杜階平DU Jie-ping

（遼寧輕工職業(yè)學(xué)院，大連 116100）

（Liaoning Vocational College of Light Industry，Dalian 116100，China）

0 引言

工程力作為一門基礎(chǔ)性的專業(yè)學(xué)科，工程力學(xué)知識(shí)可以很好的用于我國(guó)高等院校設(shè)置的學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)，因而工程力學(xué)具有很好的實(shí)用性。學(xué)生很好地掌握了工程力學(xué)的知識(shí)就可以促進(jìn)其他學(xué)科知識(shí)的掌握和學(xué)習(xí)，提高學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。然而，不少的學(xué)生在學(xué)習(xí)工程力學(xué)中都出現(xiàn)了不少的問題，尤其在工程力學(xué)中的受力分析知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)中，由于學(xué)生未能正確理解相關(guān)的定義和內(nèi)容，在解決受力分析問題上容易出現(xiàn)各種差錯(cuò)。因此，筆者結(jié)合個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出幾點(diǎn)對(duì)受力分析的看法。

1 受力分析及其畫法

受力分析是指找出研究對(duì)象在某個(gè)特定的物理情境中受到的外力，并通過畫圖的方式把研究對(duì)象所受的外力表示出來。它是學(xué)習(xí)工程力學(xué)以及所有力學(xué)知識(shí)的關(guān)鍵關(guān)節(jié)。在用畫圖方式變現(xiàn)研究對(duì)戲所受外力時(shí)，要遵循一定的特點(diǎn)，例如先重力，后接觸力，其它作用力最后。因此，在進(jìn)行工程力學(xué)受力分析時(shí)，必須遵循一定的思路和原則。

首先，將進(jìn)行受力分析的對(duì)象分離出來。把需要分析的對(duì)象和其他具有聯(lián)系的對(duì)象相分離，只需要畫出所分析的對(duì)象的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖，而無需畫出其他無關(guān)的對(duì)象的結(jié)構(gòu)圖。其次，畫出分析對(duì)象的主動(dòng)力。畫主動(dòng)力是畫出作用于分析對(duì)象上的集中力、載荷季度和力偶，主動(dòng)力的較容易找到，也較為容易畫。學(xué)生只需要根據(jù)已有的知識(shí)點(diǎn)，在單獨(dú)畫出的分析對(duì)象的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖上畫出[1]。再次，畫出分析對(duì)象的未知力。相對(duì)于畫主動(dòng)力而言，未知力的畫法更為繁瑣，因此難度也更大。要正確畫出未知力的要求更高，不僅要清楚了解分析對(duì)象的未知力的個(gè)數(shù)，還要一一將受力的方向以及表示符號(hào)畫清楚。

2 工程力學(xué)中受力分析的重難點(diǎn)

2.1 二力構(gòu)件的識(shí)別和受力 進(jìn)行受力分析的第一步就是首先進(jìn)行二力構(gòu)件的辨別，學(xué)生正確掌握了二力構(gòu)件的辨別方式可以幫助學(xué)生簡(jiǎn)化受力分析。在所有構(gòu)件中，二力構(gòu)件由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是所有構(gòu)件最為基本的構(gòu)件。對(duì)二力構(gòu)件機(jī)型力學(xué)分析是只需通過二力平衡條件就可簡(jiǎn)單、正確地對(duì)構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)分析。雖然二力構(gòu)件的定義較為簡(jiǎn)單，但是其作用卻重大。因此，教師在教學(xué)中要反復(fù)強(qiáng)調(diào)二力構(gòu)件的作用，尤其是對(duì)一些經(jīng)常出現(xiàn)簡(jiǎn)單錯(cuò)誤的學(xué)生更要鞏固其受力分析的基礎(chǔ)知識(shí)。

2.2 鉸鏈類型約束反力的畫法 由于支座的不同，鉸鏈的類型可以分為固定和活動(dòng)鉸鏈支座兩種形式，相對(duì)于活動(dòng)鉸鏈而言，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更難理解固定鉸鏈制作的約束反力。約束力是相對(duì)于主動(dòng)力而言的，構(gòu)件在受到了主動(dòng)力的約束作用，必定會(huì)存在于約束力方向相反的約束反力。約束反力的存在受主動(dòng)約束力的限制，當(dāng)主動(dòng)約束力出于未知狀態(tài)時(shí)，約束反力也會(huì)處于未知狀態(tài)。因此，在確定約束反力的方向時(shí)，可以就用正交的兩個(gè)分量來代替該處受力[2]。值得注意的是，方向的分量并不代表受力的實(shí)際方向，而是指力的方向的代數(shù)量。尤其是在難以確定主動(dòng)力合理的方向和接觸點(diǎn)的情況下，學(xué)生難以準(zhǔn)確判斷約束反力的情況，只能采用該代替的辦法。但是，在二力構(gòu)件中當(dāng)兩個(gè)受力點(diǎn)位于鉸鏈連接處或者兩個(gè)受力點(diǎn)連接線的延長(zhǎng)線向內(nèi)或向外延伸，以及在三力構(gòu)件中，需要將鉸鏈約束反力的方向畫出。

3 提高工程力學(xué)中受力分析準(zhǔn)確性的對(duì)策

3.1 準(zhǔn)確理解和把握力學(xué)概念及其內(nèi)在聯(lián)系 學(xué)生準(zhǔn)確地分析研究對(duì)象的受力情況，必須首先理解常見的幾個(gè)力學(xué)概念。例如：自由和非自由體、約束和約束反力、主動(dòng)力以及平衡。只有準(zhǔn)確的理解了相關(guān)的力學(xué)概念，學(xué)生才有進(jìn)行準(zhǔn)確力學(xué)分析的知識(shí)基礎(chǔ)，學(xué)生才能從整體出發(fā)判斷研究對(duì)象承受的力的數(shù)量以及力的方向，而不會(huì)出現(xiàn)遺漏。學(xué)生在學(xué)習(xí)工程力學(xué)時(shí)要重視相關(guān)力學(xué)概念的學(xué)習(xí)，受力力學(xué)概念的內(nèi)容，弄清不同力學(xué)概念的本質(zhì)。在準(zhǔn)確理解力學(xué)概念的基礎(chǔ)上，學(xué)生要正確把握各個(gè)力學(xué)概念的內(nèi)在聯(lián)系。例如掌握力、約束和約束反力三個(gè)力學(xué)概念之間的聯(lián)系。在講解這三個(gè)力學(xué)概念時(shí)，不能割裂三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，而要將三者聯(lián)系在一起，并解釋其內(nèi)在的聯(lián)系，讓學(xué)生掌握力的相互之間的作用，加深學(xué)生對(duì)約束以及約束產(chǎn)生約束反力的認(rèn)識(shí)[3]。同時(shí)，還能改變學(xué)生對(duì)約束和物體相分離關(guān)系的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生正確理解約束和物體之間的限制關(guān)系是相互的，約束和物體都可以對(duì)方形產(chǎn)生約束作用。

3.2 熟練掌握力學(xué)公理 學(xué)生在熟練掌握力學(xué)概念的基礎(chǔ)上，還要深入了解掌握相關(guān)的力學(xué)公理。例如：二力平衡公理、作用力和反作用力公理等等。只有熟練掌握了力學(xué)公理，在進(jìn)行力學(xué)分析時(shí)才能靈活運(yùn)用各種力學(xué)公理來判斷分析對(duì)象的受力情況。例如二力平衡公理，它是指作用于物體上的兩個(gè)相反方向的力，并使物體處于平衡狀態(tài)。因此，在對(duì)二力構(gòu)件的受力分析時(shí)，根據(jù)二力平衡公理的中兩個(gè)力的大小相等、方向相反并處于同一水平線上的特點(diǎn)，學(xué)生只要掌握了其中一個(gè)受力的大小以及方向就能快速找出另外一個(gè)力大小和方向，以及畫出力的表現(xiàn)方式[4]。

3.3 準(zhǔn)確表示力的方向 除了熟練掌握力學(xué)概念和力學(xué)公理之外，還需要能夠正確的表示出力的方向，才能對(duì)分析對(duì)象進(jìn)行正確的力學(xué)分析。約束反力作為力的方向知識(shí)點(diǎn)中的難點(diǎn)，掌握其畫法尤其重要。學(xué)生在日常的學(xué)習(xí)中要通過不斷的訓(xùn)練來加深對(duì)約束反力方向的認(rèn)識(shí)和力的方向的正確表示，在具體的力學(xué)分析時(shí)要按照正確的表示規(guī)范來表示。

4 結(jié)語

由于力學(xué)分析在大部分工科類專業(yè)中都有很強(qiáng)的實(shí)用性，尤其是受力分析是解決力學(xué)問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因而受力分析作為工程力學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，它是學(xué)生必須掌握的知識(shí)點(diǎn)和技能。教師在工程力學(xué)學(xué)科的教學(xué)中要重點(diǎn)詳細(xì)講解受力分析知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生也應(yīng)該積極認(rèn)識(shí)力學(xué)分析知識(shí)點(diǎn)的重要性，并為學(xué)好力學(xué)分析做好充足的準(zhǔn)備。筆者根據(jù)自身的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，提出了一些正確的受力分析和畫法，以及教學(xué)重難點(diǎn)，并針對(duì)學(xué)生提高受力分析的準(zhǔn)確性提出一些建議。學(xué)生在學(xué)習(xí)受力分析時(shí)，一定要遵循正確的思路和方法，準(zhǔn)確把握力學(xué)概念及其相互的聯(lián)系，只要吃透受力分析重難點(diǎn)，所有的受力分析問題都能迎刃而解。而且學(xué)生遵照正確的思路和方法來進(jìn)行受力分析不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，同時(shí)也可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生真正投入到學(xué)習(xí)中，并為今后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

[1]朱曼麗.淺談工程力學(xué)中的受力分析問題[J].科技致富向?qū)В?014，03（11）：302.

[2]魏丹，楊爽.工程力學(xué)中受力分析難點(diǎn)突破討論[J].電子制作，2013，16（05）：244.

[3]龔友根.淺談工程力學(xué)中的受力分析問題[J].價(jià)值工程，2012，01（21）：49-50.

[4]李仁鎖，劉海慶，王瑞.工程力學(xué)中受力分析的新思路[J].科技信息，2010，22（17）：99-100.