機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)機(jī)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(guó)家規(guī)劃教材—機(jī)械根底〔機(jī)械類〕．第2版．北京：高等教育出版社?！窘虒W(xué)目標(biāo)與要求】一、知識(shí)目標(biāo)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(shí)定。熟練繪制受力圖二、能力目標(biāo)能把工程實(shí)際結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成力學(xué)模型，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。三、素質(zhì)目標(biāo)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(shí)定。四、教學(xué)要求1、初步了解力的概念、性質(zhì)；2、能準(zhǔn)確判斷出約束類型并確定約束反力方向，有一定的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】力的概念、性質(zhì)；約束類型，約束反力方向確實(shí)定。畫受力圖【難點(diǎn)分析】約束反力方向確實(shí)定?！窘虒W(xué)方法】教學(xué)方法：講練法、演示法、討論法、歸納法?！窘虒W(xué)資源】1．機(jī)械根底網(wǎng)絡(luò)課程．北京：高等教育出版社。2．吳聯(lián)興主編．機(jī)械根底練習(xí)冊(cè)．北京：高等教育出版社。【教學(xué)安排】2學(xué)時(shí)〔90分鐘〕教學(xué)步驟：講授與演示交叉進(jìn)行、講授中穿插討論、講授中穿插練習(xí)與設(shè)問(wèn)，最后進(jìn)行歸納?！窘虒W(xué)過(guò)程】★導(dǎo)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(duì)象。剛體是指受力后變形忽略不計(jì)的物體?！镄抡n教學(xué)〔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(jī)械作用，其作用結(jié)果使物體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。說(shuō)明：力的效應(yīng)分外效應(yīng)—改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的效應(yīng)。內(nèi)效應(yīng)—引起物體變形的效應(yīng)。2.力的三要素力的大小、方向、作用點(diǎn)〔線〕。3.力的表示法力是矢量，用數(shù)學(xué)上的矢量記號(hào)來(lái)表示。4.力的單位在國(guó)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(xué)：哪一種正確？注意區(qū)別矢量與標(biāo)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(gè)力作用下維持平衡狀態(tài)，必須也只須這兩個(gè)力大小相等、方向相反、沿同一直線作用。二力構(gòu)件—不計(jì)自重只在兩點(diǎn)受力而處于平衡的構(gòu)件。與構(gòu)件形狀無(wú)關(guān)。設(shè)問(wèn)：能不能在曲桿的A、B兩點(diǎn)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(diǎn)的兩個(gè)力可合成為作用于同一點(diǎn)的一個(gè)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(duì)角矢來(lái)表示。AAF1F2FR矢量表達(dá)式：課堂討論：分析以下哪種表達(dá)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(gè)力系上加上或去掉幾個(gè)互成平衡的力，而不改變?cè)ο祵?duì)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(diǎn)可以沿作用線在該剛體內(nèi)前后任意移動(dòng)，而不改變它對(duì)該剛體的作用。F2F1F2F1FABFABF1ABF1=－F2=F要點(diǎn)：☉力不能移出作用線以外；☉力不能移出剛體外。啟發(fā)教學(xué)：為什么說(shuō)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(gè)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(shí)分別作用于這兩個(gè)物體上。三、約束類型〔30分鐘〕1、根本概念☉非自由體對(duì)自由體的限制稱為約束。☉約束限制非自由體運(yùn)動(dòng)的力稱為約束反作用力，簡(jiǎn)稱約束反力。2、常見(jiàn)約束類型〔1〕柔體約束〔動(dòng)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(dòng)畫演示〕F組成：導(dǎo)軌、滑槽、氣缸等。反力：法向支承力?！?〕、光滑鉸鏈約束〔動(dòng)畫演示〕固定鉸鏈約束反力：正交分力?；顒?dòng)鉸鏈約束反力：法向支持力?！?〕、固定端約束〔動(dòng)畫演示〕AABFAyFAxMA反力：正交分力和反力偶。應(yīng)用：動(dòng)畫演示——軸承、橋梁、內(nèi)燃機(jī)、飛機(jī)、遮雨棚等。四、畫受力圖〔25分鐘〕取別離體畫出主動(dòng)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(xué)公理及力的根本性質(zhì)明確各類約束對(duì)應(yīng)的約束力的特征能正確對(duì)物體進(jìn)行受力分析★作業(yè)練習(xí)冊(cè)力學(xué)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(guó)家規(guī)劃教材—機(jī)械根底〔機(jī)械類〕．第2版．北京：高等教育出版社，2006【教學(xué)目標(biāo)與要求】一、知識(shí)目標(biāo)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(biāo)掌握力偶性質(zhì)，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。三、素質(zhì)目標(biāo)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(shí)際問(wèn)題。四、教學(xué)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(yīng)用?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】力矩和力偶的概念，力偶性質(zhì)；力的平移原理、應(yīng)用。【難點(diǎn)分析】力偶性質(zhì)、力的平移原理及應(yīng)用【教學(xué)方法】教學(xué)方法：講練法、演示法、討論法、歸納法。【教學(xué)資源】1．機(jī)械根底網(wǎng)絡(luò)課程．北京：高等教育出版社，20062．吳聯(lián)興主編．機(jī)械根底練習(xí)冊(cè)．北京：高等教育出版社，2006【教學(xué)安排】2學(xué)時(shí)〔90分鐘〕教學(xué)步驟：講授與演示交叉進(jìn)行、講授中穿插討論、講授中穿插練習(xí)與設(shè)問(wèn)，最后進(jìn)行歸納?！窘虒W(xué)過(guò)程】★復(fù)習(xí)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(dòng)鉸鏈約束★導(dǎo)入新課實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn)，單個(gè)力對(duì)剛體除了產(chǎn)生移動(dòng)效應(yīng)外，在一定條件下力對(duì)剛體還可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)?！镄抡n教學(xué)〔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(fù)。要點(diǎn):☉力過(guò)矩心，力矩為零。☉力為零，力矩為零。☉力沿力線在剛體內(nèi)移動(dòng)，力矩不變。2、合力矩定理平面匯交力系的合力對(duì)于平面內(nèi)任一點(diǎn)之矩等于所有各力對(duì)該點(diǎn)之矩的代數(shù)和。討論：根據(jù)合力矩定理推出：“力偶對(duì)任一點(diǎn)的矩等于零’,錯(cuò)在哪里？合力矩定理指出：“合力對(duì)點(diǎn)之矩等于各分力對(duì)同一點(diǎn)之矩的代數(shù)和”，因?yàn)椤傲ε紵o(wú)合力”，所以力偶對(duì)一點(diǎn)之矩必等于零。二、力偶1、力偶的概念等值、反向的兩個(gè)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(shuō)明：力、力偶為靜力學(xué)兩個(gè)根本物理量。3、力偶矩規(guī)定：逆時(shí)針轉(zhuǎn)向的力偶矩為正，順轉(zhuǎn)為負(fù)。4、力偶性質(zhì)☉力偶無(wú)矩心☉力偶無(wú)合力☉等效力偶可以互換討論：圖中力的單位是N，長(zhǎng)度單位是cm。試分析圖示四個(gè)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(diǎn)O平移時(shí)，須附加一個(gè)力偶，此附加力偶的矩等于原力F對(duì)點(diǎn)O的矩。AOFAAOFAOd要點(diǎn)：☉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(shí)為什么不能單手施力？討論打乒乓球時(shí)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(jiǎn)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(yīng)用★作業(yè)練習(xí)冊(cè)力學(xué)電子教案〔3、4〕【課題名稱】平衡方程及其應(yīng)用【教材版本】李世維主編．中等職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材—機(jī)械根底〔機(jī)械類〕．第2版．北京：高等教育出版社，2006【教學(xué)目標(biāo)與要求】一、知識(shí)目標(biāo)1、了解力在坐標(biāo)軸上的投影；2、理解平面力系的平衡方程及其應(yīng)用。二、能力目標(biāo)通過(guò)平面力系平衡方程的應(yīng)用，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。三、素質(zhì)目標(biāo)1、了解力在坐標(biāo)軸上的投影；2、了解平面力系的平衡方程及其特例。應(yīng)用平衡方程解決工程實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)工程意識(shí)。四、教學(xué)要求1、初步了解力在坐標(biāo)軸上的投影；2、應(yīng)用力的平移原理建立平衡方程并能解決工程實(shí)際問(wèn)題?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1、力在坐標(biāo)軸上的投影；2、平衡方程的應(yīng)用?！倦y點(diǎn)分析】應(yīng)用力的平移原理建立平衡方程【教學(xué)方法】教學(xué)方法：講練法、演示法、討論法、歸納法。【教學(xué)資源】1．機(jī)械根底網(wǎng)絡(luò)課程．北京：高等教育出版社，20062．吳聯(lián)興主編．機(jī)械根底練習(xí)冊(cè)．北京：高等教育出版社，2006【教學(xué)安排】3學(xué)時(shí)〔135分鐘〕教學(xué)步驟：講授與演示交叉進(jìn)行、講授中穿插討論、講授中穿插練習(xí)與設(shè)問(wèn)，最后進(jìn)行歸納。【教學(xué)過(guò)程】★復(fù)習(xí)舊課〔5分鐘〕1、力的平移原理2、力偶性質(zhì)☉力偶無(wú)矩心☉力偶無(wú)合力☉等效力偶可以互換★導(dǎo)入新課平衡方程是在解決工程實(shí)際問(wèn)題中，通過(guò)對(duì)力的分析，建立起來(lái)的力的數(shù)學(xué)解析表達(dá)式，是工程實(shí)際中對(duì)受力情況的一種定量分析方法?！镄抡n教學(xué)〔80分鐘〕§2-2平衡方程及其應(yīng)用一、平面受力時(shí)的解析表示法力在坐標(biāo)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(fù)規(guī)定如下：假設(shè)此力沿坐標(biāo)軸的分力的指向與坐標(biāo)軸一致，那么力在該坐標(biāo)軸上的投影為正值；反之，那么投影為負(fù)值．注意：力的分力是矢量，而力在坐標(biāo)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(shí)的平衡方程及應(yīng)用1、平面一般力系的簡(jiǎn)化AA3OA2A1F1F3F2一般力系平移后得到一個(gè)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(shí)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(jī)的機(jī)身總重G=220kN,重心在塔中點(diǎn)，最大起重量,尺寸如下圖。求〔1〕當(dāng)平衡重時(shí)，軌道的反力；〔2〕滿載時(shí)保持機(jī)身平衡的最小平衡重；〔3〕空載時(shí)保持機(jī)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(shí)，〔3〕空載時(shí)，2、平面力偶系的合成與平衡作用在