大学专业之土木工程系自学资料高清版.docx
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大学专业之土木工程系自学资料高清版
土木工程自学资料
课题
1.2静力学公理
教学时间
2课时
教学目标
知识与技能
1、理解静力学基本公理；
2、应用公理理解生活中、建筑工程中力的关系。
过程与方法
1、通过设计实验，把抽象的力转化为摸得着、看得到的很形象的力，易于学生理解、吸收所学知识；
2、探究作用力与反作用力在生活、建筑工程中的应用。
情感、态度、价值观
1、通过探究二力平衡公理、作用力与反作用力公理的区别，培养一丝不苟的工作态度；
2、通过分析公理在工程中的应用，增强安全生产的意识。
教学重点
静力学公理的理解。
教学难点
1、二力平衡公理与作用力与反作用力公理的区别；
2、加减平衡力学公理的理解与应用。
教学内容及其过程
学生活动
教师导学
一、引入
杂技演员头顶大缸，就像缸粘在头顶上一样，这时缸处于平衡状态。
缸受到哪些力的作用？
为什么会处于平衡状态呢？
二、导学提纲
1.二力平衡公理
作用在同一个物体上的两个力，使该物体处于平衡状态的必要和充分条件是：
这两个力大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。
[做一做]用手指勾住圆珠笔的卡子，如图所示，看看怎样才能平衡，为什么？
答：
只要保持手对笔的支持力与笔的重力作用线在同一直线上就能保持平衡，符合二力平衡公理。
2.作用与反作用公理
两个物体间的作用力和反作用力总是同时存在，它们大小相等，方向相反，沿同一条直线，分别作用在两个物体上。
[做一做]请两位同学各手拿一弹簧秤，把两秤搭连后向相反的方向拉（如图），A弹簧秤显示甲拉乙的力，B弹簧秤显示乙拉甲的力，我们会看到A、B两秤显示的数值始终相同。
[边讲边做]有一位小朋友在地面上骑独轮车，处于平衡状态（如图），轮子对地面有一个作用力F′N，而地面对轮子同时也有一个作用力FN。
力F′N和FN的大小，方向，沿同一直线，分别作用在地面和轮子上，FN与F′N是一对，如图所示。
轮子上作用着两个力W和FN（如图），W是小朋友和独轮车的重力，FN是地面对轮子的作用力，因轮子在竖直方向处于平衡状态，故作用在轮子上的两个力W和FN是一对。
3．平行四边形法则
作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的作用点也在该点，合力的大小和方向用以两分力为邻边所构成的平行四边形的对角线表示。
如图所示，设两个力F1和F2作用于物体上的同一点A，它们的合力用以线段AB、AC为邻边的平行四边形的对角线AD确定，FR就是F1、F2的合力。
[应用实例]两队人在泥泞的道路两边同时拉陷在泥里的汽车（如图），作用在汽车上的两股力形成一个合力，使汽车产生运动。
合力的大小和方向由两股分力的大小和方向依据平行四边形法则确定。
4．加减平衡力系公理
在作用于某物体（不考虑变形）的力系中，加入或减去一个平衡力系，并不改变原力系对物体的作用效果。
5．力的可传原理
作用在物体上的力可沿其作用线移到物体的任一点，而不改变该力对物体的作用效果。
三、教师精讲
1.二力平衡公理
答：
1）缸无论出于何种位置，都受到两个力的作用，即自身的重力W，及杂技演员头顶对他的支持力FN。
2）只要保持支持力FN与重力W在一条直线上，就能保持缸处于平衡状态，即不从演员的头上掉下来。
如图所示三角架中的直杆BC（杆的重力略去不计），连接两个力作用点的直线为二力的作用线，这二力必等值、反向，否则构件无法保持平衡。
二力杆：
工程上将结构中仅受二力作用而处于平衡状态的杆件称为二力构件或二力杆。
2.作用与反作用公理
如图所示，火箭升空时向下喷射出强大的气流，汽艇前进时螺旋桨往后推水，墨鱼要前进就需要向后喷水，这都是为什么呢？
因为力是物体间的相互作用，那么在甲物体对乙物体作用一个力的同时，乙物体必然也有一个反作用力作用在甲物体上。
火箭靠向下喷气产生的反作用力而升空，汽艇靠向后推水产生的反作用力而前进，墨鱼靠向后喷水产生的反作用力使自身产生向前的运动。
3.平行四边形法则
重量为W的物体，用一根绳悬挂（如图）或者用两根绳悬挂（如图），都能使物体处于平衡状态。
因此，一个力FR对物体的作用，相当于两个力F1、F2共同对物体的作用。
人们把力FR称为力F1、F2的合力，而力F1、F2为力FR的两个分力。
4．加减平衡力系公理
一个平衡力系作用在物体上，对物体的运动状态是没有影响的，所以在原来作用于物体的力系中加入或减去一个平衡力系，物体的运动状态不会改变，即新力系与原来力系对物体的作用效果相同。
5.力的可传原理
如图所示，用同样大小的力推车和拉车，对车的运动效果是否相同？
用推力F作用于小车的A点，如图所示。
在力F的作用线上任取一点B，并在A、B两点上分别加上等值、反向、共线的力F2、F1（如图），且使F1=F2=F，由于增加的F2和F1是一个平衡力系，所以图b中的三个力和图a中的一个力等效。
而作用于A点的力F和F2也是一个平衡力系，把它们去掉，只剩下作用于B点的F1（如图），所以力F1和力F等效。
这样就把作用在A点的力F沿其作用线移到了B点。
力可沿其作用线移动的性质，使得推车和拉车的效果相同。
四、练一练
地面上放有A、B两个箱子，A箱放在B箱的正上方，分析A、B箱子及地面的受力，请从中找出哪些力属于二力平衡，哪些力属于作用力与反作用力？
五、探究与感悟
1、探究：
利用作用与反作用公理，在练一练中能不能找出WA，WB的反作用力。
如能，请试一试。
2、感悟：
各公理之间有无联系、如何把各公理联系在一起来理解。
六、布置作业
课本作业：
P26二
课外作业：
1、通过本内容的学习，你有哪些收获？
还存在哪些问题？
2、找一找生活中，建筑工程中哪些用到了本节中的各种公理。
让两位同学来分析缸位置变化前后的受力，其它同学通过观察缸位置变化前后的受力总结出二力平衡公理。
1、自主学习
自学教材、自主完成导学提纲，记录疑点或无法解决的问题，为交流作准备。
2、组内交流
在小组长的组织下，有序开展交流与探讨，共同解决存在的问题，并整理交流的结果。
3、小组展示
各组依次对交流的结果进行展示，并对各组的展示作出补充或评价。
4、自我检测
独立完成，学困生可在同学助学下完成。
5、反思提高
通过探究与感悟，激发求知欲望，提高学习专业的兴趣。
通过[做一做]、[边讲边做]、[应用实例]等，让学生亲身体验或观察课题内容。
1、布置前置作业
课前精心预设前置作业，（由导学提纲、练一练、探究与感悟组成）组织学生自主学习。
2、巡视导学
巡视课堂，了解情况，对问题与疑点积极引导，适时点拨。
对学困生积极鼓励，并适度助学。
3、点评与精讲
对各组讨论进行点评，对重点内容进行精讲。
4、反馈小结
巡视指导，了解课堂教学效果，对课堂练习进行点评，对二力平衡、作用力与反作用力重点区分、进行小结。
5、课外拓展
对学有余力的同学要求探究不同的解题方法，并感悟该力学知识在工程中应用，提升学生的能力。
关于颁发第八届中国土木工程詹天佑奖的决定
中国土木工程詹天佑奖是经科技部批准，建设部认定，在建设部、铁道部、交通部、水利部、科技部等有关部门的共同支持与指导下，以推动科技创新为宗旨的工程大奖。
该奖项设立于1999年，由中国土木工程学会与詹天佑土木工程科技发展基金会颁发，是涵盖建筑、桥梁、铁道、隧道、轨道交通、公路、水利、港口、市政等土木工程各领域的重要奖项。
第八届中国土木工程詹天佑奖经过推荐申报、资格审核、专业预评、评选委员会评审、詹天佑奖指导委员会核定以及公示等程序，共遴选出31项精品工程、260多家单位获得表彰。
特此决定对获奖工程及主要承建单位授予詹天佑铜像、荣誉奖牌和获奖证书，以资褒奖。
这些获奖工程在规划、勘察、设计、施工、科研、管理等技术方面具有突出的创新性和较高的科技含量，积极贯彻执行“四节一环保”等可持续发展方针，在同类工程建设中具有领先水平，经济和社会效益显著。
希望获奖单位和广大科技工作者进一步增强科技创新与节能环保意识，为提高我国工程建设水平、增强自主创新能力、建设土木工程强国做出更大贡献。
附：
第八届中国土木工程詹天佑奖获奖名单
中国土木工程学会
北京詹天佑土木工程科技发展基金会
二〇〇九年三月
报送：
国家科技奖励工作办公室，中国科协，建设、铁道、交通、水利各部委及相关司局，詹天佑奖指导委员会，詹天佑基金会理事（监事）
抄送：
中国土木工程学会专业分会及各地方学会
发送：
第八届詹天佑奖获奖工程主要参建单位
第八届中国土木工程詹天佑奖获奖名单
（排名不分先后）
序号
工程名称
主要参建单位
1
首都机场3号航站楼
北京首都机场扩建工程指挥部
北京市建筑设计研究院
北京城建集团有限责任公司
北京建工集团有限责任公司
中国建筑第八工程局有限公司
中咨工程建设监理公司
北京华城建设监理有限责任公司
北京希达建设监理有限责任公司
奥雅纳工程咨询（上海）有限公司北京分公司
北京市建筑工程装饰有限公司
2-01
国家体育场（鸟巢）
北京城建集团有限责任公司
国家体育场有限责任公司
中国建筑设计研究院
中咨工程建设监理公司
国华国际工程承包公司
奥雅纳工程咨询（上海）有限公司北京分公司
2-02
国家游泳中心
（水立方）
中建一局集团建设发展有限公司
中建国际（深圳）设计顾问有限公司
中建一局钢结构工程有限公司
沈阳远大铝业工程有限公司
中建一局集团装饰工程有限公司
北京市国有资产经营有限责任公司
北京帕克国际工程咨询有限公司
奥雅纳工程咨询（上海）有限公司北京分公司
浙江东南网架股份有限公司
序号
工程名称
主要参建单位
2-03
国家体育馆
北京城建集团有限责任公司
北京市建筑设计研究院
北京城建设计研究总院有限责任公司
国奥投资发展有限公司
北京建工京精大房工程建设监理公司
2-04
北京奥林匹克国家
会议中心击剑馆
北京建工集团有限责任公司
北京北辰会议中心发展有限公司
北京市建筑设计研究院
北京建工博海建设有限公司
北京市机械施工有限公司
奥雅纳工程咨询（上海）有限公司北京分公司
北京市建筑工程装饰有限公司
北京市设备安装工程有限公司
2-05
北京奥林匹克篮球馆
北京城建集团有限责任公司
北京五棵松文化体育中心有限公司
北京市建筑设计研究院
北京双圆工程咨询监理有限公司
2-06
北京工业大学体育馆
北京建工集团有限责任公司
北京工业大学
华南理工大学建筑设计研究院
北京市第五建筑工程有限公司
中国航空工业规划设计研究院
北京远达国际工程管理有限公司
中铁建设集团有限公司
派力工程有限公司
北京希达建设监理有限责任公司
序号
工程名称
主要参建单位
2-07
北京奥林匹克射击馆
中国建筑第二工程局有限公司
中建二局第三建筑工程有限公司
清华大学建筑设计研究院
北京中联环建设工程管理有限公司
北京市丰台区榆树庄构件厂
2-08
北京奥林匹克老山
自行车馆
中国新兴建设开发总公司
国家体育总局自行车击剑运动管理中心
中国航天建筑设计研究院（集团）
广东省建筑设计研究院
北京帕克国际工程咨询有限公司
2-09
北京奥林匹克顺义
水上公园
北京建工一建工程建设有限公司
北京天鸿圆方建筑设计有限责任公司
北京市第五建筑工程有限公司
北京市机械施工有限公司
北京建工路桥工程建设有限责任公司
北京市设备安装工程有限公司
北京希达建设监理有限责任公司
2-10
北京奥林匹克公园
B区奥运村
北京城建集团有限责任公司
国奥投资发展有限公司
北京城建设计研究总院有限责任公司
北京天鸿圆方建筑设计有限责任公司
北京双圆工程咨询监理有限公司
中国建筑设计咨询公司
序号
工程名称
主要参建单位
3
国家大剧院
北京城建集团有限责任公司
国家大剧院工程业主委员会
香港建设（中国）工程有限公司
上海建工（集团）总公司
北京市建筑设计研究院
北京双圆工程咨询监理有限公司
4
中国东方电气集团
公司出海口基地
建设项目
中国联合工程公司
中国机械工业建设总公司
东方电气（广州）重型机器有限公司
5
沈阳奥林匹克体育
中心五里河体育场
上海建筑设计研究院有限公司
沈阳五里河体育发展有限公司
中国建筑一局（集团）有限公司
江苏沪宁钢机股份有限公司
浙江江南工程管理股份有限公司
沈阳远大铝业工程有限公司
上海嘉春装饰设计工程有限公司
澳连建筑装饰工程有限公司
6
北京中关村金融中心
中铁建设集团有限公司
中国建筑设计研究院
江苏沪宁钢机股份有限公司
北京帕克国际工程咨询有限公司
7
天津泰达市民文化
广场
中国建筑第八工程局天津公司
天津滨海快速交通发展有限公司
天津建工集团建筑设计有限公司
珠海市红海幕墙有限公司
中建八局工业设备安装有限责任公司
序号
工程名称
主要参建单位
8
浙江电力生产调度
大楼
浙江省建工集团有限责任公司
浙江大学建筑设计研究院
浙江电力生产调度大楼工程建设管理处
中国建筑科学研究院
上海建科建设监理咨询有限公司
9
广州白云国际会议
中心
广州市重点公共建设项目管理办公室
中信华南（集团）建筑设计院
中建三局建设工程股份有限公司
广东省工业设备安装公司
广州市建筑集团有限公司
深圳市三鑫特种玻璃技术股份有限公司
广州珠江工程建设监理公司
深圳中航电脑系统工程有限公司
深圳市洪涛装饰股份有限公司
广州珠江装修工程公司
广东省装饰总公司
10
广州新光大桥
贵州省桥梁工程总公司
中铁工程设计咨询集团有限公司
广州市新光快速路有限公司
广州珠江建筑装饰有限公司
11
渝怀铁路长寿长江
大桥
中铁二院工程集团有限责任公司
中铁大桥局股份有限公司
中国铁道科学研究院
渝怀铁路建设总指挥部
序号
工程名称
主要参建单位
12
上海共和新路高架
道路工程
上海市市政工程建设发展有限公司
上海市政工程设计研究院
上海斯美科汇建设工程咨询有限公司
上海市第一市政工程有限公司
上海市第七建筑有限公司
上海隧道工程股份有限公司
中铁二十四局集团有限公司
中达建设集团股份有限公司
13
青藏铁路格尔木至
拉萨段轨道工程
青藏铁路公司
中铁一局集团有限公司
中铁一局集团新运工程有限公司
中铁十一局集团有限公司
中铁十一局集团第三工程有限公司
北京铁城建设监理有限责任公司
14
大秦铁路2亿吨扩能
工程
太原铁路局
铁道第三勘察设计院集团有限公司
中国铁路通信信号集团公司
中铁电气化局集团有限公司
中铁六局集团有限公司
15
烟大铁路轮渡工程
中铁渤海铁路轮渡有限责任公司
中铁四局集团有限公司
铁道第三勘察设计院集团有限公司
中铁十三局集团有限公司
中交一航局第三工程有限公司
中铁大桥局集团有限公司
中铁三局集团有限公司
中铁十六局集团有限公司
中交第四航务工程勘察设计院有限公司
序号
工程名称
主要参建单位
16
浙赣铁路电气化提速改造工程
上海铁路局
南昌铁路局
中铁二院工程集团有限责任公司
中铁二局股份有限公司
中铁三局集团有限公司
中铁四局集团有限公司
中铁五局（集团）有限公司
中铁六局集团有限公司
中铁大桥局股份有限公司
中铁十一局集团有限公司
中铁十二局集团第一工程有限公司
中铁十四局集团有限公司
中铁十六局集团有限公司
中铁十七局集团有限公司
中铁十九局集团有限公司
中铁二十二局集团有限公司
中铁二十四局集团有限公司
中铁二十五局集团有限公司
中铁电气化局集团有限公司
17
渝怀铁路圆梁山隧道
中铁隧道集团有限公司
渝怀铁路建设总指挥部
中铁二院工程集团有限责任公司
中铁隧道股份有限公司
中铁隧道集团二处有限公司
中铁隧道勘测设计院有限公司
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