工程力学教案(共71页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上工程力学教案 20162017学年 第 2 学期学院名称： 机械学院 授课专业：16级机械全部专业 14五年机械全部专业 课程名称： 工程力学 主讲教师： 王琳琳 山东凯文科技职业学院教务处制备注：一、教案和讲稿的区别1讲稿，所承载的是知识信息。教案，所承载的是课堂教学的组织管理信息。2讲稿的思路形成，受教学过程的知识逻辑支配，而教案的思路形成，受教学过程的管理逻辑支配。3讲稿与教案，二者是决定与被决定的关系。4在内容上，讲稿涉及的是知识性和能力开发项目，教案涉及的是组织性项目。5在表现形式上，讲稿篇幅较长，是课程教学内容和教师个人观点的浓缩或延伸；教案篇幅较短。 二

2、、 教学反思所谓教学反思，是指教师对教学实践的再认识、再思考，并以此来总结经验教训，进一步提高教育教学水平。教学反思一直以来是教师提高个人业务水平的一种有效手段，教育上有成就的大家一直非常重视之。现在很多教师会从自己的教育实践中来反观自己的得失，通过教育案例、教育故事、或教育心得等来提高教学反思的质量。山 东 凯 文 科 技 职 业 学 院教案首页课程名称工程力学总学时：48其中：讲 课： 41学时实验实训： 3学时课程性质A:理论课（ ） B:（理论+实践）课（） C:实践课（ ）授课对象机械工程学院 16级全部专业，14五年一贯全部专业 授课时间2016-2017学年第二学期授课地点 综合

3、楼教材 工程力学（第六版） 大连理工大学出版社 蒙晓影 李聚霞主编主要参考资料 工程力学 冶金工业出版社 张百新 主编 工程实验力学 机械工业出版社 计欣华、邓宗白、鲁阳 主编 工程力学 高等教育出版社 沈养中 主编教学目标知识目标1. 使学生掌握必要的力学基础理论知识；2. 初步运用这些力学知识对简单的工程技术问题问题进行分析、科学的抽象，进而予以解决；3. 了解材料的主要力学性能并有测试材料强度指标的能力了；4. 掌握等直杆的四种基本变形形式，并学会分析应力和应变；5. 掌握压杆稳定的计算及提高压杆稳定性的措施；6. 为后续学习其他专业课以及进行施工实践、结构设计及职业岗位能力打好力学基础

4、，也为终身继续学习打下良好的力学基础。能力（技能）目标（专业能力、方法能力、社会能力）1.能对简单的物体系统进行受力分析，并画出受力图；2.能熟练的进行力在坐标轴上的投影、力矩、力偶的计算；3.熟悉平面力系的合成结果及平衡条件、能熟练地运用平衡条件求解结构的反力；熟悉内力、应力、应变、变形等概念；4.了解材料的主要力学性能,具有测试材料强度指标的初步能力；5. 能计算杆件在基本变形情况下横截面上的应力， 熟练地进行杆件强度验算及截面设计；能对复杂构件作强度验算；6.根据专业需要继续学习的能力、创新能力等；7.即团队协作解决问题的能力、语言表达与沟通能力等。素质目标1. 树立工程技术和工程管理人

5、员应有职业道德、敬业务实精神；2. 培养团队协作精神、科学的工作态度和严谨的工作作风、并具有环保意识和开拓精神；3. 在培养学生理性思维和分析能力同时，培养学生的行业标准意识、规范意识、质量意识。进行沟通与表达训练，学会团队工作。教学重、难点及解决办法教学的重点：静力平衡概念 平面力系的平衡条件及其应用 重心概念及理论应用 应力分布概念 弯曲概念 弯曲正应力强度条件及其应用 截面惯性矩的概念 梁变形与截面惯性矩的关系 梁正应力与截面惯性矩的关系等理论及其应用 剪切、扭转概念 弯曲剪应力、扭转剪应力的理论和应用教学的难点：取分离体和画受力图 剪力图和弯矩图解决办法：讲清基本概念和基本理论，通过多

6、个应用例题和模型演示试验，加深了解；及时总结，对比；反复训练，多讲解题思路，提高学生分析问题、解决问题的能力；有目的地布置作业进行课外训练。主要教学方法（手段）1.讲授法； 2.实验法； 3.启发讨论教学法； 4.小组讨论法； 5.案例教学法课程教学设计在分析职业能力的基础上，以力学知识的应用为出发点，以培养学生的能力为目标，以学习项目为载体，以行动为学习过程，从课程目标、课程内容、教学情境、学习资源和自主学习五个方面进行课程教学设计，提高课程教学质量。山 东 凯 文 科 技 职 业 学 院课时教案讲 授 人王琳琳授课时间周课时3教学内容课题： 课程总论 静力学中的基本概念和公理 力的投影教学

7、目标知识目标： 1.掌握工程力学的任务、地位、作用； 2.掌握平衡、刚体和力的概念和静力学的基本公理； 3.掌握合力投影定理。能力目标： 1.培养学生联系实际发现力学问题的能力； 2.学会运用理论知识分析静力学问题。 3.培养学生学习力学的方法。素质目标： 培养学生沟通能力，具备发现问题、思考问题的能力。教学重、难点及解决办法重点： 静力学基本公理难点： 静力学基本公理解决方法：借助工程实例并联系实际使学习内容更加形象化、生动化。通过课堂例题和课后作业使学生掌握并巩固静力学基本公理。教学方法及手段教学方法： 讲授法、启发式教学法、案例分析法教学手段： 板书、多媒体教学准备与辅导员及上学期任课教

8、师沟通，了解班级学生学习情况；需找力学应用的图片和视频供课上讲解使用。山东凯文科技职业学院教案附页教学过程教学内容及教师活动学生活动时间分配本课程课堂约定1.老师自我介绍2.老师提出本课程课堂约定（1）按时上课，因故不能上课必须出示由辅导员签字的请假条（2）遵守课堂记录，上课时不能做与课堂无关的事情（如睡觉、玩手机、看小说等），上课时手机调为静音或振动模式（3）本课程无故旷课4次，取消考试资格（4）老师不能无故调停课，不能迟到早退，上课期间不接电话，请同学们监督 学生根据老师提出的约定，考虑，如无异议，约定成立5min课程介绍1.什么是工程力学2.工程力学的内容、地位和学习方法3.本课程的考试

9、形式5min新课导入 通过图片展示从古至今中外力学的应用领域，问学生我们生活中有哪些地方用到了力学？ 通过展示图片和问答互动引出这节课要学习的基本内容。5min学科简介1.工程力学发展史2.通过图片展示和文字介绍力学发展、特点及应用领域，使学生了解力学这门学科的由来和产生发展情况。 通过图片展示和文字介绍，学生可以对工程力学的发展情况进行简单描述10min物体的理想模型-刚体 理想模型是对实际问题或过程的合理抽象与理想化，与学生以前学过的力学知识相结合，提出理想模型： 刚体，是指在任何外力的作用下，物体的大小和形状始终保持不变的物体。静力学的研究对象仅限于刚体，所以又称之为刚体静力学。 学生认

10、识刚体的概念并可以区分刚体和变形体15min静力学中的基本概念 1.力的概念 力是物体之间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生改变，或使物体产生变形。力使物体的运动状态发生改变的效应称为外效应，而使物体发生变形的效应称为内效应。 2.列举实例 力在工程、日常生活中的实例体现。 3.质点的概念 质点是指具有一定质量而形状与大小可以忽略不计的物体。 4.力系的概念 力系是指作用于物体上的一群力。 5.平衡的概念 平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或做匀速直线运动。 通过教师引导，学生从课本上找到力的定义，让学生自己举例说明身边力的体现，如：用手提重物，脚踩踏板，手捏物体。25min静

11、力学公理 公理一 二力平衡公理 公理二 加减平衡力系公理 推论1 力的可传性原理 公理三 力的平行四边形法则 推论2 三力平衡汇交定理 公理四 作用与反作用公理 在讲公理的过程中涉及到学生高中物理中的部分知识要加以联系，并在讲解的过程中进行推论证明。40min力的投影 1.力在直角坐标轴上的投影 2.合力投影定理引导学生通过观察图推导出：引导学生总结出合力投影定理：25min小结 静力学是研究物体的平衡问题的科学。主要讨论作用在物体上的力系的简化和平衡两大问题。其中刚体和静力学公里时静力学的基础，后续的讲课与例题中都会应用到。 作业：课后习题1.2、1.35min教学反思山东凯文科技职业学院教

12、案附页板书： 一、 课程总论 1、工程力学课程简介 2、工程力学的学科简介 二、静力学基础 1、静力学中的基本概念 （1）理想模型刚体 （2）力的概念、三要素、质点、力系、平衡 2、静力学公理 1、四个公理： 2、两个推论 ： 三、小结 四、作业 山 东 凯 文 科 技 职 业 学 院课时教案讲 授 人王琳琳授课时间周课时3教学内容课题： 力对点之距 力偶 约束与约束力 物体的受力分析教学目标知识目标： 1.熟悉力和力偶的基本概念及其性质，能熟练的计算平面问题中力对点之矩；掌握合力距定理； 2.掌握力偶和力偶矩的概念及性质； 3.掌握各种常见约束的性质； 4.掌握物体的受力分析的方法，并画出受

13、力图是求解静力学的关键。能力目标： 1.培养学生联系实际发现力学问题的能力； 2.学会进行受力分析。素质目标： 培养学生沟通能力，具备发现问题、思考问题的能力。教学重、难点及解决办法重点： 1.合力矩定理； 2.物体的受力分析和画受力图难点： 1.合力矩定理； 2.物体的受力分析的方法，正确地选取分离体，并画出受力图解决方法： 借助工程实例并联系实际使学习内容更加形象化、生动化。通过课堂例题和课后作业使学生掌握并巩固受力分析和画受力图的方法。教学方法及手段教学方法： 讲授法、启发式教学法、案例分析法教学手段： 板书、多媒体教学准备需找受力分析的例题和力偶的实例图片和视频供课上讲解使用。山东凯文

14、科技职业学院教案附页教学过程教学内容及教师活动学生活动时间分配回顾引新课 1.对上次课学过的知识进行提问 力和力系的概念 质点的概念 2.导入：同学们用过扳手吗？怎样才能更加轻松的把螺母拧下来呢？ 对旧知识进行总结巩固，为掌握新知识做好铺垫。10min力对点之矩 1.力矩的概念 mo(F)Fd 规定：力使物体绕矩心逆时针方向转动时，力矩为正，反之为负。 力矩的性质 2.合力矩定理 合力对某点的矩等于各个分力对该点矩的代数和 学生已经学过力矩的概念，所以对力矩不陌生，在联系生活实际中用扳手操作这一实例，很快就能掌握力矩的概念和表示方法。从而掌握力矩的性质。35min力偶 1.力偶，力偶矩 在力学

15、中把这样一对等值、反向而不共线的平行力称为力偶，用符号 ( F ,F)表示。 2.力偶的性质 推论1力偶可在其作用面内任意移动和转动，而不会改变它对物体的效应。 推论2只要保持力偶矩不变，可同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长度，而不会改变它对物体的作用效应。 让学生联系实际，开车的时候，拧水龙头的时候都是有力偶的存在，引出力偶的概念。20min约束力与约束反力1.柔性约束 2.光滑接触面约束3.光滑铰链约束4.固定铰支座5.辊轴支座6.链杆约束7.固定端约束 通过对生活中的实力比如小鸟、飞机、汽车、火车等让学生分清楚什么是自由体，什么是非自由体，从而知道非自由体是受到了约束。引出新内容，并让学

16、生联系画各种情况的约束反力。30min物体的受力分析与受力图静力学问题大多是受一定约束的非自由刚体的平衡问题，解决此类问题的关键是找出主动力与约束反力之间的关系。因此，必须对物体的受力情况作全面的分析，即物体的受力分析，它是力学计算的前提和关键。物体的受力分析包含两个步骤：一是把该物体从与它相联系的周围物体中分离出来，解除全部约束，单独画出该物体的图形，称为取分离体。二是在分离体上画出全部主动力和约束反力，这称为画受力图。例题1-4到1-7。结合学生高中物理中的受力分析让学生自己先进行受力分析，然后讲解。35min小结本节课我们掌握力矩的概念和合力矩定理，掌握力偶和力偶矩的概念及性质，学习各种

17、约束反力的画法，约束反力的方向总是与约束所能阻碍的物体的运动或运动趋势的方向相反，它的作用点就在约束与被约束的物体的接触点，大小可以通过计算求得。 作业1.5、1.6、1.75min教学反思山东凯文科技职业学院教案附页板书： 一、 力对点之矩 1、力矩的概念和表示方法 2、合力矩定理 二、 力偶 1、 力偶、力偶矩 2、力偶的性质与推论 三、 约束与约束力 1、自由体与非自由体 2、工程实际中常见的几种约束类型及其约束反力： 柔性约束 光滑接触面约束 铰链约束固定端约束 四、受力分析与受力图 1、受力分析包含两个步骤： （1）取分离体 （2）在分离体上画全部主动力和约束反力 2、例题讲解 山

18、东 凯 文 科 技 职 业 学 院讲 授 人王琳琳授课时间周课时3教学内容课题： 平面汇交力系 平面力偶系 平面任意力系的简化教学目标知识目标： 1.掌握平面汇交力系的合成与平衡； 2.掌握平面汇交力系合成的几何法和解析法； 3.理解力在直角坐标系的投影，能熟练计算力在直角坐标轴上的投影； 4.掌握平面任意力系的简化方法和简化结果，能计算平面力系的主失和主矩。能力目标： 1.学会运用平面力系解决实际问题； 2.学会简化力系； 3.提高学生的理论联系实际的能力。素质目标： 培养学生沟通能力，理论联系实际的能力。教学重、难点及解决办法重点： 掌握平面汇交力系和平面力偶系的合成与平衡的解析法难点：

19、1.掌握平面汇交力系合成与平衡的解析法解决方法； 2.平面任意力系的简化解决办法： 借助工程实例并联系实际使学习内容更加形象化、生动化。通过课堂例题和课后作业使学生掌握并巩固力系平衡方程的计算以及力系的简化。教学方法及手段教学方法： 讲授法、启发式教学法、案例分析法教学手段： 板书、多媒体教学准备需找平面力系的的例题供课上讲解使用。课时教案 山东凯文科技职业学院教案附页 教学过程教学内容及教师活动学生活动时间分配回顾引新课1.对上次课学过的知识进行提问约束和约束反力的概念；几种约束的性质和约束力的画法；物体的受力分析与受力图的步骤。2.导入：同学们观察上节课我们做的这个受力分析图（课件展示），

20、所有的力延长作用线后会怎样呢？对旧知识进行总结巩固，为掌握新知识做好铺垫。观察课件上的图，得出平面汇交力系的概念。10min平面汇交力系合成与平衡的解析法1.平面汇交力系2.合力投影定理3.平面汇交力系合成的解析法4.平面汇交力系平衡的解析条件即FR0。要使FR0，须有X=0，Y=0力系中各力在力系所在平面内两个相交轴上投影的代数和同时为零。 首先给学生画图左边的图，让学生自己求解力在坐标轴上的投影，这是学生以前学过的知识，学生很容易就能求出。 根据高中知识，学生知道力平衡的条件就是合力为0，不难知道平面汇交力系平衡的解析条件也是合力为035min平面力偶系的合成与平衡1.平面力偶系的合成m1

21、F1d1，m2F2d2，m3F3d3，Mm1m2mnm2.平面力偶系的平衡条件平面力偶系平衡的必要与充分条件：平面力偶系中所有各力偶的力偶矩的代数和等于零。 即m0 根据之前学过的平衡条件下合力为0，合力矩为0，可以得到平面力偶系的平衡条件是合力偶矩为030min平面任意力系的简化1.力的平移定理 应该注意，力的平移定理只适用于刚体，而不适用于变形体，并且只能在同一刚体上平行移动。2.平面任意力系向作用面内任意一点简化ROF1+ F2+FnF1 +F2 +FnFR，R称为该力系的主矢，它等于原力系各力的矢量和，与简化中心的位置无关。 MOmO1+mO2+ mOnmo(F1)+mo(F2) +m

22、o(Fn)mO（F） 结论：平面任意力系向作用面内任一点简化，可得一力和一个力偶（图54c）。这个力的作用线过简化中心，其力矢等于原力系的主矢；这个力偶的矩等于原力系对简化中心的主矩。3.合力矩定理学生已经学过力偶的概念，所以对力的平移定理理解起来更容易，力的平移定理表明，可以将一个力分解为一个力和一个力偶；反过来，也可以将同一平面内一一个力和一个力偶合成为一个力。45min小结 在平面力系中，各力作用线汇交于一点的力系称平面汇交力系。工程中多用解析法来求解力系的合成和平衡问题。解析法是以力在坐标轴上的投影为基础的。力的平移定理表明，可以将一个力分解为一个力和一个力偶；反过来，也可以将同一平面

23、内一个力和一个力偶合成为一个力。应该注意，力的平移定理只适用于刚体，而不适用于变形体，并且只能在同一刚体上平行移动。作业：2.2 2.3 2.6 2.810min教学反思山东凯文科技职业学院教案附页 板书： 平面汇交力系及平面力偶系的合成与平衡 一、平面汇交力系合成与平衡的几何法 1.平面汇交力系合成的几何法 2.平面汇交力系平衡的几何条件 二、平面汇交力系合成与平衡的解析法 1.在坐标轴上的投影 2.合理投影定理 3.平面汇交力系合成的解析法与解析条件 三、平面力偶系的合成与平衡 平面任意力系的简化 1.力的平移定理 2.平面任意力系向作用面内任意一点的简化 分析简化过程 主矢和主矩： 3.

24、简化结果分析及合力矩定理 MOmO（F）mO(R)mO（F）山 东 凯 文 科 技 职 业 学 院讲 授 人王琳琳授课时间周课时3教学内容课题： 平面任意力系 物体系统的平衡， 虑摩擦时的平衡问题教学目标知识目标： 1.能熟练应用平面任意力系的平衡方程，求解单个物体的平衡问题； 2.物体系统的平衡； 3.掌握摩擦角和自锁概念； 4.能求解当考虑滑动摩擦时单个物体和简单物体系统的平衡问题。能力目标： 1.学会运用平面任意力系解决实际问题； 2.学会利用自锁和摩擦角解决问题； 3.提高学生的理论联系实际的能力。素质目标： 培养学生沟通能力，理论联系实际的能力。教学重、难点及解决办法重点： 计算平面

25、力系的主失和主矩难点： 1.计算平面力系的主失和主矩； 2.摩擦时物体的平衡解决办法： 借助工程实例并联系实际使学习内容更加形象化、生动化。通过课堂例题和课后作业使学生掌握并巩固任意力系的平衡计算。教学方法及手段教学方法： 讲授法、启发式教学法、案例分析法教学手段： 板书、多媒体教学准备需找平面任意力系的的例题以及摩擦角、自锁的实例供课上讲解使用。课时教案 山东凯文科技职业学院教案附页 教学过程教学内容及教师活动学生活动时间分配回顾引新课1.回顾上次课学过的知识并进行提问 平面汇交力系的平衡条件是什么？ 平面力偶系的平衡条件是什么？ 平面任意力系简化的结果是什么？2.导入：上节课我们把任意力系

26、简化为平面的汇交力系和力偶系，你能不能运用汇交力系和力偶系平衡的知识，推导出任意力系平衡的条件呢？ 对旧知识进行总结巩固，为掌握新知识做好铺垫。 学生尝试说出平面任意力系的平衡条件。10min平面任意力系的平衡平面任意力系的充分与必要条件是：力系的主矢和主矩同时为零。即R0， MO01、 一矩式平衡方程形式： 2、 二矩式平衡方程形式：其中矩心A、B两点的连线不能与x轴垂直。3、三矩式平衡方程形式：其中A、B、C三点不能共线。3、例题讲解讲解平衡方程原理，并使学生理解记忆及应用。35min物体系统的平衡1. 研究对象的选取 求静定的物体平衡问题时，可以选每个物体为研究对象，列出全部的平衡方程然

27、后求解；也可先去整个系统为研究对象，列出平衡方程。2. 注意事项 在选择研究对象和列平衡方程时，应使每一个平衡方程中的未知量个数尽可能少，最好只含有一个未知量。3.例题讲解给学生讲解一个例题，然后让学生自己分析并求解两个例题作为巩固练习。给学生讲解上述两个例题，让学生发现并总结自己的问题所在。从而掌握物体系统平衡的求解问题。30min考虑摩擦时物体的平衡1.滑动摩擦与滑动摩擦定律滑动摩擦力，简称摩擦力。用F表示。 静摩擦力可由平衡方程确定。 X0 ,PF0。解得FP。在临界平衡状态下，静摩擦力达到最大值，称为最大静摩擦力，用Fm表示。所以静摩擦力大小只能在零与最大静摩擦力Fm之间取值。 即0

28、FFm 最大静摩擦力的大小与接触面之间的正压力（法向反力）成正比，即FmfN 2.摩擦角与自锁现象tanmFm/NfN/Nf 作用于物体上的主动力的合力Q，不论其大小如何，只要其作用线与接触面公法线间的夹角不大于摩擦角m，物体必保持静止。这种现象称为自锁现象。 自锁现象在工程中有重要的应用。如造斤顶、压榨机等就利用发自锁原理。 学生已经学过摩擦的概念，并且对摩擦有一定的认识和了解，所以在新课开始就先让学生自己分析摩擦力。45min考虑摩擦时的平衡问题1.求解有摩擦时物体的平衡问题，其解题方法和步骤与不考虑摩擦时平衡问题基本相同。2.相关例题讲解 学生通过例题的学习，自己总结有摩擦时物体的平衡问

29、题的解题方法。20min小结各力作用线在同一平面内且任意分布的力系称为平面任意力系。在工程实际中经常遇到平面任意力系的问题。物体平衡问题时，注意选择研究对象和列方程，方便解题。物体间的接触面都假设是绝对光滑的。事实上这种情况是不存在的，只是有些问题中，摩擦不是主要因素，可以忽略不计。但在另外一些问题中，摩擦是是重要的甚至是决定性的因素，必须加以考虑。作业：2.2 2.3 2.6 2.810min教学反思 山东凯文科技职业学院教案附页 板书： 一平面任意力系的平衡方程 1、一矩式 2. 二矩式 3、三矩式 4、平面平行力 5、平面任意力系平衡的充要条件：力系的主矢和主矩同时为0 二物体系统的平衡及考虑摩擦时物体的平衡 1.滑动摩擦与滑动摩擦定律 2.摩擦角与自锁现象 3.考虑摩擦时的平衡问题 山 东 凯 文 科 技 职 业 学 院讲 授 人王琳琳授课时间周课时3