基本性质：①力总是来自物体，力不可能离开物体而存在，有受力物体，必有施 力物体；②力总是成对出现，物体间的作用是相互的。所谓一个巴掌拍不响，说的就是这个 道理。 力对物体的作用效应，是由力的大小、方向和作用点的位置这三个要素决定的。改变任何 一个要素，则力对物体的作用效果都会变。如汽车前进和倒车的方向不同，会到达不同的目 的地。 (2)力的分类是关键 按力的性质不同，力分为三种：重力、弹力、摩擦力。学生普遍感觉最难理解的是弹力和摩 擦力。重力：这是由于地球的吸引而受到的力。任何物体都受到重力。弹力：发生形变的物 体，由于要恢复原状，会对引起它形变的物体产生力的作用。弹力要同时具备两点：一是物体 间要接触，二是物体要发生形状变化。柔性约束、光滑面约束、铰链约束、固定端约束等都是弹 2006年6月 第2篇 教学方法与教学手段及课程体系设置研究 273 力不同的表现。摩擦力：两个相互接触的物体，发生相对滑动或存在相对滑动趋势时，彼此之 间就有阻碍滑动的力存在，这个力是摩擦力。摩擦力按两接触面间的相对运动是否存在，分为 动摩擦力和静摩擦力。摩擦力要同时具备两点：一是两物体要接触，二是两物体有滑动或滑动 趋势。由于建筑力学主要讨论平衡问题，即结构或构件相对于地球处于静止或匀速直线运动 状态，所以不考虑摩擦力或者摩擦力忽略不计。 3掌握力的方向是重点 力是具有大小、方向的矢量。掌握不同性质力的方向，是正确画出物体受力图的关键。 (1)重力的方向总是竖直向下的。 (2)弹力的方向要按是什么约束类型来确定。 工程上常见的约束类型有柔性约束、光滑面约束、铰链约束、固定端约束。较难理解的是 铰链约束。 ①绳索、胶带或链条所形成的约束都属于柔性约束。这类约束只能受拉，不能受压，所以 绳索对物体的拉力方向总是沿着绳收缩的方向。 ②当两个物体的接触面(线、点)很光滑，即摩擦力略去不计时，这类约束属于光滑面约 束。此约束只能限制物体沿着接触点的公法线指向光滑面的运动，而不能限制物体沿着光滑 接触面的公切线方向的运动。所以光滑接触面的约束反力是通过接触点沿着公法线指向被约 束物体。 试问：一个圆柱体放在平面上和一个梯子放在墙角上，如何画出圆柱体和梯子的受力图? 掌握了力特点的同学一般能快而准的回答这个问题。 ③铰链约束是力学中一个抽象化的模型。两物体用