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)知識可以很好的用于我國高等院校設(shè)置的學(xué)科知識的學(xué)習(xí)，因而工程力學(xué)具有很好的實用性。學(xué)生很好地掌握了工程力學(xué)的知識就可以促進其他學(xué)科知識的掌握和學(xué)習(xí)，提高學(xué)生運用理論知識解決實際問題的能力。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)中的受力分析知識點的學(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。因此，筆者結(jié)合個人教學(xué)經(jīng)驗，提出幾點對受力分析的看法。

1 受力分析及其畫法

受力分析是指找出研究對象在某個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)知識的關(guān)鍵關(guān)節(jié)。在用畫圖方式變現(xiàn)研究對戲所受外力時，要遵循一定的特點，例如先重力，后接觸力，其它作用力最后。因此，在進行工程力學(xué)受力分析時，必須遵循一定的思路和原則。

首先，將進行受力分析的對象分離出來。把需要分析的對象和其他具有聯(lián)系的對象相分離，只需要畫出所分析的對象的簡單結(jié)構(gòu)圖，而無需畫出其他無關(guān)的對象的結(jié)構(gòu)圖。其次，畫出分析對象的主動力。畫主動力是畫出作用于分析對象上的集中力、載荷季度和力偶，主動力的較容易找到，也較為容易畫。學(xué)生只需要根據(jù)已有的知識點，在單獨畫出的分析對象的簡單結(jié)構(gòu)圖上畫出[1]。再次，畫出分析對象的未知力。相對于畫主動力而言，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象的未知力的個數(shù)，還要一一將受力的方向以及表示符號畫清楚。

2 工程力學(xué)中受力分析的重難點

2.1 二力構(gòu)件的識別和受力 進行受力分析的第一步就是首先進行二力構(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)簡單，是所有構(gòu)件最為基本的構(gòu)件。對二力構(gòu)件機型力學(xué)分析是只需通過二力平衡條件就可簡單、正確地對構(gòu)件進行力學(xué)分析。雖然二力構(gòu)件的定義較為簡單，但是其作用卻重大。因此，教師在教學(xué)中要反復(fù)強調(diào)二力構(gòu)件的作用，尤其是對一些經(jīng)常出現(xiàn)簡單錯誤的學(xué)生更要鞏固其受力分析的基礎(chǔ)知識。

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鉸鏈支座兩種形式，相對于活動鉸鏈而言，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。約束力是相對于主動力而言的，構(gòu)件在受到了主動力的約束作用，必定會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約束力的限制，當(dāng)主動約束力出于未知狀態(tài)時，約束反力也會處于未知狀態(tài)。因此，在確定約束反力的方向時，可以就用正交的兩個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力合理的方向和接觸點的情況下，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)兩個受力點位于鉸鏈連接處或者兩個受力點連接線的延長線向內(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)確地分析研究對象的受力情況，必須首先理解常見的幾個力學(xué)概念。例如：自由和非自由體、約束和約束反力、主動力以及平衡。只有準(zhǔn)確的理解了相關(guān)的力學(xué)概念，學(xué)生才有進行準(zhǔn)確力學(xué)分析的知識基礎(chǔ)，學(xué)生才能從整體出發(fā)判斷研究對象承受的力的數(shù)量以及力的方向，而不會出現(xiàn)遺漏。學(xué)生在學(xué)習(xí)工程力學(xué)時要重視相關(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力學(xué)概念之間的聯(lián)系。在講解這三個力學(xué)概念時，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)生對約束以及約束產(chǎn)生約束反力的認識[3]。同時，還能改變學(xué)生對約束和物體相分離關(guān)系的錯誤認識，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，在進行力學(xué)分析時才能靈活運用各種力學(xué)公理來判斷分析對象的受力情況。例如二力平衡公理，它是指作用于物體上的兩個相反方向的力，并使物體處于平衡狀態(tài)。因此，在對二力構(gòu)件的受力分析時，根據(jù)二力平衡公理的中兩個力的大小相等、方向相反并處于同一水平線上的特點，學(xué)生只要掌握了其中一個受力的大小以及方向就能快速找出另外一個力大小和方向，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，才能對分析對象進行正確的力學(xué)分析。約束反力作為力的方向知識點中的難點，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)練來加深對約束反力方向的認識和力的方向的正確表示，在具體的力學(xué)分析時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)中都有很強的實用性，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)的重點和難點，它是學(xué)生必須掌握的知識點和技能。教師在工程力學(xué)學(xué)科的教學(xué)中要重點詳細講解受力分析知識點，學(xué)生也應(yīng)該積極認識力學(xué)分析知識點的重要性，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)實驗，提出了一些正確的受力分析和畫法，以及教學(xué)重難點，并針對學(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，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，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行受力分析不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，同時也可以提高學(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.