初中力学基础知识

初中力学基础知识（精选8篇）

初中力学基础知识 第1篇

孟老师物理知识竞赛试题二(力学部分)

物理知识竞赛试题(力学部分)

一、单一选择题（每小题3分，共33分）

1．摩托车做飞跃障碍物的表演时为了减少向前翻车的危险，下列说法中正确的是：

A．应该前轮先着地B.应该后轮先着地

C.应该前后轮同时着地D.哪个车轮先着地与翻车的危险没有关系

2.下列有关激光应用的说法中，错误的是：

A.利用激光进行室内照明B.利用激光进行通信

B．利用激光加工坚硬的材料D.利用激光进行长距离测距

3.从地面上看，通信用的地球同步卫星是静止不动的。它运行一周所用的时间是：

A.24小时B.23小时56分C.24小时4分D.24小时56分

4.我们能够分辨钢琴和小提琴的声音，这是因为它们发出声音的：

A.音调不同B.音色不同C.响度不同D.频率不同

5.一艘宇宙飞船关闭发动机后在大气层外绕地球飞行，飞船内可能出现的现象是：

A.物体的质量消失B.物体自由下落的速度变快

C.蜡烛正常燃烧D.水滴呈球形漂浮在空气中

6．山间公路往往环绕山坡，盘山而上，这样可以使上山的汽车：

A．提高功率B．提高机械效率

C．减小所需的牵引力D．减小所需的功

7．在抗洪救灾中，大堤上的许多人都身穿厚厚的“背心”，这种“背心”的主要作

用是：

A．能阻碍热传递，从而可以抵御风寒

B．跌倒或碰撞时减小其他物体对人体的作用力，起保护作用

C．不同的背心反射不同颜色的光，便于识别

D．以上说法都不对

8．车站上，坐在火车里的乘客从窗口发现有两列火车沿相反的方向运动，由此得出的下列判断中错误的是：

A．乘客坐的火车和看到的两列火车中一定有两列在沿相反方向运动

B．乘客坐的火车可能在运动

C．三列火车可能沿同一方向运动

D．三列火车中可能有一列是静止的9．航天飞机关闭发动机后正在太空中飞行。如果科学家要在其中进行实验，下列哪

些操作不能正常进行：

A．用温度计测温度B．用弹簧秤测力

C．用天平测质量D．用电子表测时间

10．有两个鸡蛋，一生一熟，让它们在光滑的水平桌面上以同样的速度同时开始转动：

A．生鸡蛋很快停止转动，熟鸡蛋转了一会儿才停止

B．熟鸡蛋很快停止转动，生鸡蛋转了一会儿才停止

C．两个鸡蛋都很快停止转动

D．两个鸡蛋都转了一会儿，然后同时停止

11．有一架飞机沿水平向左做匀速直线运动，每隔1秒钟从

飞机上轻轻释放一小球，当三只小球落下且均未落至地

１

面时，若不计空气阻力，则这三只小球在空中的排列情况应是下图中的哪一个：

二、填空（共28分，每空2分）

31．已知空气的密度为1.29千克/米，人体的平均密度与水的密度相当。质量为60千克的人在空气中受到的浮力大约是__________牛。

2．地面上有一条大木杆，抬起A端需用力300牛，抬起B端需用力200牛。这条木杆的_________端较粗，整个木杆的重量（所受的重力）为

_________牛。

3．如图所示，四个相同的玻璃瓶里装水，水面高度不同。

用嘴贴着瓶口吹气，如果能分别吹出“dou（1）”“ruai

（2）”“mi（3）”“fa（4）”四个音阶，则与这四

个音阶相对应的瓶子的序号是__________、________、_________、________。

4． 小明同学放学回家，正碰上刮风下雨，他以18千米/时的速度由西向东快跑，此时他

发现了奇怪的现象，雨滴成竖直下落状态，请你确定，这时刮的是______风，风速是_____米/秒。

5．后轮驱动的汽车在平直路面上向前加速行驶时，地面对后轮的摩擦力方向是_______，对前轮的摩擦力方向是________。

6．音乐厅正举行音乐会，男中音在放声高歌，女高音轻声伴唱，又有多种乐器伴奏，这

时男中音的________比女高音的大，而女高音的________比男中音的高。音乐会的声音我们听起来有丰富的立体感，这主要是由于人的听觉具有________效应。

三、简答下列各题（共14分）

1、2．（4分）节日里氢气球飘向高空，越来越小，逐渐看不见了。设想，气球最后可能会怎样。根据你所学的物理知识作出预言，并说明理由。

3.（6分）要学好物理就要多动手实验。请你列举出用大塑料可乐瓶制成的三种物理实验器具，并简述制作过程及用它所演示的物理现象。

２

四、（10分）小英设计了一个实验，验证水的内部压强和水深的关系，所用的装置如图

所示，增加细管内的砂粒可以改变细管沉入水中的深度。

1.指出所需要的测量工具，并用字母表示需要测量的物理量。

2.逐条写出实验步骤。

3.根据测量的量导出在不同深度处计算压强的公式。

4.说明怎样通过实验结果判断水的内部压强是否与水深成正比。

五、（10分）公路路边每隔1千米有一个里程碑，标明公路起点到此碑的距离，单位是千

米。设计一种方法，利用里程碑和手表测量自行车以中等速度匀速行驶时的速度，并给出计算公式，计算结果以千米／小时为单位。为了减少测量中的误差，请你至少提出两点注意事项。

六、（6分）在趣味物理表演会上，小明展示了如图所示的蓄水和放水装置。如果原

来水箱是空的，注水时水箱中的水位高于哪点时排水口才有水

流出？如果原来水箱是满的，放水时水箱中的水位降到哪点时

排水口才停止出水？如果进水口不停地向箱中注水，但进水流

量较小，使得当出水口有水流出时，进水流量小于出水流量，这种情况下排水口的水流有什么特点？

３

物理应用知识竞赛试题(力学部分)之答案

一．

1、B

2、A

3、B

4、B

5、D

6、C

7、D

8、A

9、C

10、A

11、C

二．

1、0.76

2、A，500

3、丙，乙，甲，丁

4、西，5

5、水平向前，水平向后

6、响度（或音量，声音），音调（或频率），双耳

三．

2、有两种可能。一是因为高空中的气体逐渐稀薄，压强降低，气球上升过程中，球内压强大于球外压强，气球不断膨胀，最后“爆炸”破裂。

另一是因高空的空气较稀薄，气球上升过程中所受浮力逐渐减小，当浮力等于重力时，气球上升的速度最大．然后，浮力小于重力，气球开始向上做减速运动．在气球的速度为零之后，又加速下落，浮力逐渐变大，当气球通过浮力等于重力的位置后，浮力大于重力，气球开始作向下的减速运动．在气球的速度减为零之后，又开始加速上升．如此反复，气球将在浮力等于重力这一特殊位置附近上、下往复运动．

3．①制作量杯 用实验室已有的量筒定量地向瓶中倒入水，并刻上刻度

②作液体侧压强实验器 在瓶的测壁不同的高度处扎等大的小孔，倒入水后，从水流的情况可以直观地反映液体内部的压强随深度的增大而增大．

③演示喷雾器 用细塑料管插入加盖的盛水可乐瓶，用手使劲捏可乐瓶，水会成雾状从细塑料管中喷出．

四．1．需要用的测量工具是直尺；需测量细管的直径 D和细管沉入水中的深度 H1，H2．

2．实验步骤：①测出细管的直径D；②在细管中加入少量砂粒，将细管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H1；③增加细管中的砂粒，再将细管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H2．

3．导出计算压强的公式。平衡时，细管（含砂粒）所受重力G管与所受浮力F浮相等，即

G管＝F浮，又G管＝p1S＝Dp1()2 2 F浮＝V1水g(D2)H1g故得p1=H12水g

4．同样可证 p2=H2水g所以 p2H2p1H1 说明水的内部压强与水深是成正比的．

五．答：在自行车行驶过程中，选定一段比较平整的公路，先记下经过某一里程碑的时刻t1和里程

碑的标数L1，匀速行驶几千米之后，记下经过另一里程碑的时刻t2和里程碑的标数L2（t1和

t2均以秒计），则自行车行驶的速度为：v=3600(L2-L1)/(t2-t1)

为了减少误差，要做到：(1)车行速度稳定后才能记录t1和L1。

(2)使用有秒针的指针式手表或可以读秒的数字式手表。

(3)行驶距离应为几千米，不能太短或太长。

六．参考解答：注水时水位高于D点才有水流出，水位降到C点才停止出水。排水口会间歇式地放水。评

分标准：本题共5分。第一问2分，第二问2分，第三问1分。

４

初中力学基础知识 第2篇

受重力 流动

存在：马德堡 奥托格里克

测：托里拆利 注意 水银柱长度会变化别的不会变化 气泡影响76cm 1.01*10的5次方PA

压力。垂直作用在物体上的力 与重力比较

压强F=PS

压强运用 坦克 图钉 枕木 菜刀

推导：液体压强P=ρgh 帕斯卡的试验

连通器

初中力学基础知识 第3篇

力学是一门基础学科,它在推动工程技术发展过程中具有重要的作用.随着全球人才竞争的日趋激烈,全国高校纷纷对教学进行着不同程度的改革,力学基础课的学时不断压缩,对学生力学知识学习带来了某种程度的负面影响[1]。近年来,作为对全国高校基础力学教学成果大检阅的“周培源大学生力学竞赛”,在全国受到越来越多省市教育厅和高等院校的重视,积极组织在校大学生参加此项竞赛,并且有不少省市和高校组织了自己的力学竞赛作为选拔赛。国防科技大学在组织本科生参加国家、省、校三级力学竞赛活动中,取得了较好的成绩,本文介绍了我们的基本做法、经验及创新成果.

1 基本做法

以力学竞赛为契机,激发学生学习基础力学的热情与动力,探索力学素质教育新途径。在教学实践中,充分利用国家、省、校三级力学竞赛活动的时间连贯性特点,通过一系列的竞赛辅导方式鼓励学生积极参加比赛,在全程参与力学竞赛、享受竞赛乐趣的同时激发学生学习基础力学的热情与动力.首先从竞赛试题解析、引导学生动手制造力学模型、筹建力学兴趣小组等多个环节着手,将看似枯燥的力学基础理论与具有趣味性生活实例结合起来,在参与中体验到力学的实用性。如我们结合第六届全国力学竞赛样题中的如何过独木桥、神奇的舞台和魔术师的箱子题目,针对题目自身特点提出了多个与日常生活联系紧密的问题,由学生按所感兴趣的问题自由分组,在思考解答的同时进行简易装置的制作并公开在课堂进行演示验证,教师在解答疑问的同时组织同一趣味组间又进行比赛,通过这种自由讨论、交流、补充、修正的方式,极大地激活了学生的思维,在潜移默化中提高了学生学习基础力学的兴趣。二是通过竞赛、教学、科研三者的有机衔接,使学生提升了对力学基本理论的理解,具备了从力学角度思考工程问题的能力,掌握了运用力学原理解决具体问题的方法.如力学基础课教师在每次课结束时都会设置与力学竞赛相关的试题作为课后思考题,如其中一个很有趣的例子就是我们以第二届全国力学竞赛试题中的一道要求求解双杠中间部分与两端的最佳比值问题作为课后思考题,由于双杠是军校学生经常接触的一种器械,所以很快就引起学生的极大兴趣,学生们通过理论思考、实际操作、测量等一系列解题过程,自己找到了通向答案的途径,充分启发了学生课后再思考、再讨论、再研究分析,从而得到更多的创造性设想与更深刻精辟的结论。

以竞赛设计制作力学装置为牵引,改革实验内容,提高综合性、创新性实验的比重。全国大学生力学竞赛从第六届开始设置以考察动手能力为主的团体赛,这对力学课程实验也提出了更高的要求,我校力学教学也进行了相应的改革。一是将实验内容划分为基本实验、综合实验、创新实验、设计实验等4个模块,精心规划每一个模块的实验单元组成,使不同专业、不同实验课程均可以从模块中灵活集成.二是改革训练内容,在实验中体现竞赛的思想,引入最新的实验技术、操作方式和一些最新的科研成果.三是从提高学生创新能力与动手能力的角度,加大综合性、创新性实验比例,探讨创新实验项目的设置和组织形式,建立了具有我校和军队特色的力学系列创新性实验项目。如我们组织学生设计制作“抛石机”与“城堡”装置过程中,在诱导启发的同时,我们还提醒学生注意抛石中的动力学问题和防守城堡所用材料的力学属性,将动手制作装置的过程中看成是基础力学知识应用的过程。针对学生制作装置的过程中所表现出的基础力学知识掌握有欠缺的问题,我们适时开设了既与生活结合紧密又能体现我校特点的特色实验,受到了广大学生的欢迎和好评,学生的理论知识得到了巩固,动手能力得到了提高.国家教学名师、清华大学范钦珊教授充分肯定了我校力学课程的教学效果,将该课程的理论教学和实验技能抽测评定为优秀,特别是学生圆满完成他给出的力学实验技能抽测项目后,他多次在公开场合强调“该技能抽测实验兼具研究性、开放性特点,全国只有清华大学做过,其他大学都没做过。学生很好,老师也很好。我想到的内容学生做到了,没想到的学生也做到了”。

以竞赛促教改,全面提升力学课程建设质量.一是以竞赛考试范围作为课程教学的目标,重组课程内容.提炼课程的基础性内容,形成以课堂讲授为主的基本知识部分精讲细讲;深化及延伸的内容以典型实例分析及专题讲解的方式对学生进行诱导、启发,如在材料力学课程教学中,引入舱外航天服的力学性能分析与测试专题、运载火箭级间段设计与分析等工程实例来说明杆系结构的应力、变形计算和强度、刚度和稳定校核等问题.在理论力学课程教学中,引入我国载人航天工程的交会对接专题,讲述相对于非惯性系的动力学基本方程;拓展内容由学生查阅资料形成报告以课堂讨论的方式完成.二是由学生自由组合进行力学模型制作比赛,如2008年和2009年由我校学生自主举办了传感器和桥梁的设计与制作大赛.

2 实践效果

2.1 学生综合素质显著提升,创新精神和实践能力大大提高,适应了时代发展对力学人才的需求

通过组织大学生力学竞赛,培养了学生深厚扎实的力学理论功底,提高了学生的观察、思考、交流、实践和协作能力.多年来,学生参加校级、省级及国家级三级力学竞赛,获得了全国一、二等奖各1人次,团体二等奖1次,获奖人数及得奖率逐年上升,目前在湖南省高校中排名第一;通过开展课外力学实践活动,极大的激发了学生自己动手设计力学模型的兴趣,同时在动手操作的过程中培养了学生创新能力;激发了学生对力学课程的学习热情和积极性,提高了自主学习力学理论的自觉性,促进了学生思维的纵深发展.

2.2 基础力学课程教学水平不断提高,教学改革成果显著

通过组织大学生参加力学竞赛,力学基础课程教师进一步转变了教育思想和教育观念,积极、主动地投身到教学改革之中,不断修订和完善理论和实践教学大纲、教学指导书、教学方法及课程考核体系.近年来,辅导教员理论和实验课的教学质量“校优”率达到了100%,获校教学成果二等奖1次,获校本科教学优秀集体一等奖1次、二等奖2次、三等奖1次.2人被评为全军优秀教师,4人次获军队院校育才奖“金奖”或“银奖”,1人获校教学优秀一等奖,2人次获校教学优秀二等奖,4人次获校教学优秀三等奖,3人被评为中国力学学会优秀教师,力学本科教学团队于2010年被评为校级教学团队,《理论力学》被评为学校精品课程,《工程力学》被评为学校和湖南省精品课程,力学实验室被评为湖南省教学示范中心.

2.3 力学课程建设的模式得到了宣传和推广

组织大学生参加力学竞赛推动了我校力学教学改革研究、实践和对外交流。一方面,通过举办和参加力学教改和学术会议以及发表教学教改论文,实现了力学课程教学经验和成果的推广.先后承办了2006年中国力学学会教育工作委员会主办的力学教学改革经验交流会,举办了全国第十届实验力学学术会议,参加了第二届至第五届力学课程报告论坛,并在核心期刊或全国会议上发表教育教学论文10篇,特别是在《力学与实践》上发表有关力学竞赛的论文4篇[2,3,4,5].另一方面,通过在组织和参加竞赛中与全省乃至全国基础力学教师的交流,使我校力学课程教学改革的经验做法得到了宣传,所取得的经验成果在湖南省部分高校,如长沙理工大学、湖南文理学院等得到了推广应用,促进了湖南省高校的力学教学水平的提高。

3 结论

以力学竞赛为契机,通过创新基础力学教育教学模式,创造了一种课程体系和课程内容改革的引导机制,探索出一套切实有效的大学生学习和实践相结合的竞赛模式,开辟了一条力学师生与国内同行相互交流学习的新渠道,搭建了一个培养高素质力学人才的平台和载体,转变了教师对传统力学课程的教育教学观念,提升了水平能力,推动了力学教育教学改革,最终解决了信息化时代学生创新能力的培养及在现代大学办学模式下,如何拓展力学师生国内交流渠道的问题。

摘要：以组织与辅导力学竞赛为契机,促进基础力学教学改革.着眼于提高学生的力学素养与创新能力,围绕如何创新基础力学教学新模式,从激发学生学习的热情与动力、改革教学实验、提升力学课程建设等方面介绍了基于大学生力学竞赛培养力学人才与促进高校基础力学教学改革的基本做法、实践效果与创新成果.

关键词：力学竞赛,教学改革,创新能力培养

参考文献

[1]梅凤翔.第五届全国周培源大学生力学竞赛总结.力学与实践, 2005,30(1):83

[2]李道奎,雷勇军,唐国金等.《材料力学》竞赛主要题型分析.力学与实践,2006,28(6):85-86

[3]李道奎,赵伟,赵晓慧.用能量法求解复杂过程问题时应注意的一个问题.力学与实践,2008,30(1):93-93

[4]李道奎,丛广年.第六届全国周培源大学生力学竞赛题型变化浅谈大学生力学竞赛辅导中应加强的方面.力学与实践,2008, 30(1):106-107

初中力学基础知识 第4篇

【关键词】初中物理 力学知识 有效教学 策略

义务教育阶段的物理学科的目的就是让学生打好学习物理知识和技巧的基础，通过基本的科学探究，感受科学的严谨和神奇力量。这是门为了全面提升学生的综合素质的自然基础学科。教是手段，学才是目的。在教学过程中，除了传授知识之外，那就是发展能力。鉴于以上观点，笔者对于初中物理力学有效教学策略提出一些看法。

一、巧妙地引题，进行启发式诱导

“学起于思，思源于疑。”巧妙地引题对构建有效课堂有着重要的作用。课题的把握若做到了，那么接下来的知识传授就很方便了，学生能够很快地掌握该学的知识理论，老师也可以轻松地完成教学要求。在每堂课前，教师可以通过比较形象的问题引起同学们的兴趣，抓住他们的注意力，让学生很快地进入到学习状态中。比如，很多优秀的教师在《压强》知识上这么问学生的：在雪地里为什么运动员不会被陷进积雪中呢？像这样的问题很快就能激发学生们的思考，进而慢慢了解关于压强的相关知识理论。在教《物体的浮与沉》时，我们可以先通过轮船在海面上行走的实景，然后再让我们学生感受一下在轮船行走的感觉，让学生了解到物理浮沉只是生活上随处可见的场景，从而激起他们去思考物理的浮沉的条件是什么。这样接着再引出 “浮沉”这个话题相信已经是事半功倍了。

二、灵活引入课题，启发诱导策略

一堂课的成功与否，引入课题发挥着重要作用。课题引入得好，接下来的课程教学任务就水到渠成的完成了，学生进入了学习情境，教师的课堂就能轻松自如的完成教学目标。笔者认为在教学过程中主要有以下三种引入课题的策略。一是故事启发法。在学习《浮力》《阿基米德原理》的知识时，先给学生讲一个故事：有一天，阿基米德去浴室洗澡。他跨入浴桶，随着身子浸入浴桶，一部分水就从桶边溢出，阿基米德看到这个现象，头脑中像闪过一道闪电，“我找到了”他忘记了自己裸露着身子，从浴桶中一跃而出奔向街头，狂呼“我找到了、我找到了”，发现真理时精神上的快乐是一般人无法想象的。这一次呼声实际上也就宣告了阿基米德原理的诞生。阿基米德到底是怎样检测出王冠是不是纯金的呢？学完本节知识，我们就明白了。二是多媒体诱导法。在学习《物体的浮与沉》时，可以首先给学生播放轮船自由的在海面上航行，然后又给学生播放了潜水艇可以自由在水中上浮和下潜的实景，然后又给学生播放了热气球上升的场景，让学生身临其境，感受生活中物体的浮沉现象随处可见，物理其实就在我们身边。那么物体的浮沉条件又是怎样的呢？从而引入课题。学生对这节课就会产生浓厚的兴趣，激发学生学习的热情。三是引入问题法。上课之前恰当地通过问题引出本节课学习的知识，这既让学生感觉新奇，又能很快抓住学生的注意力，让学生很快进入到学习状态。例如：在学习《压强》的知识时，给学生抛出这样的问题：1. 在雪地里行走，人很容易陷入积雪中，为什么有了宽宽的滑雪板，运动员就不仅不会陷进雪里，而且还能在雪地上滑行？2. 用中指和大拇指轻轻的夹着钢笔的两端，为什么两个手指的感受不相同呢？这两个疑问让学生很快思考其中的原因，进而考虑可能与受力面积有关，从而引入压强的学习。

三、注意教学过程，正确处理传授知识与发展能力的策略

教师是课堂的指导者，学生是积极的倾听者、思考者、质疑者和批判者，是不停地运用自己的智慧进行思维的人，他是学习的真正主人；真正的教学不仅仅是为了知识，而是把传授知识的过程同时变成发展能力的过程。物理中的力学知识不能让学生死记硬背，否则，并不能很好地将知识转化为能力；只有通过积极主动地思考、探究和亲身体验来的知识，才能转化为学生的能力。另外，对课堂教学活动过程与结果做出的系列的价值判断行为是教学中必不可少的。评价行为贯穿着整个教学活动的始终，而不只是在教学活动之后。在力学教学的课堂上，要对课堂教学的各个环节及其发展变化进行价值判断是必不可少的教学行为方式。物理教学要加强对自己教学行为的检验和评价。

四、要巧举例子，联系生活，轻松学习

在学习液体压强知识时，有学生问：在液体内部液体的压强随深度的增加而增大吗？同一深度液体向各个方向的压强相等吗？而气体内部向各个方向压强相等吗？笔者这样回答学生：在液体内部，同一深度，就像我们在同一个班级里的同学，我们班里的每一个同学都是自由自在的，都是平等的，也就是在同一深度液体向各个方向的压强相等。但是班里又是有班规的，又是有纪律的，谁也不能例外，就如液体的压强随深度的增加而增大。真正到了寒暑假，各位同学自由安排自己的学习，就比如液体成为了气体，气体向各个方向压强相等。通过举例、类比，学生学习物理知识就比较轻松，不再感觉抽象难懂了。

总之，在以后的物理教学实践中，在本文所探出的中学物理学科高效教学理论的基础上，继续研究中学物理光、热、机电学以及其他可提升的方面，对于中学物理高效教学来说是重要的内容。

【参考文献】

[1]张玲. 初中物理有效教学研究[D]. 硕士学位论文，华中师范大学，2010.

初中物理力学知识点总结 第5篇

一、力的作用效果

1、力的概念：力是物体对物体的作用。

2、力的性质：物体间力的作用是相互的（相互作用力在任何情况下都是大小相等，方向相反，作用在不同物体上）。两物体相互作用时，施力物体同时也是受力物体，反之，受力物体同时也是施力物体。

3、力的作用效果：力可以改变物体的运动状态。力可以改变物体的形状。

4、力的单位：国际单位制中力的单位是牛顿简称牛，用N 表示。力的感性认识：拿两个鸡蛋所用的力大约1N。

5、力的测量：

（1）测力计：测量力的大小的工具。（2）弹簧测力计： 实验室测量力的工具

6、力的三要素：力的大小、方向、和作用点。

二、惯性和惯性定律：

1、牛顿第一定律：

⑴牛顿第一定律内容是：一切物体在没有受到力的作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

2、惯性：

⑴定义：物体保持原来状态不变的性质叫惯性。

⑵说明：惯性是物体的一种属性。一切物体在任何情况下都有惯性。3.二力平衡：

(1)、定义：物体在受到两个力的作用时，如果能保持静止状态或匀速直线运动状态称二力平衡。

(2)、二力平衡条件：二力作用在同一物体上、大小相等、方向相反、两个力在一条直线上

4、力和运动状态的关系：

(1)力不是产生（维持）运动的原因(2)受非平衡力，合力不为0(3)力是改变物体运动状态的原因

三、功

1、力学中的功

①做功的含义：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，力学里就说这个力做了功。

②力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力;二是物体在这个力的方向上移动的距离。

③不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直.2、功的计算：

①物理学中把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功。②公式：W=FS ③功的单位：焦耳(J)，1J= 1N·m ④注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力;②公式中S 一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。③ 功的单位“焦”(牛·米 = 焦)，不要把力和力臂的乘积(牛·米，不能写成“焦”)单位搞混。3.功率

①物理意义：功率是表示做功快慢的物理量。②定义：单位时间内所做的功叫做功率 ③公式：P=W/t;P=FV ④国际单位单位：瓦特(W)、其它常用单位：千瓦(kW)兆瓦（KW）1W=1J/s 1kW=103W 1MW=103KW

四、机械效率

1、有用功和额外功

①有用功定义：对物体所做的功是有用的，有用功是必须要做的功。例：提升重物W有=Gh ②额外功：

额外功定义：提升重物时，不可避免要对动滑轮做功和克服绳与轮摩擦做功，并非我们需要但又不得不做的功

例：用滑轮组提升重物W额= G动h(G动：表示动滑轮重)③总功：

总功定义：有用功加额外功的和叫做总功。即绳自由端端动力所做的功。公式：W总=W有+W额，W总=FS绳

2、机械效率

①定义：有用功跟总功的比值。反映有用功占总功的比例 ②公式：η=W有/W总

③提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。④说明：机械效率常用百分数表示，机械效率总小于1

五、压强

1、压力：

①定义：垂直压在物体表面上的力叫压力。

②压力并不都是由重力引起的，通常把物体放在桌面上时，如果物体不受其他力，则压力F = 物体的重力G ③研究影响压力作用效果因素的实验：

课本甲、乙说明：受力面积相同时，压力越大压力作用效果越明显。乙、丙说明压力相同时、受力面积越小压力作用效果越明显。概括这两次实验结论是：压力的作用效果与压力和受力面积有关。

3、压强：

①定义：物体单位面积上受到的压力叫压强。②物理意义：压强是表示压力作用效果的物理量

③公式 p=F/ S 其中各量的单位分别是：p：帕斯卡(Pa);F：牛顿(N)S：米的平方(㎡)。

④压强单位Pa的认识：一张报纸平放时对桌子的压力约0.5Pa。成人站立时对地面的压强约为：1.5×104Pa。

⑤增大或减小压强的方法：改变压力大小、改变受力面积大小、同时改变前二者

六、液体的压强

1、液体内部产生压强的原因：液体受重力且具有流动性

2、液体压强的规律：

⑴液体内部朝各个方向都有压强;⑵ 在同一深度，各个方向的压强都相等;⑶ 深度增大，液体的压强增大;⑷液体的压强还与液体的密度有关，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。

3、液体压强公式：p=ρgh ⑴、公式适用的条件为：液体

⑵、公式中物理量的单位为：p：Pa;g：N/kg;h：m ⑶、从公式中看出：液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关，而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。著名的帕斯卡破桶实验充分说明这一点。

4、连通器：

⑴定义：上端开口，下部相连通的容器

⑵原理：连通器里装一种液体且液体不流动时，各容器的液面保持相平⑶应用：茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。

七、大气压的测定——托里拆利实验。

⑴ 实验过程：在长约1m，一端封闭的玻璃管里灌满水银，将管口堵住，然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后，管内水银面下降一些就不在下降，这时管内外水银面的高度差约为760mm。

⑵ 原理分析：在管内，与管外液面相平的地方取一液片，因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。即向上的大气压=水银柱产生的压强。

⑶ 结论：大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)⑷ 说明：

a实验前玻璃管里水银灌满的目的是：使玻璃管倒置后，水银上方为真空;若未灌满，则测量结果偏小。

b本实验若把水银改成水，则需要玻璃管的长度为10.3 m c将玻璃管稍上提或下压，管内外的高度差不变，将玻璃管倾斜，高度不变，长度变长。

2、标准大气压——支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。1标准大气压=760mmHg=76cmHg=1.013×105Pa，可支持水柱高约10.3m

3、大气压的变化

大气压随高度增加而减小，在海拔2000米内可近似地认为高度每升高12米大气压约减小1毫米贡柱，大气压随高度的变化是不均匀的,低空大气压减小得快，高空减小得慢，且大气压的值与地点、天气、季节、的变化有关。一般来说，晴天大气压比阴天高，冬天比夏天高。

3、测量工具：

⑴ 定义：测定大气压的仪器叫气压计。⑵ 分类：水银气压计和无液气压计

4、应用：活塞式抽水机和离心水泵。

八、流体压强与流速的关系

1、气体压强与流速的关系：在气体和液体中，流速越大的位置压强越小。2飞机的升力

九、1、浮力的大小

浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开的液体所受的重力，这就是著名的阿基米德原理(同样适用于气体)。

2、公式：F浮 = G排=ρ液V排g 从公式中可以看出：液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。

十、浮力的应用

1、物体的浮沉条件：

浸在液体中的物体，当它所受的浮力大于重力时，物体上浮;当它所受的浮力小于重力时，物体下沉;当它所受的浮力等于重力时，悬浮在液体中，或漂浮在液面上。

2、浮力的应用

轮船：采用空心的办法增大排水量。潜水艇：改变自身重来实现上浮下沉。

初中力学基础知识 第6篇

【摘 要】教学过程不仅是教师教的过程，更重要的是学生学的过程。笔者对于初中物理力学有效教学策略提出一些看法：一是要利用多媒体巧妙的引题进行启发式的诱导，二要灵活引入课题，启发诱导策略，三要注意教学过程，正确处理传授知识与发展能力的策略，四要巧举例子，联系生活，轻松学习。

【关键词】初中物理 力学知识 有效教学 策略

义务教育阶段的物理学科的目的就是让学生打好学习物理知识和技巧的基础，通过基本的科学探究，感受科学的严谨和神奇力量。这是门为了全面提升学生的综合素质的自然基础学科。教是手段，学才是目的。在教学过程中，除了传授知识之外，那就是发展能力。鉴于以上观点，笔者对于初中物理力学有效教学策略提出一些看法。

一、巧妙地引题，进行启发式诱导

“学起于思，思源于疑。”巧妙地引题对构建有效课堂有着重要的作用。课题的把握若做到了，那么接下来的知识传授就很方便了，学生能够很快地掌握该学的知识理论，老师也可以轻松地完成教学要求。在每堂课前，教师可以通过比较形象的问题引起同学们的兴趣，抓住他们的注意力，让学生很快地进入到学习状态中。比如，很多优秀的教师在《压强》知识上这么问学生的：在雪地里为什么运动员不会被陷进积雪中呢？像这样的问题很快就能激发学生们的思考，进而慢慢了解关于压强的相关知识理论。在教《物体的浮与沉》时，我们可以先通过轮船在海面上行走的实景，然后再让我们学生感受一下在轮船行走的感觉，让学生了解到物理浮沉只是生活上随处可见的场景，从而激起他们去思考物理的浮沉的条件是什么。这样接着再引出 “浮沉”这个话题相信已经是事半功倍了。

二、灵活引入课题，启发诱导策略

一堂课的成功与否，引入课题发挥着重要作用。课题引入得好，接下来的课程教学任务就水到渠成的完成了，学生进入了学习情境，教师的课堂就能轻松自如的完成教学目标。笔者认为在教学过程中主要有以下三种引入课题的策略。一是故事启发法。在学习《浮力》《阿基米德原理》的知识时，先给学生讲一个故事：有一天，阿基米德去浴室洗澡。他跨入浴桶，随着身子浸入浴桶，一部分水就从桶边溢出，阿基米德看到这个现象，头脑中像闪过一道闪电，“我找到了”他忘记了自己裸露着身子，从浴桶中一跃而出奔向街头，狂呼“我找到了、我找到了”，发现真理时精神上的快乐是一般人无法想象的。这一次呼声实际上也就宣告了阿基米德原理的诞生。阿基米德到底是怎样检测出王冠是不是纯金的呢？学完本节知识，我们就明白了。二是多媒体诱导法。在学习《物体的浮与沉》时，可以首先给学生播放轮船自由的在海面上航行，然后又给学生播放了潜水艇可以自由在水中上浮和下潜的实景，然后又给学生播放了热气球上升的场景，让学生身临其境，感受生活中物体的浮沉现象随处可见，物理其实就在我们身边。那么物体的浮沉条件又是怎样的呢？从而引入课题。学生对这节课就会产生浓厚的兴趣，激发学生学习的热情。三是引入问题法。上课之前恰当地通过问题引出本节课学习的知识，这既让学生感觉新奇，又能很快抓住学生的注意力，让学生很快进入到学习状态。例如：在学习《压强》的知识时，给学生抛出这样的问题：1.在雪地里行走，人很容易陷入积雪中，为什么有了宽宽的滑雪板，运动员就不仅不会陷进雪里，而且还能在雪地上滑行？2.用中指和大拇指轻轻的夹着钢笔的两端，为什么两个手指的感受不相同呢？这两个疑问让学生很快思考其中的原因，进而考虑可能与受力面积有关，从而引入压强的学习。

三、注意教学过程，正确处理传授知识与发展能力的策略

教师是课堂的指导者，学生是积极的倾听者、思考者、质疑者和批判者，是不停地运用自己的智慧进行思维的人，他是学习的真正主人；真正的教学不仅仅是为了知识，而是把传授知识的过程同时变成发展能力的过程。物理中的力学知识不能让学生死记硬背，否则，并不能很好地将知识转化为能力；只有通过积极主动地思考、探究和亲身体验来的知识，才能转化为学生的能力。另外，对课堂教学活动过程与结果做出的系列的价值判断行为是教学中必不可少的。评价行为贯穿着整个教学活动的始终，而不只是在教学活动之后。在力学教学的课堂上，要对课堂教学的各个环节及其发展变化进行价值判断是必不可少的教学行为方式。物理教学要加强对自己教学行为的检验和评价。

四、要巧举例子，联系生活，轻松学习

在学习液体压强知识时，有学生问：在液体内部液体的压强随深度的增加而增大吗？同一深度液体向各个方向的压强相等吗？而气体内部向各个方向压强相等吗？笔者这样回答学生：在液体内部，同一深度，就像我们在同一个班级里的同学，我们班里的每一个同学都是自由自在的，都是平等的，也就是在同一深度液体向各个方向的压强相等。但是班里又是有班规的，又是有纪律的，谁也不能例外，就如液体的压强随深度的增加而增大。真正到了寒暑假，各位同学自由安排自己的学习，就比如液体成为了气体，气体向各个方向压强相等。通过举例、类比，学生学习物理知识就比较轻松，不再感觉抽象难懂了。

总之，在以后的物理教学实践中，在本文所探出的中学物理学科高效教学理论的基础上，继续研究中学物理光、热、机电学以及其他可提升的方面，对于中学物理高效教学来说是重要的内容。

【参考文献】

初中力学基础知识 第7篇

工程力学

第一章 刚体静力学基础

刚体静力学以刚体为研究对象。所谓刚体，是受力时不变形的物体。刚体静力学的任务是研究物体的受力分析、力系的等效替换和各种力系的平衡条件及其应用。刚体静力学在工程中有广泛的应用，同时其它力学分支的基础。

本章介绍刚体静力学理论的基础知识，包括力和力矩的概念，静力学公理和任意力系的简化方法。

1.1 力和力矩

●

力及其投影

力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的运动状态发生改变(外效应)，或者使物体变形(内效应)。对刚体而言，只需要考虑力的外效应。

力对物体的作用效果取决于力的大小、方向和作用点这三个要素。因此，力是一种定位矢量。通常用用粗斜体字母来标记力矢量，如F，对应的细斜字母F表示力的大小。在图中通常用有向线段来表示力，箭头表示力的方向，线段的起点或终点为力的作用点，力的单位是牛顿(N)或千牛顿(kN)。

作用于物体上的一组力称为力系。作用在刚体上的一力系，如能用另一力系来代替，而对刚体产生同样的作用，则这两个力系互为等效力系。一个力和一个力系等效，则该力是力系的合力，力系中各力是其合力的分力。

力依据其作用形式，可分为体积力、表面力和集中力。体积力和表面力连续作用于物体的某一体积上或面积内，也称为分布力。例如，物体的重力是体积力，浸在水中的物体受的静水压力是表面力。而集中力作用于物体一点。实际上，一切真实力都是表面力，集中力只是分布力在一定条件下的理想化模型。

图1–1 力沿直角坐标轴的投影与分解

图1–2 二次投影法

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力在轴上的投影定义为F与该轴基矢量的标量积。设坐标系Oxyz的各坐标轴的基矢量分别为i、j和k，则力F在各轴上的投影可表示为

FxFiFcosFxFjFcosFxFkFcos

(1–1)其中、和是力F与各坐标轴的正向夹角，如图1–1所示。显然，力在轴上的投影是代数量。

如已知力在各轴上的投影，则可将力沿直角坐标轴分解

FFxiFyjFzk

(1–2)如图1–2所示，计算力在直角坐标轴上的投影，也可以使用二次投影法。

FxFxycosFsincosFyFxysinFsinsinFzFcos

(1–3)其中，FxyFxiFyj为力F在Oxy平面上的投影。

例1–1：已知力F大小为80kN，试计算它 在坐标轴上的投影。

解：AB34822289

FxFODAB25.4KNFyFDBAB67.8KN

图1–3 例1–1图 FzFAOAB33.9KN●

力对点之矩

力矩用来量度力使物体产生转动的效应。依据力使物体产生绕点的转动和绕轴的转动，力矩可分为力对点之矩和力对轴的矩。

力对点之矩，定义为O点到F作用点A的矢径r与F的矢量积，即

MO(F)rF

(1–4)其中，O点称为矩心。MO(F)是一个定位矢量，习惯上总是将它的起点画在矩心O处，如图1–4。MO(F)垂直于r和F所确定的平面，指向由右手定则确定，其大小为

MO(F)rFFh

(1–5)式中，h为O到F的距离，也称为力臂。

为计算力F对O点矩，以O为原点建立直角坐标系Oxyz。力F沿直角坐标轴的分解为FFxiFyjFzk，力F作用点的位置矢量rxiyjzk，于是

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图1–4 力对点之矩

图1–5 力对轴之矩

iMOjyFykzFz(F)rFxFx

(1–6)

(yFzzFy)i(zFxxFz)j(xFyyFx)k●

力对轴之矩

Fxy如图1–5，设z轴垂直于Oxy平面，垂足是O，力F在Oxy平面内的分量为，O到Fxy的距离为d。则力对轴之矩，定义为乘积dFxy，并贯以适当的符Mz(F)dFxy号，即

(1–7)轴z称为矩轴；Mz(F)的符号按右手定则确定：即用右手弯曲的四指表示力使物体绕z轴的转动方向，当拇指指向与z轴正向相同时，取正号；反之为负。或者从z轴的正端回头看，如Fxy使物体绕轴z作逆时针转动，则Mz(F)为正；反之为负。

由定义可知，若力F和矩轴z平行(Fxy0)或力的作用线通过矩轴(h0)，即F和轴z共面，则力对轴的矩为零。

考虑Fxy对O之矩MO(Fxy)，根据力对点之矩的定义

MO(Fxy)OAFxydFxyk(xFyyFx)k

z注意到Mz(F)MO(Fxy)，且MO(Fxy)沿z轴正向时，对应M(Fxy)kxFyyFx

(F)为正，反之亦然。由此得到Mz(F)的计算公式

OMz(F)M

(1–8a)3 模具设计工程师认证培训教材

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图1–6平面力系

1–7平面上力对点之矩

同法可求得力F对x轴和y之矩

Mx(F)yFzzFy

(1–8b)My(F)zFxxFz

(1–8c)

(1–9)由式(1–6)及(1–8)，得

MO(F)Mx(F)iMy(F)jMz(F)k式(1–9)即力矩关系定理：力对轴之矩等于力对轴上任意点之矩形在轴上的投影。

若力系中各力都位于同一平面，则该力系为平面力系，如图1–6。显然，平面力系中各力对力系平面内任意点之矩均垂直于该平面，因此可将平面上力对点之矩简化为代数量。如图1–6，在平面上建立坐标系xoy，力F位于xoy平面内，其作用点坐标为A(x,y)。定义xoy平面上力对点之矩

Mo(F)MO(F)kxFyyFx

(1–10)在右手系下，z轴垂直于xoy平面向外，因此，若Mo(F)为正，则力使物体作逆时针转动；反之，力使物体作顺时针转动。

根据力矩关系定理，平面上力对点的矩，也可理解为力对轴的矩，该轴过矩心且垂直于力和矩心所确定的平面。

例1–2：如图1–8，力F沿边长为a、b和c 的长方体的一棱边作用。试计算F对于O点之矩和对长方体对角线OC之矩。

解：在图示坐标系，FFk，作用点位置矢量rODaick，力F对O点之矩

MO(F)rODFaFj

222对角线OC的单位矢量

nOC(aibjck)abc

图1–8 例1–2图

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因此，力F对OC之矩为

MOC(F)MOnOcFababc222

1.2 静力学公理

静力学公理概括了力的基本性质，其正确性已由实践所证实，是刚体静力学的基础。

●

公理一 二力平衡公理

作用于刚体上的两个力，使刚体保持平衡的充分和必要条件是：这两个力大小相等、方向相反、且在同一直线上(或者说，这两个等值、反向、共线)。

图1–9 如图1–9，对只在两点各受一个集中力而平衡的刚体，工程上称为二力构件或二力杆。根据公理一，二力杆所受两力必沿作用点的连线。

公理一只适用于刚体。对于变形体，公理一给出的平衡条件并不充分。例如，柔绳受两个等值、反向、共线的拉力作用可以平衡，而受到两个等值、反向、共线的压力则显然不能平衡。●

公理二

加减平衡力系公理

在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，新力系与原力系对刚体的作用效果相同。

图1–10 力的可传性

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公理二是研究力系等效替换的理论基础。一个重要的推论是力的可传性：作用在刚体上的任何一个力，可以沿其作用线移动作用点而不改变该力对刚体的作用。例如，力沿作用线移动，并不会改变力对任意点或任意轴之矩。因此，作用于刚体上的力的三要素是：力的大小、方向和作用线位置。

图1–10表示了力的可传性的证明思路，其中F2F1F。显然，公理二及其推论也都只适用于刚体而不适用于变形体。对于变形体，力将产生内效应，当力沿作用线移动时，将改变它的内效应。●

公理三

力的平行四边形公理

作用在物体上同一点的两个力，可以合成一个力。合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向，由这两个力为邻边的平行四边形的对角线确定。

图1–11 力的平行四边形公理

图1–12 三力汇交定理

如图1–11，物体上A点作用着两个力F1和F2，其合力FR也作用于点A，表示为

FRF1F

2(1–11)公理三对刚体和变形体都是适用的。运用公理三和力的可传性，可导出仅适用于刚体的同平面三力平衡时的汇交定理：当刚体受同平面内三个力作用而平衡时，此三力的作用线必然交汇于同一点。简称三力汇交定理。

图1–12是三力不平行时三力汇交定理的证明思路。当三力平行时，可认为其作用线相交于无穷远。●

公理四

作用和反作用公理

任何两个间相互作用的一对力总是大小相等，作用线相同，而指向相反，同时并分别作用在这两个物体上。这两个力互为作用力和反作用力。

公理四概括了物体间相互作用力之间的关系，对刚体和变形体都是适用的，是一个普适原理。通常也称该公理为牛顿第三定律。●

公理五

刚化公理

当变形体在已知力系作用下处于平衡时，如果把变形后的变形体视为刚体(刚化)，则平衡状态保持不变。

对变形体刚化，一定要在变形体达到平衡后才能进行。如图1–13，柔绳在等值、反向、共线的两个拉力作用下处于平衡，此时可将柔绳刚化，则平衡状 6 模具设计工程师认证培训教材

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态保持不变。若拉力改成压力，则柔绳不 能平衡，就不能将其刚化。

公理五表明，变形体的平衡条件包括了刚体的平衡条件。因此，可以把任何已处于平衡的变形体看成是刚体，而对它应用刚体静力学的全部理论。这就是公理五的意义所在。

图1–13 刚化公理

1.3 力偶及其性质

●

力偶

作用在刚体上等值、反向而不共线的两个力，称为力偶。如图1–14，驾驶员用双手转动方向盘，钳工用丝锥攻螺纹，都是都是力偶作用于被转动物体的例子。力偶的作用效果是改变刚体的转动状态，或引起变形体的弯曲或扭转。

图1–14 力偶实例

由力F和FF所构成的力偶记为(F,F)。力偶中两个力的作用线所确定的平面称为力偶的作用面，二力作用线之间的距离d称为力偶臂，乘积Fd称为力偶矩。力偶本身不能平衡，且两力投影之和为零，也不存在合力。因此，力偶和力一样，是力学中的一种基本力系。●

力偶矩矢量

从实际经验知道，力偶(F,F)使物体转动的效果与力偶三要素有关，即，力偶矩Fd、力偶作用面的方位和力偶使物体转动的方向。

F和F力偶三要素可通过力偶矩矢量来完整表述。如图1–15，对任意点O，上任意两点A和B的矢径分别为rA和rB，自B至A引矢量径r，则力偶对点O之矩的大小和方向由下式确定

rAFrBFrAFrBF(rArB)FrF

(1–12)上式表明：力偶对任意点之矩恒等于rF，而与矩心位置无关。

定义矢径rF为力偶(F,F)的力偶矩矢量，表示为MrF。M的大小等于力偶矩Fd，力偶作用面垂直于M，M的指向表达了力偶的转向：逆着M 7 模具设计工程师认证培训教材

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图1–15 力偶矩矢量

图1–16 力偶作用面平移 矢量回头看，力偶使物体逆时针转动。

可以证明，在保持力偶矩不变的条件下，力偶具有如下性质： 1.力偶在作用面内任意移动不会改变对同一刚体的作用效果； 2.力偶作用面在空间平行移动不会该变它对同一刚体的作用效果，如图1–16所示；

3.两个力偶可以合成为一个力偶，合力偶矩矢量M等于原两力偶矩矢量M1和M2的矢量和，即力偶矩矢量服从平行四边形定律

MM1M(1–13)上述性质表明，即力偶矩矢量是自由矢量。进一步可知道，作用在同一刚体上两力偶的等效条件是其力偶矩矢量相等。●

平面力偶

若力偶系中各力偶的作用面相同或平行，则称为平面力偶系。将平面力偶系所在平面取为Oxy平面，且z轴垂直于平面向外。平面力偶系中各力偶矩矢量均平行于z轴，因此可将其简化成代数量：逆着z轴看回去，对逆时针力偶，规定其力偶矩为Fd；反之，力偶矩为Fd。图1–15中是常用的平面力偶的各种表示方法。

图1–17平面力偶及其表示方法

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对平面力偶，其等效条件是其力偶矩的代数值相等。

平面力偶系的合成由空间力偶系的矢量运算退化成代数运算，合力偶的力偶矩M等于各分力偶的力偶矩Mi的代数和，即

nMi1Mi

(1–14)例1–3：如图1–18，刚体ABCDO的ABC面 和ACD面上分别作用有力偶M1和M2。如已知M1M2M0，刚体各部分尺寸示于图中，试求作用与刚体上的合力偶。

解：力偶M1作用面的外法线矢量r1为

r1rCArCB(3di2djdk)(3di)3d(j2k)2

图1–18 例1–3图

13同法可得力偶M2作用面的外法线矢量r2

2r2d(2i2j)

将r1和r2归一化后得到单位矢量n1和n2

n1r1r1(j2k)5n2r2r2(2i3j)13由此得到

M1M0n1M0(j2k)MM1M5M2M0n2M0(2i3j)

进而求得合力偶的力偶矩矢量为

2M0(0.555i1.279j0.899k)

1.4 力系的简化

所谓力系的简化，即为寻求一个已知力系的更简单的等效力系。研究力系的简化，不仅可以导出力系平衡条件的普遍形式，而且也为动力学和变形体力学的研究创造条件。●

力线平移定理

从公理二可知，力是滑动矢量，但若将其作用线位置平行移动，则会改变它对刚体的作用效果。

如图1–19(a)，力F作用于刚体上点A，为了把它平移到刚体上的任意点O且不改变它对刚体的作用效果，可在点O加上一对与力F等值且平行的力F与F。由于F与F构成平衡力系，根据公理二，图1–19(b)所示力系与原力F等效。如果将F看作F平移到点O的力，则F与F构成一个附加力偶，其力偶矩矢量M等于力F对O点之矩rF，如图1–19(c)所示。

由此得到力线平移定理：欲使作用于刚体上的力平移到刚体(或其延伸部分)上指定点而不改变该力对刚体的作用效果，只需附加一个力偶，该力偶的矩等 9 模具设计工程师认证培训教材

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图1–19 力的平移

于原力对指定点之矩。●

力系向一点的简化

现利用力线平移定理来研究力系向一点的简化。

如图1–20(a)，刚体受空间任意力系F1,F2,Fn的作用。对刚体上任意指定点O，将力系中各力Fi平移到点O，并依据力线平移定理加上相应的附加力偶Mi，如图1–20(b)。由此得到一作用于点O的空间共点力系F1,F2,Fn和n个附加力偶组成的力偶系，它们与原力系等效。点O称为简化中心。

对共点力系F1,F2,Fn，可逐次应用力的平行四边形公理求出其合力FR，FR的大小和方向由原力系中各力的矢量和确定

nniiFRFF

(1–15)

i1i1附加力偶系也可合成为一个力偶，合力偶矩MO等于原力系中各力对O点矩之和

nnMOi1Mii1MO(Fi)

(1–16)

图1–20 力系向一点的简化

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如图1–17(c)，定义FR为力系的主矢，MO为力系对简化中心的主矩。由此可知：空间任意力系可简化为作用在简化中心的一个力和一个力偶，对应的力矢量和力偶矩矢量分别称为力系的主矢和对简化中心的主矩。显然，主矢与简化中心位置无关，是自由矢量；主矩通常随简化中心位置的变化而变化，是定位矢量。若力系主矢为零矢量，则主矩与简化中心位置无关。

由以上的简化过程不难看出，当两个力系的主矢和对同一点的主矩相同时，两力系等效。

例1–4：图1–21结构受力如图，已知F1水平，F2 竖直，两者大小均为600N，且受到力偶矩为400Nm的力偶M作用。l1m，点A与点O的距离为b0.5m。试求此力系向点A的简化结果，以及对点O的力矩之和。

解：以点A为原点建立Axy坐标系，将F1和F2向点A简化，得到主矢FR和主矩MA为

FF1F2600(ij)N

MA(F1l13F2lM)k0

力系对点O之矩MO

MOMMO(F1)Ml3O(F2)F1lkF2(b)k400k300k Nm

图1–21 例1–4图

●

简化结果分析

空间任意力系向任一点O简化，得到主矢FR和主矩MO以后，还可根据不同情形，进一步简化到最简单力系。现分别予以讨论。

(1)FR0，MO0。原力系是一个平衡力系，将在第三章中详细讨论。(2)FR0，MO0。原力系简化为一力偶，其力偶矩等于力系对点O的主矩，且该主矩不因简化中心位置的不同而改变。

图1–22力系有合力

图1–23 力系简化成力螺旋

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(3)FR0，MO0。原力系简化为一合力，其作用线过简化中心O，大小、M0方向由力系的主矢FR确定。

(4)FR0，MO0，且FRO。原力系有合力。

MO如图1–22，逆着MO看回去，将FR右移至点O1得FR，若OO1点简化，则主矩MO0，根据(3)，力系的合力FRFR，则FR产生的附加力偶矩与MO大小相等，方向相反。因此，若将原力系直接向O11过O1。

MO反之，若将力系的合力从O1平移到点O，则附加力偶MO(FR)n，由主矩的定义可知MOi1MO(Fi)n，因而有

OMO(FR)i1M(Fi)

(1–17a)投影到任意轴x上，可得

nMx(FR)Mi1x(Fi)

(1–17b)式(1–17)即为合力矩定理：对有合力的力系，合力对任一点(或轴)之矩，等于力系中各力对同一点(或轴)的矩之和。

(5)FR0，MO0，且FRMO0。原力系可简化为力螺旋。

如图1–22，将MO沿FR和垂直于FR分解为M和M。根据(4)，可将FR和，从而将原力系简化成一个力FR和一个沿力作用线的的力偶M，即力螺旋。若力和力偶方向一致，为由力螺旋，反之，为左力螺旋。同力偶一样，力螺旋也是一个最简单的力系，它是空间任意力系简化的最一般形式。

例1–5：如图1–24(a)，铆 接薄板在孔心A、B和C三处分别受力作用。已知各力的大小P1100N，P250N，P3200N。图中尺寸单位是。试求力系向点A的简化结果以及力系的合力。

解：这是一个平面力系，图1–24 例1–5图 力系向平面内任意一点简化，主矢与主矩都垂直。因此，平面力系在主矢不为零时一定存在合力。

以点A为原点建立Axy坐标系，将力系向A点简化，主矢FR和主矩MA为

FRP1P2P3200i150j N MA6P2300k Ncm

在平面力系的简化中，主矩通常采用平面上力对点的形式，即 cmM合成为一个作用线过O1的力FR 12 模具设计工程师认证培训教材

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由于主矢不等于零，所以这个力系可合成一个力。合力R的大小和方向由主矢FR确定，R作用线距点A的距离p MA6P2300 NcmpMAFR1.2cm

在主矢FR右侧，如图1–24(b)。

因为MA0，所以从上向下看，合力R●

平行力系的中心 重心

作用线相互平行的力系称为平行力系。如图1–20，设平行力系F1,F2,Fn，作用线的单位矢量为e，Fi的作用点对原点O的位置矢径为ri。力系中各力可表示为

FiFie式(1–25)中，Fie

(1–18)Fie为力Fi在e上的投影。若Fi和

图1–25平行力系 同向，则Fi为Fi的大小；反之，则Fi为Fi大小之相反数。

平行力系的主矢FR和对O点的主矩MO分别为

nniFRMFi1n(Fi)ei1nni

(1–19)Oi1MO(Fi)ri1(Fie)(Firi)ei1由式(1–19)可知，主矩MO垂直于力系主矢FR。根据力系简化理论，平行力系在主矢不为零时一定存在合力。

平行力系合力作用点C称为平行力系的中心。设其位置矢径为rC，根据合力矩定理

nnn(Firi)erC(Fi)e(Fi)rCei1i1i(1–20)式(1–20)左侧是力系对点O的主矩，右侧是合力对点O之矩。立刻可得

nniirCFri1F

(1–21a)

ii1对应的分量形式为

nniiniFxxCi1nFyCi1ni1yizCiFzii1ni

(1–21b)

Fi1iFFi1i其中，xi、yi和zi是力Fi作用点坐标。

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图1–26 例1–6图

例1–6：如图1–26(a)，xoy平面内的平行分布载荷作用在x轴的区间[a b]上，单位长度上的载荷大小，即载荷集度，为q(x)。试求该力系的合力。

解：如图1–26(a)，在x处取长为dx的的微段，其上力的大小为

dFq(x)dx

故力系合力FR的大小为

FRQ b aq(x)dx

(1–22a)设合力作用点C位于xC处，以O为矩心，根据合力矩定理

Qxc b b aq(x)xdx

因此

xc aq(x)xdx b aq(x)dx

(1–22b)图1–26也称为载荷图。式(1–22)的几何含义是：平面分布载荷的合力的大小等于载荷图的面积，合力作用线通过载荷图的几何中心。因此，对图1–26(b)所示的均布载荷，合力大小为Qql，作用在图形中心；对图1–26(b)所示的三角形分布载荷，合力大小为Q0.5ql，作用在距三角形长边的l3处。

如果物体的尺寸相对地球很小，则地球附近物体上所受重力可近似成平行力系，此平行力系中心就是物体的重心。对均质物体，重心位置只与物体形状有关，又称为物体的形心，其公式为

xCVVixiyCVViyizCiVVizi

(1–23a)

i其中Vi和VV分别是微元及物体的体积，x、y和z是微元的位置。如果ii物体为等厚均质板，则重心只与面积分布有关

xCSixiSyCSiyiS

(1–23b)则对非均匀物体，其重心位置直接按式(1–21)计算。

一些常见的简单形体的重心可参阅图1–27。

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图1–27 简单形体重心表

例1–7：求z形截面中心的位置，其尺寸如图1–28所示。

解：建立坐标系如图1–28所示。将该图分割为面积为S1、S2和S3的三个矩 15 模具设计工程师认证培训教材

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形，以C1、C2和C3表示这些矩形的重心，其 坐标分别为x1、y1，x2、y2，x3、y3。由图形得到

x115mmx25mmx315mmy145mmy230mmy35mmS1400mmS2400mmS3300mm

由此得到该截面重心的坐标xCxCyCS1x1S2x2S3x3S1S2S3S1y1S2y2S3y3S1S2S32mm、yC为

27mm若在物体或薄板内切去一部分，则这类物体的重心，仍然可利用式(1–23)来计算，只是切去部分的面积或体积应取负值。

高校力学基础课程教学初探 第8篇

1 设立力学基础课程的必要性

解决问题能力的高低不仅与个人的世界观和方法论有关,还与其掌握基础知识的程度有关。因此,为切实贯彻素质教育,提高大学生的文化修养,减少专业性培养对学生心智发展的不利影响,需要高校将通识教育与素质教育有机结合,加强高等教育中的通识基础教育[1]。

对于工科专业而言,加强基础教育主要包括加强学生在计算机、力学、化学和机械等基础性学科的教育。力学是一个历史悠久而又充满活力、不断发展的学科,是认识世界的一种手段。它作为各个学科的基础,在教育中占有举足轻重的位置,力学通识教育可以促进学生相关课程的学习,其研究内容和研究方法对帮助学生确立正确的世界观和方法论具有重要作用。因此,对工科专业学生开设通识课程——力学基础是十分必要的。

2 提高力学基础教学效果的几点建议

力学基础是一门理论性较强的课程。课程的任务是培养学生掌握刚体平衡的基本规律及其研究方法,掌握杆件强度、刚度和稳定性的基本概念及相关基础知识,使学生具有比较熟练的力学分析和计算能力。同时结合本课程特点培养学生的辩证唯物主义世界观和综合素质。

本着提高力学课程教学质量的目的,通过总结近两年来我校力学基础的教学实践经验,笔者对力学基础课程教学提出如下建议。

2.1 基于学生专业特点完善课程教学体系

力学基础是通识教育课程,面向所有工科专业学生开设,要根据机类专业和电类专业的特点合理安排教学内容和开课时间,并建立一套恰当的考核方案。

不同专业学生的数理基础和对力学的要求是不同的,因此应从提高学生学习效果出发合理安排力学基础的教学内容,增设针对不同专业特点的选修内容,保证既能达到对电类专业学生加强基础知识和基本方法培养的目的,又能使机类专业学生很好地过渡到理论力学和材料力学课程的学习中。例如,对不需要进一步学习材料力学的电类专业,弹性体基本变形部分的一些内容则不必讲解,如截面惯性矩和惯性积的转轴公式,弯曲梁的剪应力计算等,因为这些内容只在材料力学的组合变形和强度计算部分才会用到。

在授课时间上,对于后续还要学习材料力学的机类专业,将力学基础和材料力学安排在同一学期,或尽量缩短2门课程的授课间隔,这样可以避免因基本变形部分学完时间过长而影响后续材料力学课程的学习效果。同时各专业可根据授课内容的不同选用不同的授课学时长度。

在考核方面,为促进学生扎实掌握基本理论,应注重对学生平时学习状况的考查,可积极引导学生撰写课外小论文,参与课堂讨论,使学生逐渐形成独立思考的习惯,锻炼学生解决实际问题的能力,根据学生完成小论文的情况及参与课堂答题、讨论的积极性给出平时成绩。同时,课程结束后的考试对机类专业和电类专业可分开进行,根据教学内容和教学侧重点的不同采用不同的考题。

2.2 加入实验环节

实验教学是学生创造性与能力培养的重要途径,是力学教学中不可或缺的环节,对培养学生的实践能力、创新意识有着极为重要的意义。对于力学基础课程,可以根据授课对象的专业特点开设不同学时的实验课。同时,由于当前高等教育的课程学时普遍减少,在学时较少的前提下,实验教学可以采取多种形式,如教师演示实验、网上多媒体模拟实验和学生课外自主实验等。

2.3 注重现代教学手段的应用

力学基础课程理论性强,不易理解,不像有的学科那样形象、生动、具体。在力学基础课程教学中适当运用多媒体技术,可将深奥抽象的理论知识形象化、可视化、动态化,缩短信息在大脑中从形象到抽象,再由抽象到形象的加工转换过程,大大增加课堂教学的信息量和趣味性,以吸引学生的注意力、化解教学难点、缩短学生的认知过程[3]。

例如,为提高学生对力学基础工程背景的感性认识,在讲授杆件基本变形前可给学生观看一些工程中发生强度、刚度失效的实例图片,让他们深切体会到这门课可以解决实实在在的工程问题。在具体讲某一基本变形时,可播放利用有限元软件模拟的杆件基本变形过程,使学生对变形过程有直观的认识。又如,在讲授约束类型时,大部分学生缺乏工程实践,对于各种支座形式无任何感性认识,可通过多媒体播放动画和显示各种不同的支座形式,让学生直观地了解到约束的结构和类型,以便清晰地画出其约束反力。再如,在讲授压杆稳定性时,可先直接播放一段动画,然后再分析讲解。这样不需太多的语言表达就能使学生直观地了解压杆失稳的概念。

在力学基础中应用多媒体软件进行教学时,应注意如下2个方面:(1)要将多媒体课件教学与板书讲授有机结合,不能完全放弃板书。力学基础课程中有较多的公式推导,通过多年的工程力学和材料力学教学实践发现,这部分内容采用板书形式讲授,学生掌握效果更好。(2)教师在应用多媒体软件进行教学时,应注意内容的重点、难点和逻辑关系。要强调课堂笔记的重要性,要求学生记课堂笔记,从而使其加深记忆理解,并在复习时有的放矢。

2.4 加强教师与学生的互动与交流

力学基础是一门逻辑性较强的课程,需要学生掌握的知识点较多,并且具有一定的抽象性。因此激发学生对课程的学习兴趣是提高力学基础课程教学质量和学生学习效果的关键。而教师与学生之间的互动交流是激发学生学习兴趣的主要方式[2]。另外,学生有学习者和反馈者的双重身份,教师与学生之间随时保持沟通互动,也可以使教师了解学生是否真正理解所讲授的内容,并可以提醒学生随时跟上课堂教学步伐。与学生保持互动交流,要求教师在讲课时语气、语调风趣幽默、生活化,说话时还要注意与学生的眼神交流,让学生有被重视的感觉。在教学过程中,教师应采用多种形式的互动方法,吸引学生的注意力,激发好奇心,以提高课堂教学效果,如课堂提问,工程实例讨论,设疑诱思等。此外,教师的人格魅力和宽广的知识面对青年学生具有潜移默化的影响,并能吸引学生主动与教师进行课程相关知识的交流。总之,加强教师与学生的互动交流,把“教”和“学”有机结合起来,对促进力学基础课程教学效果有重要意义。

3 结束语

针对高校力学通识教育课程—力学基础,对课程设立的必要性进行了分析。并从教学内容、教学时间、教学方法和实验环节等方面对提高课程教学效果提出了相关建议,以使各工科专业的学生能够通过力学基础课程的学习达到掌握力学基本理论,提高自身综合素质的目的,为后续相关课程的学习打下良好的基础。

参考文献

[1]吴绍芬.高校实施素质教育的误区与出路探讨[J].高教探索,2011(6):22-26.

[2]倪秀英,梁桂航.基础力学课的教学互动初步研究[J].力学与实践,2007,29(5):70-71.