《杆件的四种基本变形及组合变形直杆轴向拉压横截面上的内力》教学设计.docx

《土木工程力学基础》 《土木工程力学基础》（高教版） 《杆件的四种基本变形及组合变形、 直杆轴向拉、压横截面上的内力》教学设计 课题 3.1杆件四种基本变形及组合变形 教学时间 2 课时 知识与技能 教学 过程与方法目标 情感、态度、价 值观 教学 认识杆件的基本变形和组合变形； 通过分析工程实例、生活实例中的受力及变形掌握杆件的基本变形的受力及变形特点； 通过分析工程结构中的受力及变形并口头描述，培养归纳、总结、语言表达的能力； 1、 杆件的基本变形受力特点、变形特点； 重点 教学 1、杆件力学模型的理解 难点 2、 杆件四种基本变形的区分 教学内容及其过程 学生活动  教师导学 一、引入 手拉弹簧弹簧会发生什么变化？小朋友双臂吊在单杠上，人双手撑地倒立起来，胳膊都有什么样的感觉，胳膊的形状有改变吗？ 二、导学提纲 3.1杆件四种基本变形及组合变形 杆件是指其纵向长度远大于横向尺寸的构件， 轴线是直线的杆件称为直杆。 轴向拉伸和压缩受力特点是直杆的两端沿杆轴线方向作用一对大小相等、方向相反的力；变形特点是在外力作用下产生杆轴线方向的伸长或缩短。 产生轴向拉伸变形的杆件，其当作用力背离杆端时，作用力是拉力（图 a）；产生轴向压缩变形的杆件，其作用力指向杆端，作用力是压力，（图 b）。 剪切变形的受力特点是作用在构件上的横向外力大小相等、方向相反、作用线平行且距离很近。 剪切变形的变形特点是介于两横向力之间的各截面沿外力作用方向发生相对错动。 剪切面是指两横向力之间的横截面，破坏常在剪切面上发生。 扭转变形的受力特点：在垂直于杆轴线的平面内，作用有大小相等、转向相反的一对力偶。 扭转变形的变形特点：各横截面绕杆轴线发生 让同学来回答弹簧、胳膊的受力和形状改变。 1、自主学习 自学教材、自主完成导学提纲， 记录疑点或无法解决的问题， 为交流作准备。 2、组内交流 在小组长的组织下，有序开展交流与探讨，共 通过引导学生回答问题，引出物体在力的作用下变形是客观存在的，进入课题。 当有学生问到， 或对有兴趣的学生可适当介绍如下关系： 杆件 构件 板（壳） 块体 1、布置前置作业课前精心预设前置作业，（由导学提纲、探究与感悟组成）组织学生自主学习。 相对转动。 弯曲变形的受力特点：杆件受到通过杆轴线平面内的力偶作用，或受到垂直于杆轴线的横向力作用. 弯曲变形的变形特点：杆件的轴线将由直线变成曲线。 三、教师精讲 3.1杆件四种基本变形及组合变形 轴向拉伸和压缩 【工程实例】工程中有很多杆件受轴向力作用而 产生拉伸或压缩变形。例如图 a 所示三角架，杆 AB 受拉，杆CB 受压；图b 中的立柱则是轴向压缩的实例。还如，起吊构件的钢索，斜拉桥的钢丝束，桥墩等都 是轴向拉伸（压缩）的实例。 剪切 【工程实例】如图a 所示为一个铆钉连接的简图。钢板在拉力 F 的作用下使铆钉的左上侧和右下侧受力 （图 b），这时，铆钉的上、下两部分将发生水平方向的相互错动（图 c）。当拉力很大时，铆钉将沿水平截面被剪断，这种破坏形式称为剪切破坏。 扭转 用改锥拧螺钉时，在改锥柄上手指的作用力构成了一个力偶，螺钉的阻力在改锥的刀口上构成了一个方向相反的力偶，这两个力偶都作用在垂直于杆轴的平面内，就使改锥产生了扭转变形，如图a 所示。 例如汽车的转向轴（图 b）。当驾驶员转动方向盘时，相当于在转向轴 A 端施加了一个力偶，与此同时， 转向轴的 B 端受到了来自转向器的阻抗力偶。于是在轴 AB 的两端受到了一对大小相等、转向相反的力偶作 同解决存在的问题，并整理交流的结果。 3、小组展示 各组依次对交流的结果进行展示，并对各组的展示作出补充或评价。 4、自我检测 独立完成，学困生可在同学助学下完成。  2、巡视导学 巡视课堂，了解情况，对问题与疑点积极引导， 适时点拨。对学困生积极鼓励， 并适度助学。 3、点评与精讲对各组讨论进行点评，对重点、难点进行精讲， 关键是建立解题 用，使转向轴发生了扭转变形。 扭转角的概念，如图 弯曲 【试一试】两手支撑一把长尺子，中间放一重物， 尺子会发生怎样的变形呢？ 纵向对称面：梁的横截面多为矩形、工字形、T 形等（图），它们都有一根竖向对称轴，这根对称轴与梁轴线所构成的平面称为纵向对称面。 平面弯曲： 梁的弯曲平面与外力作用面相重合的弯曲。 四、练一练 分析图示建筑工程结构的受力及变形： 屋架上的檩条 厂房的牛腿柱 吊车梁 钢垫板 五、探究与感悟 1、探究：建筑工程还存在哪些变形。 根据约束类型分析受力、绘制受力图。 用力的三要素描述作用在改锥、方向盘上的力。 思路。 复习受力图的相关知识，随时注意前后知识点的联系。 复习的同时，锻炼学生的表述能力。 2、感悟：建筑工程中的各种变形与什么有关。 2、感悟：建筑工程中