《工程力学》教案 第1课 静力学基本概念、静力学公理.docx

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《工程力学》

教案

课时分配表

章序

课程内容

课时

备注

1

绪论+静力学基础

4

2

平面基本力系

4

3

平面任意力系

2

4

摩擦

2

5

空间力系

4

6

点的运动学和刚体的基本运动

2

7

刚体的平面运动

2

8

质点动力学基本方程

2

9

动量定理

2

10

动量矩定理

2

11

动能定理

2

12

轴向拉伸与压缩

4

13

剪切与挤压

2

14

扭转

4

15

弯曲

4

16

应力状态与强度理论

2

17

组合变形

2

18

压杆稳定

2

19

动载荷与交变应力

2

总计

50

课题

静力学基本概念、静力学公理

课时

2课时（90min）

教学目标

知识技能目标：

（1）了解力、刚体的基本概念。

（2）了解静力学公理。

素质目标：

树立胸怀祖国、矢志创新的科学精神。

教学重难点

教学重点：力、刚体的基本概念、静力学公理。

教学难点：力、刚体的基本概念、静力学公理。

教学方法

案例分析法、问答法、讨论法、讲授法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程

主要教学内容及步骤

课前任务

【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过APP或其他学习软件，完成课前任务

请大家了解什么是静力学？力产生和刚体的概念。

【学生】完成课前任务

考勤

【教师】使用APP进行签到

【学生】班干部报请假人员及原因

问题导入

【教师】自我介绍，与学生简单互动

【学生】聆听、互动

【教师】讲一些涉及静力学方面的知识，并提出问题：

物体运动的根本原因是什么？比如人为什么能在地面上行走？你对力了解多少？

在静力学中，将研究以下三个问题。

（1）物体的受力分析：即分析某个物体共受几个力，以及每个力的大小、方向和作用点位置。

（2）力系的等效替换：为了研究一个复杂力系对物体的作用效应和力系的平衡条件，通常需要将复杂力系简化，即用一个最简单的力系来代替原有的复杂力系，并使其对物体的作用效应不变，这种简化方法称为力系的等效替换。若两个力系对物体的作用效应相同，则称二力系等效，或者称二力系为等效力系。在特殊情况下，如果一个力和一个力系等效，则称此力为此力系的合力，而力系中的各力均称为合力的分力。

（3）力系的平衡条件：即研究物体平衡时，作用在物体上的各力系所需满足的条件。

静力学在工程技术中有着广泛的应用。力系的平衡条件是工程中设计构件、结构和机器零件时进行静力学计算的基础。静力学将推导出各力系的平衡条件，建立平衡方程，并应用它来求解工程中的平衡问题。

【学生】聆听、记录、理解、思考回答

传授新知

【教师】通过学生的回答引入要讲的知识，展开力的概念讲解

一、力的概念

【教师】请学生结合教材，讨论力的概念，并随机邀请学生回答

【学生】思考、讨论、回答

【教师】结合学生回答，讲解力的相关知识

人们在日常生活和生产实践中，对力有许多感性认识。随着观察的不断深入，人们发现，力可以改变物体的运动状态。例如，原来静止的物体，在力的作用下，可以由静止开始运动；而原来运动的物体，在力的作用下，速度可以发生变化。人们的这些感性认识经过概括和总结，并提高到理性认识后，便形成了力的科学概念。

力是物体间的相互作用，在力学范围内，这种作用的效应是使被作用物体的运动状态发生变化，同时使该物体发生变形。其中，力使被作用物体的运动状态发生变化的效应称为运动效应，又称外效应；力使物体发生变形的效应称为变形效应，又称内效应。静力学仅限于研究刚体，不考虑物体的变形，故只涉及力的外效应，而不考虑力的内效应。

【师生互动】

【教师】请举例说明，生活中有关力的例子

【学生】思考、回答

【教师】总结点评学生的回答

力对物体的作用效应取决于三个要素，即力的大小、方向和作用点，简称力的三要素。

力是一个既有大小又有方向的物理量，所以力是矢量。如图1-1所示，该矢量的长度按一定比例尺表示力的大小；矢量的箭头表示力的方向；矢量的始点或终点表示力的作用点；矢量所在的直线（即直线mn）表示力的作用线。

图1-1

【注意】

【教师】教师强调注意以下问题：

书中矢量用加粗字母（如F，）表示，而力的大小用普通字母（如F，）表示，这两种符号代表的意义是不同的，初学者需要特别注意。

为了测定力的大小，必须确定力的单位。在国际单位制（SI制）中，力的单位为N或kN，其中请说一说，我国新能源汽车技术的优势。

【学生】聆听、思考、记忆

二、刚体的概念

【教师】请学生结合教材，讨论刚体的概念，并随机邀请学生回答

【学生】思考、讨论、回答

【教师】结合学生回答，讲解刚体的相关知识

刚体是指在任何情况下都不会变形的物体。这一特征表现为刚体内任意两点的距离永远保持不变。显然，刚体并不存在，它是人们在认识客观世界时，把实际物体抽象化