《拉伸與壓縮實驗》說課稿.doc

拉伸與壓縮實驗說課稿喬 晴摘要：本文分析了機(jī)械工程基礎(chǔ)的課程教材，并結(jié)合筆者教學(xué)實踐，闡述了拉伸與壓縮實驗二節(jié)教學(xué)的方法、學(xué)法指導(dǎo)、以及教學(xué)程序。關(guān)鍵詞：拉伸 壓縮教學(xué)方法教學(xué)程序一、簡析教材1、本課內(nèi)容在教材中的地位、作用和前后的聯(lián)系機(jī)械工程基礎(chǔ)是一門綜合性的技術(shù)基礎(chǔ)課，其內(nèi)容包括：工程力學(xué)、金屬材料及熱處理、機(jī)械零件等內(nèi)容。研究的重點是機(jī)構(gòu)和零件。但各種機(jī)構(gòu)和零件，如何決定其尺寸的大小，究竟采用什么材料來制造，又可采取何種辦法來改善材料的性能，以滿足生產(chǎn)的需要等問題，就需用力學(xué)知識和材料熱處理知識來解決。而材料力學(xué)研究是關(guān)鍵，其研究對象主要是等截面的直桿。桿件在外力作用下可能發(fā)生各種各樣的變形，但歸納起來，有以下四種基本變形，即拉伸或壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲。今天所講的拉伸與壓縮實驗內(nèi)容，是對桿件進(jìn)行力學(xué)分析的最基礎(chǔ)、最重要的內(nèi)容，并且是后續(xù)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)，因此本節(jié)知識將起到承上啟下的作用，只有正確而靈活的運用這些知識，才能設(shè)計出體積小、重量輕、使用方便、靈活且可靠的機(jī)械結(jié)構(gòu)來。通過本章節(jié)內(nèi)容教學(xué)后，使學(xué)生能理論聯(lián)系實際，產(chǎn)生一次認(rèn)識上的飛躍。2、教學(xué)內(nèi)容的處理本次課是機(jī)械工程基礎(chǔ)教材的第二章（材料力學(xué)基礎(chǔ)）第二節(jié)內(nèi)容，繼前一章靜力學(xué)之后，為材料熱處理知識打基礎(chǔ)。材料力學(xué)基礎(chǔ)這一章主要研究四種基本變形，而本次課要講的拉伸或壓縮變形是最主要的變形。結(jié)合教材和學(xué)生所具備的知識點與理解能力，決定把本章節(jié)實驗內(nèi)容分3次課（6課時）講解。為了便于學(xué)生的理解和掌握。本次課主要講清軸向拉伸與壓縮的概念，為以后講解其余三種變形和材料力學(xué)性能打好基礎(chǔ)。3、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：(1)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解拉伸與壓縮變形的概念。(2) 根據(jù)試驗測定數(shù)據(jù)，可分別計算材料的強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)。能力目標(biāo)：通過課堂實驗，加強(qiáng)動手能力，并加以拓展，培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動性，思維的積極性，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。情感目標(biāo)：通過引導(dǎo)學(xué)生參與分析問題和解決問題的過程，大膽的猜想、歸納，使學(xué)生體驗成功的感受，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)學(xué)生的自信心，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)、思維的習(xí)慣，在教學(xué)過程中充分體現(xiàn)學(xué)生的主體作用，學(xué)生的理解能力得到進(jìn)一步的提高。4、教學(xué)重點、難點及依據(jù)根據(jù)教學(xué)計劃和教學(xué)目標(biāo)確定本節(jié)課的重點是介紹拉伸和壓縮的概念。難點是根據(jù)試驗測定數(shù)據(jù)，可分別計算材料的強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)。二、教學(xué)方法及教學(xué)手段根據(jù)本節(jié)知識的特點和學(xué)生的實際，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，采用啟發(fā)誘導(dǎo)、探索發(fā)現(xiàn)等方法進(jìn)行教學(xué)，觸發(fā)學(xué)生積極思維，啟迪學(xué)生主動求學(xué)和探索的精神。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的實際，利用實物教具，采取常規(guī)的教學(xué)手段，增強(qiáng)師生之間的互動性，充分挖掘?qū)W生的主觀能動性，讓學(xué)生動手操作活躍課堂氣氛，從而取得良好的教學(xué)效果。三、學(xué)法指導(dǎo)本節(jié)課主要通過實驗學(xué)習(xí)拉伸和壓縮的概念、以及內(nèi)力的含義。引導(dǎo)學(xué)生看書，抓住概念中的關(guān)鍵詞，加深理解和記憶。通過學(xué)習(xí)這些知識點的基礎(chǔ)上，再來了解求構(gòu)件內(nèi)力的方法（截面法），并進(jìn)行例題訓(xùn)練，在訓(xùn)練過程中，通過拉伸與壓縮試驗，可以全面地測定材料的力學(xué)性能，如彈性、塑性、強(qiáng)度、斷裂等力學(xué)性能指標(biāo)。讓學(xué)生再將來的工作崗位上用這些性能指標(biāo)對材料力學(xué)的分析計算、工程設(shè)計、選擇材料和新材料開發(fā)都有及其重要的作用。四、教學(xué)程序拉伸實驗：1、概述常溫、靜載下的軸向拉伸試驗是材料力學(xué)試驗中最基本、應(yīng)用最廣泛的試驗。通過拉伸試驗，可以全面地測定材料的力學(xué)性能，如彈性、塑性、強(qiáng)度、斷裂等力學(xué)性能指標(biāo)。這些性能指標(biāo)對材料力學(xué)的分析計算、工程設(shè)計、選擇材料和新材料開發(fā)都有及其重要的作用。2、實驗?zāi)康?、測定低碳鋼的屈服強(qiáng)度Rel、抗拉強(qiáng)度Rm、斷后延伸率A11.3和斷面收縮率Z2、測定鑄鐵的抗拉強(qiáng)度Rm3、觀察上述兩種材料在拉伸過程中的各種現(xiàn)象，并繪制拉伸圖（F曲線）4、分析比較低碳鋼和鑄鐵的力學(xué)性能特點與試樣破壞特征3、實驗設(shè)備及測量儀器1、萬能材料試驗機(jī)2、游標(biāo)卡尺4、試樣的制備試樣的制備應(yīng)按照相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或GB/T 2975的要求切取樣坯和制備試樣。5、實驗原理依據(jù)國標(biāo)GB/T 2282002金屬室溫拉伸實驗方法分別敘述如下：1、低碳鋼試樣。2、 鑄鐵試樣。6、實驗步驟 1、 根據(jù)試樣的形狀、尺寸和預(yù)計材料的抗拉強(qiáng)度來估算最大拉力，并以此力作為示力盤量程的4080，以選擇合適的示力盤和相應(yīng)的擺錘。然后，選用與試樣相適應(yīng)的夾具。2、 在試樣的原始標(biāo)距長度L0 范圍內(nèi)用劃線機(jī)等分10個分格線，以便觀察標(biāo)距范圍內(nèi)沿軸向變形的情況和試樣破壞后測定斷后延伸率。3、根據(jù)國標(biāo)GB/T 2282002金屬室溫拉伸試驗方法中的規(guī)定，測定試樣原始橫截面積。本次試驗采用圓形試樣，應(yīng)在標(biāo)距的兩端及中間處的兩個相互垂直的方向上各測一次橫截面直徑，取其算術(shù)平均值，選用三處測得的直徑最小值，并以此值計算橫截面面積。4、安裝試樣，依據(jù)萬能材料試驗機(jī)的操作規(guī)程進(jìn)行操作，將示力盤指針調(diào)零，并將自動繪圖裝置調(diào)好。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后即可開始試驗。5、加載試驗，在試驗過程中，要求均勻緩慢地進(jìn)行加載。對于低碳鋼試樣的拉伸試驗，要注意觀察拉伸過程四個階段中的各種現(xiàn)象。并記下屈服載荷Fel值，最大載荷Fm值。對于鑄鐵試樣，只需測定其最大載荷Fm值。試樣被拉斷后立即停機(jī)，并取下試樣。6、對于拉斷后的低碳鋼試樣，要分別測量斷裂后的標(biāo)距LU和頸縮處的最小直徑dU。7、實驗結(jié)果處理根據(jù)試驗測定數(shù)據(jù)，可分別計算材料的強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)。8、預(yù)習(xí)要求和思考題 1、 預(yù)習(xí)材料力學(xué)實驗和材料力學(xué)教材有關(guān)內(nèi)容，明確實驗?zāi)康暮鸵蟆?、 實驗時如何觀察低碳鋼的屈服點？測定時為何要對加載速度提出要求？3、 比較低碳鋼拉伸、鑄鐵拉伸的斷口形狀，分析其破壞的力學(xué)原因。壓縮實驗：1、概述實驗表明，工程中常用的塑性材料，其受壓與受拉時所表現(xiàn)出的強(qiáng)度、剛度和塑性等力學(xué)性能是大致相同的。但廣泛使用的脆性材料，其抗壓強(qiáng)度很高，抗拉強(qiáng)度卻很低。為便于合理選用工程材料，以及滿足金屬成型工藝的需要，測定材料受壓時的力學(xué)性能是十分重要的。因此，壓縮實驗同拉伸實驗一樣，也是測定材料在常溫、靜載、單向受力下的力學(xué)性能的最常用、最基本的實驗之一。2、實驗?zāi)康?、觀測低碳鋼壓縮時的屈服荷載FSC2、測定鑄鐵壓縮時的抗壓強(qiáng)度bC 3、觀察并比較低碳鋼和鑄鐵在壓縮時的變形和破壞現(xiàn)象。3、實驗設(shè)備1、 液壓式萬能材料試驗機(jī)2、 游標(biāo)卡尺4、試樣的制備按照國標(biāo)GB731487金屬壓縮試驗方法，金屬材料的壓縮試樣多采用圓柱體。5、實驗原理以低碳鋼為代表的塑性材料，軸向壓縮時會產(chǎn)生很大的橫向變形，但由于試樣兩端面與試驗機(jī)支承墊板間存在摩擦力，約束了這種橫向變形。以鑄鐵為代表的脆性金屬材料，由于塑性變形很小，所以盡管有端面摩擦，鼓脹效應(yīng)卻并不明顯，而是當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值后，試樣在與軸線大約成450550的方向上發(fā)生破裂。 6、實驗步驟1、用游標(biāo)卡尺測量試樣直徑，方法是在試樣原始標(biāo)距中點處兩個相互垂直的方向上測量直徑，并取其算術(shù)平均值。2、根據(jù)低碳鋼屈服載荷和鑄鐵抗壓強(qiáng)度的估計值, 選擇試驗機(jī)的示力盤，并調(diào)整其指針對零。3、調(diào)整好自動繪圖器。4、準(zhǔn)確地將試樣置于試驗機(jī)活動平臺的支承墊板中心處。5、調(diào)整試驗機(jī)夾頭間距，當(dāng)試樣接近上支承板時，開始緩慢、均勻加載。6、對于低碳鋼試樣，將試樣壓成鼓形即可停止試驗。對于鑄鐵試樣，加載到試樣破壞時（主針回擺150左右）立即停止試驗，以免試樣進(jìn)一步被壓碎。7、實驗結(jié)果處理 根據(jù)試驗