機電技術(shù)應用專業(yè)機械基礎(chǔ)課程第二章-構(gòu)件的靜力分析教案

第2章構(gòu)件的靜力分析教案【課題名稱】力約束受力圖【教材版本】李世維主編．中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材—機械根底〔機械類〕．第2版．北京：高等教育出版社?！窘虒W目標與要求】一、知識目標1、熟悉力的概念、性質(zhì)；2、理解約束類型，掌握約束反力方向確實定。熟練繪制受力圖二、能力目標能把工程實際結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成力學模型，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。三、素質(zhì)目標1、了解力的概念，掌握力的性質(zhì)；2、了解約束類型及約束反力方向確實定。四、教學要求1、初步了解力的概念、性質(zhì)；2、能準確判斷出約束類型并確定約束反力方向，有一定的分析問題和解決問題的能力。【教學重點】力的概念、性質(zhì)；約束類型，約束反力方向確實定。畫受力圖【難點分析】約束反力方向確實定。【教學方法】教學方法：講練法、演示法、討論法、歸納法?！窘虒W資源】1．機械根底網(wǎng)絡課程．北京：高等教育出版社。2．吳聯(lián)興主編．機械根底練習冊．北京：高等教育出版社。【教學安排】2學時〔90分鐘〕教學步驟：講授與演示交叉進行、講授中穿插討論、講授中穿插練習與設問，最后進行歸納。【教學過程】★導入新課〔5分鐘〕構(gòu)件的靜力分析是選擇構(gòu)件材料、確定構(gòu)件外形尺寸的根底。構(gòu)件的靜力分析是以剛體為研究對象。剛體是指受力后變形忽略不計的物體?！镄抡n教學〔80分鐘〕第2章構(gòu)件的靜力分析§2-1力的根本性質(zhì)一、力的概念〔25分鐘〕1.力的定義力是物體相互間的機械作用，其作用結(jié)果使物體的形狀和運動狀態(tài)發(fā)生改變。說明：力的效應分外效應—改變物體運動狀態(tài)的效應。內(nèi)效應—引起物體變形的效應。2.力的三要素力的大小、方向、作用點〔線〕。3.力的表示法力是矢量，用數(shù)學上的矢量記號來表示。4.力的單位在國際單位制中，力的單位是牛頓(N)1N=1公斤?米/秒2〔kg?m/s2)。啟發(fā)教學：哪一種正確？注意區(qū)別矢量與標量。二、力的根本性質(zhì)公理一(二力平衡公理)要使剛體在兩個力作用下維持平衡狀態(tài)，必須也只須這兩個力大小相等、方向相反、沿同一直線作用。二力構(gòu)件—不計自重只在兩點受力而處于平衡的構(gòu)件。與構(gòu)件形狀無關(guān)。設問：能不能在曲桿的A、B兩點上施加二力，使曲桿處于平衡狀態(tài)。公理二(力平行四邊形公理)作用于物體上任一點的兩個力可合成為作用于同一點的一個力，即合力。合力的矢由原兩力的矢為鄰邊而作出的力平行四邊形的對角矢來表示。AAF1F2FR矢量表達式：課堂討論：分析以下哪種表達式正確？公理三(加減平衡力系公理)可以在作用于剛體的任何一個力系上加上或去掉幾個互成平衡的力，而不改變原力系對剛體的作用。推論(力在剛體上的可傳性)作用于剛體上的力，其作用點可以沿作用線在該剛體內(nèi)前后任意移動，而不改變它對該剛體的作用。F2F1F2F1FABFABF1ABF1=－F2=F要點：☉力不能移出作用線以外；☉力不能移出剛體外。啟發(fā)教學：為什么說二力平衡條件、加減平衡力系原理和力的可傳性等都只適用于剛體？公理四(作用和反作用公理)任何兩個物體相互作用的力，總是大小相等，作用線相同，但指向相反，并同時分別作用于這兩個物體上。三、約束類型〔30分鐘〕1、根本概念☉非自由體對自由體的限制稱為約束。☉約束限制非自由體運動的力稱為約束反作用力，簡稱約束反力。2、常見約束類型〔1〕柔體約束〔動畫演示〕組成：柔軟的繩索、鏈條或帶。反力：只能是拉力。F〔2〕光滑面約束〔動畫演示〕F組成：導軌、滑槽、氣缸等。反力：法向支承力?！?〕、光滑鉸鏈約束〔動畫演示〕固定鉸鏈約束反力：正交分力?；顒鱼q鏈約束反力：法向支持力。〔4〕、固定端約束〔動畫演示〕AABFAyFAxMA反力：正交分力和反力偶。應用：動畫演示——軸承、橋梁、內(nèi)燃機、飛機、遮雨棚等。四、畫受力圖〔25分鐘〕取別離體畫出主動力畫出約束反力ACACDFACFFCFBFAB★小結(jié)〔5分鐘〕理解力、剛體、平衡和約束等重要概念理解靜力學公理及力的根本性質(zhì)明確各類約束對應的約束力的特征能正確對物體進行受力分析★作業(yè)練習冊力學電子教案〔2〕【課題名稱】力矩和力偶【教材版本】李世維主編．中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材—機械根底〔機械類〕．第2版．北京：高等教育出版社，2006【教學目標與要求】一、知識目標1、了解力矩和力偶的概念；理解力的平移原理；2、掌握力偶性質(zhì)。二、能力目標掌握力偶性質(zhì)，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。三、素質(zhì)目標1、了解力矩和力偶的概念，掌握力偶性質(zhì)；2、了解力的平移原理；并能解釋生活和工程實際問題。四、教學要求1、了解力矩和力偶的概念；2、掌握力偶性質(zhì)及力的平移原理、應用?！窘虒W重點】力矩和力偶的概念，力偶性質(zhì)；力的平移原理、應用。【難點分析】力偶性質(zhì)、力的平移原理及應用【教學方法】教學方法：講練法、演示法、討論法、歸納法?！窘虒W資源】1．機械根底網(wǎng)絡課程．北京：高等教育出版社，20062．吳聯(lián)興主編．機械根底練習冊．北京：高等教育出版社，2006【教學安排】2學時〔90分鐘〕教學步驟：講授與演示交叉進行、講授中穿插討論、講授中穿插練習與設問，最后進行歸納。【教學過程】★復習舊課〔5分鐘〕約束類型柔體約束光滑面約束FF固定鉸鏈約束活動鉸鏈約束★導入新課實踐中人們發(fā)現(xiàn)，單個力對剛體除了產(chǎn)生移動效應外，在一定條件下力對剛體還可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應?！镄抡n教學〔80分鐘〕§2-2力矩和力偶一、力矩1、力矩的概念力的大小F與力臂d的乘積稱為力矩。規(guī)定：力使物體繞矩心逆轉(zhuǎn)為正；順轉(zhuǎn)負。要點:☉力過矩心，力矩為零。☉力為零，力矩為零。☉力沿力線在剛體內(nèi)移動，力矩不變。2、合力矩定理平面匯交力系的合力對于平面內(nèi)任一點之矩等于所有各力對該點之矩的代數(shù)和。討論：根據(jù)合力矩定理推出：“力偶對任一點的矩等于零’,錯在哪里？合力矩定理指出：“合力對點之矩等于各分力對同一點之矩的代數(shù)和”，因為“力偶無合力”，所以力偶對一點之矩必等于零。二、力偶1、力偶的概念等值、反向的兩個平行力構(gòu)成力偶。2、力偶三要素力偶矩的大小、轉(zhuǎn)向、力偶作用面稱為力偶三要素。說明：力、力偶為靜力學兩個根本物理量。3、力偶矩規(guī)定：逆時針轉(zhuǎn)向的力偶矩為正，順轉(zhuǎn)為負。4、力偶性質(zhì)☉力偶無矩心☉力偶無合力☉等效力偶可以互換討論：圖中力的單位是N，長度單位是cm。試分析圖示四個力偶，哪些是等效的？討論：力偶等效只要滿足〔〕A、只滿足力偶矩大小相等B、只滿足力偶矩轉(zhuǎn)向相同C、只滿足力偶作用面相同D、力偶矩大小、轉(zhuǎn)向、作用面均相等三、力的平移把力F作用線向某點O平移時，須附加一個力偶，此附加力偶的矩等于原力F對點O的矩。AOFAAOFAOd要點：☉力的平移原理只適用于剛體。☉力的平移是指力在同一剛體上平移，不能移到另一剛體上。☉力的平移原理的逆定理亦成立。討論：攻絲時為什么不能單手施力？討論打乒乓球時為什么削球比平推更有威懾力討論★小結(jié)〔5分鐘〕平面匯交力系的簡化平面匯交力系的平衡力矩和力偶的概念力偶的特性力偶系的平衡及平衡方程的應用★作業(yè)練習冊力學電子教案〔3、4〕【課題名稱】平衡方程及其應用【教材版本】李世維主編．中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材—機械根底〔機械類〕．第2版．北京：高等教育出版社，2006【教學目標與要求】一、知識目標1、了解力在坐標軸上的投影；2、理解平面力系的平衡方程及其應用。二、能力目標通過平面力系平衡方程的應用，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。三、素質(zhì)目標1、了解力在坐標軸上的投影；2、了解平面力系的平衡方程及其特例。應用平衡方程解決工程實際問題，培養(yǎng)工程意識。四、教學要求1、初步了解力在坐標軸上的投影；2、應用力的平移原理建立平衡方程并能解決工程實際問題。【教學重點】1、力在坐標軸上的投影；2、平衡方程的應用。【難點分析】應用力的平移原理建立平衡方程【教學方法】教學方法：講練法、演示法、討論法、歸納法。【教學資源】1．機械根底網(wǎng)絡課程．北京：高等教育出版社，20062．吳聯(lián)興主編．機械根底練習冊．北京：高等教育出版社，2006【教學安排】3學時〔135分鐘〕教學步驟：講授與演示交叉進行、講授中穿插討論、講授中穿插練習與設問，最后進行歸納?！窘虒W過程】★復習舊課〔5分鐘〕1、力的平移原理2、力偶性質(zhì)☉力偶無矩心☉力偶無合力☉等效力偶可以互換★導入新課平衡方程是在解決工程實際問題中，通過對力的分析，建立起來的力的數(shù)學解析表達式，是工程實際中對受力情況的一種定量分析方法。★新課教學〔80分鐘〕§2-2平衡方程及其應用一、平面受力時的解析表示法力在坐標軸上的投影力F在x、y軸上的投影：力F在x、y軸分力大小：投影正負規(guī)定如下：假設此力沿坐標軸的分力的指向與坐標軸一致，那么力在該坐標軸上的投影為正值；反之，那么投影為負值．注意：力的分力是矢量，而力在坐標軸上的投影是代數(shù)量。討論：合力是否一定比分力大？二、平面受力時的平衡方程及應用1、平面一般力系的簡化AA3OA2A1F1F3F2一般力系平移后得到一個匯交力系和力偶系。2、平面一般力系的平衡平面匯交力系的合力和平面力偶系的合力偶矩同時為零。平衡方程：例題分析：教材例2-5、例2-6三、平面受力的特殊情況1、平面平行力作用的平衡平衡方程例題分析：塔式起重機的機身總重G=220kN,重心在塔中點，最大起重量,尺寸如下圖。求〔1〕當平衡重時，軌道的反力；〔2〕滿載時保持機身平衡的最小平衡重；〔3〕空載時保持機身平衡的最大平衡重。解：〔1〕由平衡力系平衡方程求反力〔2〕滿載時，〔3〕空載時，2、平面力偶系的合成與平衡作用在