第一篇：教案内力作用和外力作用
《内力作用和外力作用》教案 淮南第28中学万其兵 一.教材分析
（一）课程标准要求：
1．结合实例，说明内力作用的能量来源及其表现形式，理解地壳运动是 塑造地表形态的主要作用方式。
2．说明外力作用的四种形式及其相互关系，尝试识别外力作用形成的不 同地貌。
3．建立内力和外力辩证统一，共同塑造地表形态的观点。
（二）．教材分析： 1．地位和作用
通过前三章内容的学习，学生掌握了地球的运动规律和圈层结构，知道了地球上最富动力的两大因子——大气和水。在这一节内容里将使学生进一步懂得大气和水是塑造地表形态的主要外力，本节通过具体的案例来说明内力与外力作用对地表形态塑造所起的不同作用。2.内容分析
教材中这部分就从地质作用的能量来源的角度，讲述了内力作用和外力作用及其表现形式；又以地质作用不同的表现形式，来说明了激烈迅速的地质作用和极其缓慢的地质作用，从而使学生理解地表形态的变化及这种变化的时间尺度。
二.教学重点及难点 重点：地表形态的变化及其原因分析 难点（1）.外力作用各表现形式所形成的不同的地表形态。（2）．内力、外力作用的关系。三教学目标(一).知识与技能
1．了解内力作用的能量来源和表现形式，理解内力作用对地表形态的影响。
2．使学生了解外力作用的表现形式，理解风化作用、侵蚀作用、搬运作用和沉积作用的概念和种类，以及它们所形成的各种地形；
3．了解外力作用的能量来源和表现形式，理解外力作用对地表形态的影响以及内、外力作用的相互关系，理解它们是如何推动地表形态的演化的。
(二)、过程与方法
1．能够阅读各种地貌示意图，判断地貌类型，并分析其成因。
２．学会利用多幅景观图和示意图来比较说明不同陆地环境的地域差异及形成原因；(三)、情感、态度与价值观
1．通过分析各种地貌的成因，激发探究地理问题的兴趣和动机，养成求真、求实的科学态度。
2．树立事物之间是普遍联系的辩证唯物主义观点。四教学方法
1.读图分析
2.多媒体课件
3.学生绘图训练 五教学过程设计 课前准备：
课前让学生先预习本节书内容，并要找出喜马拉雅山、夏威夷群岛、千沟万壑的黄土高原、珠江三角洲、我国西北地区等的地貌形态的特征。导入新课：
请学生说说“沧海桑田”的典故，并让学生观看一组地貌景观图片，引导学生说出地表有着不同的形态，而且地表形态是在不断地变化着，然后设问——是什么力量促使地表不断地发生变化，引入塑造地表形态的力量。学习新课：
（一）．内力作用
1．课前布置学生查找一些地表各种形态的图片，上课时请各位同学对自己所找的图片解释其形成原因，寻找使地表形态发生变化的力量。然后教师从力量来源、表现形式、主要作用方式、对地表形态的影响四个方面展开教学。设问：
①同学们展示的是一组千姿百态的地表图片，为什么地表是起伏不平的？请分别说出改变地表形态的力量从何而来？
（地球内部的热能——内力作用、太阳辐射能——外力作用）
请同学们解释喜马拉雅山、夏威夷群岛、千沟万壑的黄土高原、珠江三角洲、我国西北地区等的地貌形态的形成过程。
让学生观看动画：喜马拉雅山、火山爆发.地震 设问：
②喜马拉雅山的形成与基拉韦厄火山的爆发属于什么作用？其成因有何不同？表现形式有何差异？对地表形态有何不同影响？
（内力作用；地壳运动——速度慢、岩浆活动——速度快、（变质作用）形成巨大山脉、填造了新陆地）
③内力作用中，哪一种形式是塑造地表形态的主要方式？为什么？（地壳运动；变质作用发生在地壳深处，岩浆活动只有在喷出地表时才能直接影响地表形态）④内力作用对地表形态有何影响（特点）？怎样影响？ 2．活动：P70/1、2、3 3．归纳总结：内外力作用的关系？
内力作用在地表形成大陆与洋底、山脉与盆地等，奠定了地表形态的基本格局，总的趋势是使地表变得高低不平。
（二）．外力作用
1．以黄土高原地貌的形成、珠江三角洲地貌的形成、我国西北地区地貌的形成入手，然后展示一组外力作用形成的地貌图片，让学生简单分析其成因，设问： ①是什么力量引起了地表形态的变化？它们的能量来自哪里？
（地表风、流水、冰川、生物等——外力作用；太阳辐射能、重力能）②外力作用的表现形式主要有哪些？（风化、侵蚀、搬运、堆积作用）
③这四种外力作用方式的特点是什么？形成什么样的地貌？（展示图表）（P71）
④它们之间的关系是什么？
⑤它们是如何塑造地表形态的？（P71）
2．活动：P72给出一组图片，让学生分析是什么外力作用形成的地貌？ 3．归纳总结：
外力不断地对地表进行破坏，并把物质从高处搬运到低处堆积起来，总的趋势是使地表起伏状况趋向平缓。4．练习：
给出一组图片，判断形成地表形态的作用；给出一些常用词语，从地质学观点看，是否正确。
（三）．内、外力作用的关系
空间上相互联系，在时间上同时进行。在一定时间和一定地点，往往是某一作用占优势。一般地说，内力作用对地表形态的发展变化起着主导作用。
板书设计：
内力作用和外力作用 一内力作用
1内力作用的能量来源
2内力作用的表现：地壳运动岩浆活动变质作用 二外力作用
1外力作用的能量来源
2内力作用的四种方式: 风化侵蚀搬运堆积 三内力作用和外力作用的关系 《内力作用和外力作用》教案 淮南第28中学万其兵
第二篇：外力作用教案
第二节 地球表面形态（教案）
三、外力作用与地表形态
指导老师 喻老师
实习生 罗小梅
一、教学目标
1、知识与技能目标
结合实例，分析造成地表形态变化的风、流水、冰川、海浪等外力因素，识别地质构造和常见的地貌。
2、情感态度与价值观
激发学生学习地理、探究自然的兴趣和热情；通过与他人合作交流，养成良好的合作能力；树立正确的环境观。
二、教学方法
通过对当地典型地貌的实地考察学习和探究，掌握观察问题、分析问题的方法，提高自主学习和研究问题的能力。
三、教学重点
流水和风对地表形态的塑造
四、教学难点
外力作用的具体表现
五、教具准备
制作多媒体课件、投影片、打印好作业及材料。
六、课时安排1课时。
七、教学过程：
导入:
同学们我们首先来欣赏几张漂亮的图片（图片展示）。从这些 图片中，同学们能够得到什么信息呢 ？有没有觉得我们的地球真的是千姿百态啊？那么同学们想一想，这些千姿百态的地貌形态是怎么形成的呢？是与生俱来的?还是？那么这节课我们就共同来探讨一下其中的奥妙。上节课，我们已经学习了内力作用与地表形态对不对？那么这节课我们来学习另一种塑造地表的强大力量，即外力作用
上节课我们总结学习了内力作用是如何大刀阔斧改变的地球表面的，今天研究和探讨外力作用的精雕细琢。如果说内力作用带给我们的只是地球表面形态的粗毛胚，那么外力作用带给我们的又是什么呢？它是怎样表现的呢？
首先我们应该弄清楚几个问题。
一、外力作用
出示问题：①外力作用有哪些主要表现形式？
②各种外力作用的关系如何？
请同学们阅读教材P41第一、二段思考并讨论上述问题。（第②题难度较大，教师要注意引导，并参与到讨论中） 学生：（阅读教材，合作探究，得出结论）外力作用有多种表现形式，有风化、侵蚀、搬运、沉积和固结成岩等。
风化作用指岩石在地表或接近地表的地方由于温度变化、水及水溶液的作用、大气及生物等的作用下发生的机械崩解及化学变化过程。风化作用一般分三类：物理风化、化学风化和生物风化作用。
侵蚀作用是指外营力包括流水、冰川、波浪、潮流、海流、风等 对地表的破坏并掀起地表物质的作用和过程。狭义的侵蚀作用仅指流水对地表的破坏作用
搬运作用（transportation）是指地表和近地表的岩屑和溶解质等风化物被外营力搬往他处的过程，是自然界塑造地球表面的重要作用之一
沉积作用 被搬运的物质因外营力减弱或失去搬运能力，以及含溶解质的水溶液受蒸发或发生化学反应后出现的积聚过程
固结成岩作用指岩石经过风化、侵蚀、搬运、沉积后形成沉积物，又经过一定的物理、化学、生物化学作用，在一定的温度压力条件下，逐渐固结成坚硬致密的沉积岩的过程，是沉积岩形成过程中的最后一个阶段
教师：（激励性评价后，精讲）外力作用有多种表现形式，其关系也很复杂。首先裸露在地表的岩石受到风吹、雨打、日晒以及生物等风化作用，会逐渐变为砾石、砂子和泥土。这些被风化、侵蚀的产物被风、流水等外力搬运离开原来的位置，随着河流流速降低、风力减小或冰川融化等，这些物质又在地表较低处沉积下来固结成岩。大家想一想，在固结成岩之后，是不是外力作用就停止了？没有，形成的岩石又不断被侵蚀、搬运。在这个不断循环的侵蚀—沉积过程中，就形成各种各样的侵蚀—堆积地形。外力作用主要表现形式的关系，如下图：
2、相互关系：固结成岩裸露岩石侵蚀作用侵蚀物风化作用风化物搬运沉积侵蚀—沉积地貌 教师引导：形态各异的地貌都是通过各种各样的外力作用侵蚀—沉积形成的，不同地表类型对应着不同的塑造者，在自然界中这些扮演地形塑造者的外力作用到底有哪些呢?在我们的课本中提到了几种？ 学生回答：略
教师回答：对，有流水、冰川、风力、波浪作用。其中流水作用和风力作用最重要也最普遍，下面我们就先来学习流水作用对地表形态的影响。
二、外力作用对地表形态的塑造
（一）流水作用与地表形态
（1）流水的侵蚀作用
A、流水的侵蚀切割形成沟谷、峡谷。解释V形谷，如长江三峡（背斜-v形谷），青藏高原上的水拍云崖，黄土高原的千沟万壑等。
B流水的化学侵蚀作用形成岩溶地貌，即喀斯特地貌.我国西南部地区如广西、贵州、云南（桂林山水、地无三尺平、路南石林），（2）流水的沉积作用： 如山麓冲积扇（山区出山口）、冲积平原（在河流的中下游地区）三角洲（在河口）。通过图片分析讲解。
学习了流水作用以后，我们来学习另外一种塑造地表的重要作用，风力作用
（二）风力作用与地表形态
（1）风的侵蚀作用：
在干旱地区，形成风蚀地貌（如：风蚀城堡、风蚀沟谷、戈壁沙漠、裸岩荒漠）（2）风的沉积作用：
风在搬运途中，当风力减小或气流受阻，导致风沙堆积（如：沙丘、沙垄、黄土高原黄土的来历）
图片和动画展示流动沙丘，静止沙丘（解释：流动沙丘的危害，以及治理措施）
教师小结：流水作用与风力作用的侵蚀、沉积地貌。扩展干旱半干旱地区以风力作用为主，湿润半湿润地区以流水作用为主。
（三）冰川作用与地表形态
1.侵蚀（刨蚀）地貌：角峰、U形谷、峡湾（挪威峡湾）、冰蚀湖（如北美五大湖、芬兰湖泊），提醒学生注意U型谷与V型谷的区分
2.沉积地貌：冰碛湖、冰碛丘陵、冰碛平原（如东欧平原）
教师引导：思考冰川搬运沉积过程与流水搬运沉积过程有什么区别？流水沉积有分选性特征，而冰川沉积没有分选性特征
分选性:碎屑颗粒粗细均匀程度。大小均匀者,分选性好,大小混杂者,分选性差。
流水的沉积物颗粒随流速的减慢而由大到小顺次排列，即有分选性。而冰川的沉积物无上述的分选性。
（四）波浪作用与地表形态
1.侵蚀地貌：海蚀崖、海蚀柱 2.沉积地貌：沙滩
三、人类活动对地表形态的改变
梯田和填海造陆对地表形态的影响及注意事项。人类活动对地表形态的改变有合理的，也有不合理的。评价的标准是看这种改变是否使自然环境向不利于人类生存的方向发展，严重影响了人类的生活和生存。例如不合理地开挖地表，使地表失去平衡，导致滑坡灾害的发生，这种对地表的改变就是不合理的。本节课小结
一、外力作用的表现形式和相互关系
二、外力作用对地表形态的塑造（侵蚀-沉积）1.流水作用（重点）2.风力作用（重点）3.冰川作用 4.波浪作用
三、人类活动与地表形态。
第三篇：外力作用教案
4.1营造地表形态的力量----外力作用
班级：地理科学1112班 姓名： 学号：2011113220
【课标要求】结合实例，分析造成地表形态变化的主要外力作用。【三维学习目标】 知识与技能：
能深入理解外力作用的能量来源和表现形式。
结合实例概括分析外力作用的主要组成部分及对地表形态的影响。过程与方法：
利用典型景观图片分析地貌成因。 讨论与活动，深入了解外力作用对地表形态的影响，并能理解内外力的差异。情感态度与价值观：
树立物质是运动的，用运动的观点看问题。
理论联系实际，结合生活实际运用本节知识深入分析。【教学重点】
了解地表形态的形成与发展。【教具准备】
多媒体课件，投影仪 【教学过程】（课前导入）
师：上节课我们学习了内力作用，知道了“地震和火山”都是由于地球本身的内力作用下形成的，我们也知道营造地表形态的力量不只包括内力，今天我们就来学习外力作用。（打开ppt）
师：在上课之前我们先看看这副遥感图片，大家知道是哪里吗？ 生：学生回答是襄阳
师：同学们很聪明，这正是我们大襄阳，上面呢是汉江，大家注意看红色圈标注的部分，大家有没有想过为什么在汉江中央好端端的会冒出来一个桃花岛呢？学完这节课你就知道了
师：唐代诗人王之涣写过一首 《凉州词》: 黄沙远上白云间, 一片孤城万仞山。羌笛何须怨杨柳, 春风不度玉门关。大家看这是现在的玉门关，为什么之前雄伟的玉门关为什么会成现在这个样子呢？ 生：学生回答（风力侵蚀所形成的）
师：VERY正确，玉门关地处西北干旱地区，经常刮西北风，造受了风的侵蚀，所以是现在这个样子。再来看这副图片，大家知道这是那里吗 生：学生回答（是黄土高原）
师：回答很对，是黄土高原，为什么黄土高原是千沟万壑，而不是一马平川呢? 生：流水侵蚀
师：同学们回答的很对，黄土土质疏松，北方夏季降雨比较集中多暴雨，所以受雨水侵蚀变成了现在这样。看完这两幅图片，下面我们来总结一下什么是外力作用
师【板书】：所谓外力作用就是地球表面的风、流水、冰川、生物等引起地表形态的变化。外力作用的能量主要是来自于地球外部，主要是太阳辐射（同时打开第三张PPt）
师问：上节课我们学习的内力作用主要能量来自于哪里呢？（打开第四张ppt 生答：是地球内部的热能 师【板书】： 它对地表形态的塑造主要有风化、侵蚀、搬运和堆积四种方式，下面我们首先来看风化作用
师：风化作用就是在温度、水、生物等的影响下，地表或接近地表的岩石，经常发生崩解和破碎，形成许多大小不等的岩石碎块或砂砾，风化作用一般分三类：物理风化、化学风化和生物风化作用。化学风化是指岩石发生化学成分的改变分解。比如一些汉铁元素的矿石裸露在地表，接触到空气，它就会变成黑颜色或者褐红色。物理风化又叫机械风化，地表岩石发生机械破碎而不改变其化学作用，也不形成新矿物的作用。
师：在生活中，我们会发现有的植物从石头缝里长出来，有的则直接把某些东西长穿了，比如这副图片，通过植物生长是的岩石有裂缝，而随着时间推移，这个裂缝受风化，并且变得越来越大，这种风化我们就叫生物风化。师：水滴在下坠的过程中，每一滴水的具有重力,逐渐转变为方向向下的动能.而由于动能而产生的下坠力则会使岩石发生形变.说完了水滴石穿，好了下面我们来看侵蚀作用。侵蚀作用就是水、冰川、空气等在运动状态下，也可以对地表岩石及其风化产物进行破坏。一般有流水侵蚀地貌、流水溶蚀地貌、风力侵蚀地貌、冰川侵蚀地貌、海浪侵蚀地貌。侵蚀掉的物质离开原地，没离开的物质则形成侵蚀地貌。大家看这图片，这是河水侵蚀，这一副图片是天涯海角，是海水侵蚀所形成的。
师：干旱区的湖泊，在形成历史中往往包括反反复复的水进水退，因而发育了上下叠加的泥岩层和沙土层。风和流水可以带走疏松的沙土层，对坚硬的泥岩层和石膏胶结层却作用有限，气候干燥，是地表破裂，日积月累风吹饰裂缝变得越来越大，留下坚硬的部分我们称之为是雅丹地貌。（打开第五张ppt）【板书】雅丹地貌，是地理学名词，汉语译为雅尔当，维吾尔语是“险峻的土丘”意思。如新疆的“魔鬼城”，现在一般指干燥地区一种风蚀地貌，其典型代表有风蚀蘑菇，风蚀城堡等。
师：我们从宿舍带课本来上课，将课本从宿舍带到教室，使得课本发生了位移，这是不是是一种搬运呀，同理当岩石受风化侵蚀之后，经过风。流水，冰川等作用从原地搬运到另一个地方，这个过程我们叫搬运作用。在搬运过程中如果外力减弱或遇到障碍物，被搬运的物质堆积下来，形成堆积地貌，这个过程我们叫沉积作用。一般有流水堆积地貌、风力堆积地貌、冰川沉堆地貌、海浪堆积地貌等。【板书】 在山坡和周围平地相接的部分为山麓。
这个地形转折线常常是一个过渡的地带,水流从陡谷进入平地后堆积下来的物质。因地面坡度的突然变化，水流在平地上散开，无力将沙砾等冲走所致。这些被弃置的沙砾堆积起来，从山口向外作扇形成锥状铺展，这个呢我们就叫做是山麓冲积扇。在风力比较固定的沙漠地区，沙粒在风力作用下往往堆积形成状似新月的沙丘叫新月形沙丘，世界上最大的新月形沙丘沙漠则是我们国家的塔克拉马干沙漠。（打开第六张ppt）
【总结】带领大家看了这么多美景，学完这节内容，下面我们对这节课学的外力作用各个过程之间的联系经行总结一下。（第七张ppt）
首先，地表裸露的岩石或土壤，经过风吹雨打得风化作用，开始风化，在经过流水、风，冰川等经行搬运（搬运作用和沉积作用）。在这个过程中，遇到平坦的地方则经行沉积，在外力作用的整个过程中，总的趋势是使得高低起伏的地表变得平缓，而在地表形态的塑造过程中，往往是内力作用和外力作用共同起作用的结果。（回顾思考，解决桃花岛成因）
课后作业：
1、查阅资料，了解何为雅丹地貌，何为丹霞地貌，二者的成因有什么不同
2、何为U型谷何为V型谷，二者的成因分别是怎么样的？（第八张ppt，可说可不说）【结束】
第四篇：外力作用与地表形态教案
外力作用与地表形态教案
【课题】第二单元第一节
（三）外力作用与地表形态
【执教者】郭润泉
【教学时间】10月23日星期四
【教学目标】
[知识与技能]
1、能够说出世界主要外力作用表现形式
2、能够判断常见外力作用的表现
3、比较解释流水作用、风力作用的侵蚀与堆积，并能举例说明。
4、运用所学知识解答相应外力作用与地表形态的问题
[过程与方法] 学生提前预习关于外力作用与地表形态部分的内容，收集相关图片、资料，并与其他同学合作，学会从生活中发现问题解决问题。运用适当的方法和手段，表达、交流、总结与反思自己的学习体会和见解。学会综合分析解决实际问题。
[情感态度价值观]
1、培养因地制宜的区域发展观念，初步树立正确的环境保护观与科学发展观。
2、结合家乡实际，激发探索问题的兴趣，提高地
理审美情趣。
【教学重点】外力作用的表现、流水作用与风力作用
【教学难点】流水作用与风力作用
【课型】 综合课
【教学方法】 谈话法、讨论法、问题解决法
【教学设备】 多媒体教学课件
【教学过程】
[复习旧课] 简单回顾上节课所学的内力作用与地表形态内容，通过提问与读图让学生复习之前所学内容，为本节课的学习打下基础，以便于建立新旧知识之间的联系。
[导入新课] 教师播放一组不同外力作用类型的图片，请同学根据已学知识分析各外力作用的表现。
[学习新课]
一、流水作用（侵蚀、堆积）
首先，阅读课本结合课件，对外力作用有宏观认识，教师结合图片介绍各外力作用的表现形式及其之间的相互关系，由此过渡到流水作用。
其次，分别从流水侵蚀与侵蚀地貌、流水沉积与沉积地貌，并请同学讨论回答相关问题。对河流地貌内容具体分析。
二、风力作用（侵蚀、沉积）及冰川海浪侵蚀作用
类比流水作用的侵蚀与堆积作用直接分析风力作用，利用课件结合主要风力作用图片分析风力作用过程中的相关问题。
结合课本知识窗对冰川、海浪的侵蚀作用与地貌进行分析，并介绍主要概念，主要以理解为主。
人类活动对地表形态也有很大影响，在外力作用的基础上加入人类活动影响部分，分析积极与消极影响。
最后在课堂结束前由教师总结本节课要点。
在教学过程中，我将注重学生实践能力的培养。
1、在搜集资料的过程中培养学生获取和分析地理信息的能力。
2、通过引导学生自主分析解决问题培养地理研究能力。
3、联系生活实例体现学习生活中有用的地理，激发学生学习地理的兴趣与热情。
[归纳总结] 教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行相关习题检测。
[布置作业] 布置学生完成课后相应作业，并做好总结与下节课预习
【教学反思】
第五篇：构件内力分析基础教案
构件内力分析基础教案
学习目标
理解各种基本变形的受力和变形特点； 掌握各种基本变形的内力特点、计算方法； 掌握各种基本变形的内力图、力矩图的画法。
一、构件的基本要求
机械工作时，组成机械的各个构件都要受到外力的作用。例如，吊起重物的钢丝绳要承受重物的重力、轧钢机轧辊要受到钢坯阻力的作用等。
构件在载荷作用下都会发生一定的变形，随着载荷的继续增加，有些构件可能会突然断裂，有些构件则发生过大变形直至破坏。为了保证构件正常工作，每一个构件都要有承受足够载荷的能力。
具有一定承载能力的构件，要满足下面3个方面的要求： 1．强度要求
强度是构件抵抗破坏的能力，满足强度要求是指正常受力的构件不能被破坏。这是对构件的最基本的要求。例如，吊起重物的钢丝绳不允许断裂，齿轮在传动过程中不允许破损，机器主轴不允许折断或扭坏等。2．刚度要求
刚度是构件抵抗变形的能力，满足刚度要求是指正常受力的构件的变形量不能超过允许的限度。有时构件在载荷的作用下虽然不会发生破坏，但如果变形过大，会导致构件不能正常工作。例如，齿轮轴变形过大会影响齿轮的啮合状况，如图2—l(a)所示；车床主轴变形过大会影响工件的加工精度，如图2—l(b)所示。因此，对于自身变形会影响机械工作性能的构件，必须满足一定的刚度要求。
3．稳定性要求
稳定性是构件保持原有平衡状态的能力。对于中心受压的细长直杆，例如，图2—2(a)所示的内燃机的挺杆、图2—2(b)所示的千斤顶的顶杆等，当压力较小时，受压杆件均能保持直线的平衡状态，但随着压力的增加，压杆会突然变弯而丧失工作能力，这种现象称为丧失稳定，简称失稳。因此，要求压杆必须在工作中始终保持原有的直线状态，即具有足够的稳定性。为了满足构件在强度、刚度、稳定性3个方面的要求，达到安全可靠的目的，必须为构件选择适当的材料、合理的截面形状和尺寸，同时还必须尽可能降低材料的消耗量，以符合经济的原则。
图2—2中心受压的细长直杆
二、变形固体的概念
1、随外力解除而消失的变形称为弹性变形，2、外力解除后不能消失的变形称为塑性变形，也称为残余变形或永久变形。本课程中仅限于研究物体的小变形和弹性变形。
三、杆件的基本变形 1．拉伸与压缩
这种变形的特点是杆件受到大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线重合的一对力作用时，引起杆件在轴线方向上发生伸长或缩短，如图2—3所示。例如汽缸的活塞杆、起吊重物的绳索、千斤顶的顶杆等。
图2—3拉伸与压缩
2．剪切和挤压
螺栓、铆钉、销钉、键等构件受到大小相等、方向相反、作用线垂直于杆轴且距离很近的一对力作用时，引起杆件的横截面间发生相对错动，如图2—4(a)所示，这种变形称为剪切；除承受剪切作用外，还需要在被联接件的接触面上相互压紧，如图2—4(b)所示，这种现象称为挤压。联接件除了可能以剪切的形式破坏外，还可能因挤压而破坏。
图2—4剪切和挤压
3．扭转
这种变形的特点是杆件受到大小相等、方向相反、作用面都垂直于杆轴的两个力偶矩作用时，引起杆件的横截面绕其轴线发生相对转动，如图2—5所示。例如，汽车方向盘的转向轴、机器中的各种传动轴、电机轴等。4．弯曲
这种变形的特点是杆件受到垂直于杆件的轴向力，或由作用于杆轴纵向平面内的一对大小相等、方向相反、作用面都垂直于杆轴的两个力偶矩作用时，原为直线的轴线变成曲线，如图2—6所示。例如，车辆的车轴、起重机的大梁等。
图2—5扭转图2—6弯曲
还有一些杆件同时承受几种基本变形，例如，车床主轴工作时要承受弯曲、扭转和压缩3种变形；钻床立柱同时承受拉伸和弯曲两种基本变形，这些情况称为组合变形。
四、内力的概念
通常所说的内力，是指构件内部质点之间相互作用的力，本课程中所说的内力则是指构件受到外力作用时构件内部各质点之间相互作用力
1、拉伸与压缩
（1）、轴向拉伸(或压缩)时横截面上的内力——轴力
以图2—7(a)所示拉杆为例，欲求拉杆任一截面m—m上的内力。可以假想用一平面将杆件沿截面m—m截为两段，任取其中一段，如以左段作为研究对象，并将右段杆对左段杆的作用以内力N代替。由于原来整个杆件处于平衡状态，被截开后的各段也必然处于平衡状态，所以左段杆除受F力作用外，截面m—m上必定有作用力N与之平衡[图2—7(b)]，该力就是右段杆对左段杆的作用力，即截面m—m上的内力。列出左段杆的平衡方程
∑x=0 即N-F=0
得
N=F
若以右段作为研究对象，如图2—7(c)所示，同样可得
∑x=0即
N’-F=0 得N’=F
实际上N与N’是一对作用力与反作用力。因此，对于同一截面，如果选取不同的研究对象，所求得的内力必然数值相等、方向相反。这种假想地用一个截面把杆件截为两部分，所，以确定截面内力的方法称为截面法。图2—7截面法求杆件内力
截面法求解杆件内力的步骤可以归纳如下：
①沿所研究截面假想地将杆件截为两部分，于该部分的外力。取其中一部分作为研究对象，建立平衡方任选其中一部分作为研究对象，画出作用 ②画出截面的内力，取代另一部分对所研究部分的作用。
③对研究部分建立静力平衡方程，解方程，确定内力的大小、方向。
由于轴向拉伸或压缩时杆件横截面上的内力Ⅳ与外力F共线，且与杆件重合，所以这里的内力称为轴力。
轴力的正负号表示杆件不同的变形。杆件拉伸时，轴力背离截面取正号。杆件压缩时，轴力指向截面取负号。
如果在杆件两端和中间部分均有外力作用，仍可应用截面法求各截面上的轴力。可以采用一个直接利用外力计算轴力的规则：杆件承受拉伸(或压缩)时，杆件内任一截面上的轴力等于截面一侧所有外力的代数和，外力背离截面时取正，外力指向截面时取负。
（2）、轴力图
为了形象地表示轴力沿直杆轴线的变化规律，可以用平行于轴线的坐标表示截面位置，用垂直于轴线的坐标表示截面上的轴力数值，画出轴力与截面位置的关系图，如图2—8(b)所示，称为轴力图。
从轴力图上可以确定最大轴力及其所在的截面位置。习惯上将正轴力(拉伸时的内力)画在上方，将负轴力(压缩时的内力)画在下方。
例2—1如图2—8(a)所示，一等直杆受到F，=90 kN，F2=70 kN，F3=30 kN外力的作用，试求各截面的轴力，并作轴力图。解：(1)计算各截面的轴力
图2—8 根据轴力计算规则，各截面的轴力可以直接写为 N1=F1-F2+F3=50 kN
N2=-F2+F3=-40 kN
N3=F3=30 kN(2)作轴力图
如图6—8(b)所示，杆件的最大轴力为 Nmax=50 kN
2、剪切和挤压（1）剪切的内力
当作用在零件两侧的外力大小相等、方向相反、作用线垂直于杆轴且距离很近时，两侧作用力之间的截面有发生相对错动的趋势，零件的这种变形称为剪切变形。发生相对错动的截面称为剪切面。如果零件受剪切时只有一个剪切面(图2—9)，应用截面法，如图2—9(b)所示，将铆钉用一个假想平面沿剪切面切开，取其下半部分作为研究对象。为了保持下段铆钉的平衡，截面上必有内力存在，这个与截面相切的内力称为剪力，用FQ表示，如图2—9(c)所示。
如图2—9(c)所示，根据平衡条件，剪力FQ的大小为：FQ=F。
图2—9 单剪
图2—10 双剪
（2）挤压力
螺栓、铆钉、销钉、键等各种联接构件除承受剪切作用外，还需要在被联接件的接触面上相互压紧，这种现象称为挤压，如图2—4(b)所示。仍以铆钉联接为例，铆钉与被联接的钢板在一个半圆柱面上互相接触，产生挤压作用。通常把两个接触面间的压力称为挤压力，以符号Fj表示。挤压力Fj的大小为Fj=F。
3、圆轴扭转
如果在与圆杆轴线相垂直的平面内作用有大小相等、转向相反的外力偶，使杆的相邻截面发生绕轴线的相对错动，这种变形称为圆轴的扭转变形，如图2—11(a)所示。
（1）圆轴扭转时的扭矩分析
用截面法分析轴的内力。将轴沿指定截面m—m切成两段，舍去右段，保留左段。由于作用于轴上的外力只有绕杆轴线的外力偶，所以横截面上只能有绕x轴的内力偶矩分量——扭矩T，其余的内力分量均为零，如图2—11(b)所示。扭矩的大小仍可依据保留段的平衡条件确定，即 ∑M=0 即T-M=0 得T=M
图2—11用截面法分析轴的内力
（2）扭矩的计算规则和符号规定
某一截面上的扭矩，等于截面一侧所有外力偶矩的代数和，扭矩的转向与外力偶矩恰好相反，用右手四指弯向表示扭矩的转向，大拇指的指向与截面外法线n相同时扭矩为正，反之为负。如图2—11(c)所示扭矩丁为正；图2—11(d)所示扭矩71为负。
（3）扭矩图
如果在圆轴上同时作用有几个外力偶，一般情况下，不同区段上扭矩是不相同的，各截面的扭矩可用截面法分段求出。为了清晰地反映出扭矩随截面位置的变化情况，常常把这种变化情况绘制成函数图像，称为扭矩图。其画法与轴力图类似，取平行于轴线的横坐标x表示各横截面的位置，垂直于轴线的纵坐标T表示相应截面上的扭矩值，正值画在x轴上方，负值画在x轴下方。
（4）外力偶矩的计算
在工程中许多受扭转的构件，如传动轴等，往往并不直接给出其外力偶矩，而是给出它 所传递的功率和转速，这时可用下面的公式求出作用于轴上的外力偶矩。若已知功率P的单位为kw，转速n的单位为r／min，则外力偶矩为 pn下面举例说明扭矩的计算与扭矩图的绘制方法。M=9 550×（2—1）
例2—2传动轴如图2—12(a)所示，主动轮A输入功率PA=40 kw，从动轮B，C，D输出功率分别为PB=20 kw，PC=PD=10 kw，轴的转速n=200 r／min，试绘制扭矩图。
图2—12 解：(1)计算外力偶矩 MA=9 550×40kw=1910 N·m 20rmin20kw=955 N·m 20rmin10kw=477 N·m 20rminMB=9 550×MC=9 550×(2)计算各段扭矩值 TAB =-MA =-l 910 N·m TBC =-MA+MB =-955 N·m TCD =-MD =-477 N·m(3)画扭矩图[图2—12(b)] 由图可知，最大扭矩(绝对值)发生在AB段，׀T׀max =1 910 N·m(4)讨论
若将轮A放在中间，如图2—12(c)所示，再做出扭矩图，如图2—12(d)所示，最大扭矩发生在BA，AC两段，׀T׀max=955 N·m。
可见，主动轮与从动轮安放的位置不同，轴所承受的最大扭矩也不同。两者相比，图2—12(c)所示轮子布局比较合理。一般应将主动轮布置在几个从动轮中间，使两侧轮子的转矩之和相等或接近相等。
4、弯曲的内力分析
弯曲变形是工程中常见的一种基本变形。受力和变形特点是：作用于杆件上的外力垂直于杆件的轴线，使杆件的轴线由直线变为曲线，这种变形形式称为弯曲变形。以弯曲变形为主的构件称为梁。（1）平面弯曲概念
1）．静定梁的基本形式
作用在梁上的外力包括载荷与支座约束力。仅由平衡方程可求出全部支座约束反力的梁称为静定梁，静定梁的基本形式有以下3种：(1)简支梁
一端为固定铰支座，另一端为活动铰支座的梁称为简支梁，如图2—13(a)所示。(2)悬臂梁
一端固定，另一端自由的梁称为悬臂梁，如图2—13(b)所示。(3)外伸梁
一端或孽鬻有外伸部分的简支梁称为外伸梁，如图2—13(c)所示。
梁的两个支座之问的距离，称为梁的跨度。图2—13静定梁的基本形式
2）．平面弯曲的概念 工程中常见的梁，其横截面大多至少有一根对称轴，如图2—14(b)所示。截面的对称轴与梁的轴线所确定的平面称为梁的纵向对称面，如图2一14(a)所示。若梁上所有外力(包括外力偶)都作用在梁的纵向对称面内，则变形后梁的轴线将是位于纵向对称面内的一条平面曲线。这种弯曲称为平面弯曲，它是弯曲问题中最常见和最简单的情况。
图2—14平面弯曲的概念
（2）梁的内力
1）．剪力、弯矩的概念
梁的内力仍由截面法确定。如图2—15(a)所示的简支梁，为确定任一截面n—n的内力，首先求出梁的支座反力FA和FB，然后，假想用截面将梁在n—n处截成两段，如图2—15(b)(c)所示。若取左段梁为研究对象,由于整个梁是平衡的，所以它的任一部分都处于平衡。由左段梁的平衡可知，在n—n截面上必然存在两个内力分量。
图2—15剪力和弯矩
(1)与截面相切的内力分量，称为剪力，用FQ表示。(2)作用在纵向对称面内的内力偶矩称为弯矩，用M表示。由平衡方程可得n—n截面的剪力FQ与弯矩M。∑FC=0 即FA-FQ = 0 得FQ = FA
∑Mc(F)=0 即-FAx+M=0 得M = FAx
式中点c为截面的形心。2．）剪力和弯矩的正负号规定
为使取左段梁或右段梁得到的同一截面的剪力与弯矩符号相同，根据梁的变形情况，对剪力、弯矩的符号规定如下：
在横截面的内侧截取一微段梁，凡使该微段梁发生左上、右下相对错动(顺时针错动)变形的剪力规定为正，反之为负；使微段梁产生上凹下凸弯曲变形的弯矩为正，反之为负，如图2—16所示。
图2—16剪力和弯矩的正负号规定
3）．计算剪力和弯矩的简捷方法
截面法是计算梁剪力和弯矩的基本方法，将平衡方程∑F=0和∑M(F)=0移项后可得到计算梁剪力和弯矩的规律，称为简捷法。
(1)梁内任一横截面上的剪力等于该截面一侧(左侧或右侧)所有横向外力的代数和。其中，截面以左向上的外力或截面以右向下的外力，在该截面上产生正的剪力，即“左上右下，剪力为正”；反之，则产生负的剪力。(2)梁内任一横截面的弯矩，等于截面一侧(左侧或右侧)所有外力(包括外力偶)对该截面形心力矩的代数和。其中，截面以左对截面形心顺时针的力矩或截面以右对截面形心逆时针的力矩，在该截面上产生正的弯矩，即“左顺右逆，弯矩为正”；反之，则产生负的弯矩。
（3）梁的剪力图和弯矩图
1）．由剪力、弯矩方程画剪力、弯矩图
一般情况下，梁横截面上的剪力、弯矩随截面位置变化而变化。若以梁的轴线为x轴，坐标x表示截面的位置，则剪力和弯矩可表示为x的函数，即 FQ= FQ(x)，M=M(x)
这种内力随截面位置变化的函数关系式，分别称为梁的剪力方程和弯矩方程。梁的内力随截面位置变化的图线，分别称为剪力图和弯矩图。由内力图可以确定梁的最大剪力和最大弯矩及其所在的截面(危险截面)位置，以便进行梁的强度计算。下面通过例题说明梁剪力图和弯矩图的画法。
例2—3 如图2—17(a)所示的简支梁，受集中力作用，试画出梁的剪力图和弯矩图。解：(1)求支座的约束力
FbFaFB= ll(2)列出梁的剪力方程和弯矩方程
FA = 梁在C截面处有集中力作用，故AC段和CB段的内力方程不同，需要分段列出。
AC段：
FQ(x1)=FA =M(x1)= FAx1=
Fb
(0 1(0x1a)lFaBC段：FQ(x2)=-FB=- (a (ax2l)l(3)画剪力图和弯矩图 由AC段和CB段剪力方程可知，AB段梁的剪力图是一条在x轴上方的水平直线，佃段梁的剪力图是一条在x轴下方的水平直线，梁的剪力图如图2—17(b)所示。由AC段和CB段的弯矩方程可知，两段梁的弯矩图均为斜直线，在每段上计算两端截面的M值，可画出梁的弯矩图，如图2—17(c)所示。 图2—17 由FQ，M图可知，集中力作用的截面，剪力图发生突变，突变的方向是从左到右和集中力的方向一致，其突变值等于集中力的大小。在集中力作用截面，弯矩图出现“尖点”，即M图在此点的斜率发生改变。 例2—4 试画出图2—18(a)所示简支梁的剪力图和弯矩图。解：(1)求支座约束力 MM FA =，FB=- ll(2)列剪力、弯矩方程 由于有集中力偶作用，故剪力、弯矩方程应分段列出。 M AC段：FQ(x1)= FA = (0 lMM(x1)= FAx1= x(0x1 (ax1l) lMM(x1)= FAx2-M=-(l-x2) (a (3)画剪力图和弯矩图 由于AC段、CB段的剪力FQ等于常数，其值图2—18 M，因此，FQ图在全梁上为一水平线，如图2—18(b)所示。l由于AB段、CB段的弯矩M均为x的一次函数，两段梁的M图均为斜直线，求出各段均为两端截面的弯矩值。 AC段：x1=0 处 M=0 Mx1=a处 M=a lM CB段：x2=a处 M=-b lx2=l处 M=0 标出上述弯矩值，连以直线，即为梁的M图，如图2—18(c)所示。 可见，在集中力偶作用处，剪力图无变化，弯矩图出现突变，突变的大小等于集中力偶矩的大小。突变方向，从左截面到右截面，当力偶为逆时针方向时，弯矩图由上向下突变，当力偶为顺时针方向时，弯矩图由下向上突变。 例2—5如图2—19(a)所示，简支梁受均布载荷作用，试画出梁的剪力图和弯矩图。 图2—19 1解：(1)求支座约束力 FA = FB =ql 2(2)列剪力、弯矩方程 1FQ(x)=FA-qx=ql-qx(0 2(0xl)222 (3)画剪力图和弯矩图 由剪力方程可知，FQ图是斜直线，计算梁两端处的FQ值 1x=0 处，FQ =ql 21x=l处，FQ=-ql 2由此可画出FQ图，如图2—19(b)所示。 由弯矩方程可知，M图是一条二次抛物线。作此抛物线，需要确定几个坐标点，列表计算，见表2—1。标出以上各点的M值，并连以光滑曲线，即可画出弯矩图，如图2—19(c) 11所示。由图可知，梁的最大弯矩Mmax=ql2，发生在梁的跨中截面(x=l)处，而该截 82面的剪力FQ=0。 表2—1 通过上面各例，画内力图的步骤可归纳为： ①求支座的约束力(悬臂梁可以不求)。②分段列剪力、弯矩方程 集中力、集中力偶作用处和分布载荷的起、止点为分界点。③画剪力图和弯矩图 由内力方程判断内力图的形状，再计算各分界点的内力值(这些点所在截面称为控制截面)，最后画出内力图。 2．控制截面法画梁的剪力图和弯矩图 剪力图、弯矩图的规律： ①无载荷作用的梁段，剪力等于常数，剪力图为水平线，弯矩图为斜直线。当剪力为正时，弯矩图斜向右上方；当剪力为负时，弯矩图斜向右下方。 ②均布载荷作用的梁段，剪力图为斜直线(其斜率等于均布载荷的集度)，弯矩图为二次抛物线。当均布载荷向上作用时，从左向右剪力图为上斜的直线，弯矩图为下凸线的二次抛物线；当均布载荷向下作用时，从左向右剪力图为下斜的直线，弯矩图为上凸线的二次抛物线。在剪力等于零的截面上，弯矩取极值。 ③在集中力作用的截面上，剪力图发生突变，突变值等于集中力的大小，自左向右突变的方向与集中力的指向相同，弯矩图出现尖点。④在集中力偶作用的截面上，剪力图无变化，弯矩图发生突变，突变值等于集中力偶的矩。当集中力偶为顺时针时，自左向右弯矩图向上突变；反之，则向下突变。利用以上规律，既可以校核内力图是否正确，也可以不列内力方程而直接画出内力图。画图的方法是：先求出梁支座的约束力，根据外力作用情况将梁分段，并定性判断各段剪图和弯矩图的形状，计算控制截面(分界点、剪力为零的点所在截面)的剪力值和弯矩值，画出剪力图和弯矩图。这种画剪力、弯矩图的方法，称为控制截面法。 例2—6如图2—20(a)所示简支梁，其尺寸和载荷如图所示，试用控制截面法作梁的内力图。 解：(1)求支座反力 F A=F B=F(2)分段，并判断各段FQ，M图的大致形状 全梁分AC，CD，DB三段，AC，CD，DB段没有载荷作用，故其FQ图均为水平线、M图均为斜直线。 (3)计算控制截面的FQ，M值，并作FQ，M图 计算控制截面的FQ，M值： FQA = FQC左= F FQC右= FQD左= 0 FQD图2—20 右= FQB 左 =-F MA=0 , MC=MD=Fa，MB=0 根据FQ，M图的大致形状和控制截面的FQ，M值，可画出FQ，M图，如图2—20(b)(c)所示。 例2—7 用控制截面法画出图2—21(a)所示简支梁的内力图。解：(1)求支座反力 F A= 2 kN，F B=5 kN (2)分段，并判断各段FQ，M图的大致形状 梁应分AC，CB，BD三段： AC段：无载荷，FQ图为水平线，M图为斜直线； CB段：无载荷，FQ图为水平线，M图为斜直线； BD段：q向下，FQ图为右下斜直线，M图为上凸抛物线。 (3)计算控制截面的FQ，M值，画剪力图和弯矩图 FQA = FQC左= 2 kN，FQC右= FQB左=3 kN FQB右=2 kN，FQD=0 MA=0，MC =4 kN·m MB =2 kN·m，MD=0 根据FQ，M图的大致形状和控制截面的FQ，M值，可画出FQ，M图，如图2—2l(b)(c)所示。 图2—21 本章小结 1．杆件的基本变形 拉伸与压缩、剪切和挤压、扭转、弯曲4种。2．求解内力的基本方法——截面法 假想地用一个截面把杆件截为两部分，取其中一部分作为研究对象，建立平衡方程，以确定截面内力的方法。 3．轴向拉伸(或压缩)时横截面上的内力——轴力(1)轴力的正负号规定 杆件拉伸时，轴力背离截面取正号；杆件压缩时，轴力指向截面取负号。(2)轴力图 正轴力画在x轴上方，负轴力画在x轴下方。 ．剪切和挤压时横截面上的内力——剪力和挤压力。5．圆轴扭转时横截面上的内力——扭矩(1)扭矩的正负号规定 用右手四指弯向表示扭矩的转向，大拇指的指向与截面外法线凡相同时扭矩为正，反之为负。(2)扭矩图 正值画在x轴上方，负值在xz轴下方。(3)外力偶矩的计算方法 M=9 550×p n6．梁弯曲时横截面上的内力——剪力和弯矩(1)剪力和弯矩的正负号规定 在横截面的内侧截取微段梁，凡使该微段梁发生左上、右下相对错动(顺时针错动)变形的剪力规定为正，反之为负；使微段梁产生上凹、下凸弯曲变形的弯矩为正，反之为负。(2)剪力图和弯矩图 采用控制截面法绘制。 具体步骤为：先求出梁支座的约束力，根据外力作用情况将梁分段，并定性判断各段剪力图和弯矩图的形状，计算控制截面(分界点、剪力为零的点所在截面)的剪力值和弯矩值，画出剪力图和弯矩图。 ※※ 思考与练习※※ 2—1 试述4种基本变形的受力特点。 2—2 轴力、剪力、弯矩、扭矩的正负号规定方法。 2—3 画出图6—22所示各杆的轴力图，并计算最大轴力Nmax。 图2—22 2—4 画出图2—23所示圆杆的扭矩图，已知MA =5 kN·m，MB=2 kN·m。 2—5 画出图2—24所示各杆的剪力图和弯矩图，并计算最大FQmax和Mmax。 图2—23 图2—24
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