理论力学基础Word格式文档下载.docx
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授课时间
月日星期
课时
2
节次
教学目标
1、了解力的概念、力的作用与效应和力的表示;
2、掌握力的基本定律----两力平衡条件;
力的传递和等效替换;
力的平行四边形法则;
作用与反作用定律。
教法
指导法、讲练结合法
教具
教学课件
教学重点
力的表示;
两力平衡条件;
教学难点
力矢量;
刚体。
教
学
过
程
教学内容
教师活动
学生活动
【情景导学】
在工程实际中,常会设涉及了解机器的运动规律,分析机器零件破坏形式,校核机器零件承受破坏的能力等问题。
比如根据工作要求对起重绞车进行运动和功率计算;
分析轴、齿轮等零件工作时的受力情况等。
我们学习力学的目的就是解决这类问题。
引入新课
明确本节课学习任务
【自主学习】
1、什么是力?
你是怎样理解力的概念的?
2、力的作用方式是怎样的?
3、根据初中物理知识,说说力的作用效果有哪些,举例说明。
4、什么是刚体?
5、力的三要素是什么?
怎样表示力?
6、二力平衡的条件是什么?
公式表示为?
7、什么是力的传递性和等效替换?
8、力的平行四边形法则内容是什么?
9、作用力与反作用力有什么特点?
提出问题,指导学生自学
读课本,自主学习,了解力的概念、作用与效应和力的表示;
初步认识力的基本定律。
【合作学习】
活动一:
力的概念
1、力是物体间相互的机械作用。
2、力是一个物体对另一个物体的忌邪作用。
研究物体受力时,必须分清施力物体和受力物体。
3、力的作用方式:
直接的-----物体间点、面的接触作用
间接的-----“场”与物体的作用
4、按施力与否分类:
主动力,也称为载荷,如重力、风力等。
约束反力,限制物对研究物体的反作用力。
活动二:
力的作用效应
【引入】力是改变物体运动状态或使物体产生变形的原因。
力的作用效应分为:
1、运动效应----也称为外效应
改变物体的运动状态。
当研究物体的外效应时,通常将物体简化为刚体。
刚体是指在力的作用下不变形的物体,是一种力学模型。
2、变形效应----也称为内效应
使物体产生变形。
活动三:
力的表示法
1、力的大小、方向、作用点合称为力的三要素。
SI国际单位制中,力的单位是牛顿,简称牛,符号N。
力是矢量,称为力矢量,具有矢量特性,力的合成与分解满足矢量的运算法则。
(具有大小和方向的量成为矢量。
)
2、力的图示:
可以用一有向线段来表示。
线段的长度(按一定比例)表示力的大小;
线段末端的箭头表示力的指向;
线段始端或末端表示力的作用点。
活动四:
力的基本定律
1、两力平衡条件
作用在一个物体上的两力平衡,其必要和充分的条件是:
这两力的大小相等、方向相反而且作用在同一直线上。
(图2--1)
公式:
F1=-F2
简述:
“等大反向共线同体”
2、力的传递和等效替换
在作用于刚体的任何一个力系上,可以加上或减去任意的平衡力系,而并不改变原力系对刚体的作用效果。
作用在物体上的力,其作用点可沿着它的作用线任意移动,而不改变力对物体的作用效果。
(图2--2)
3、力的平行四边形法则
指作用在物体上同一点的两个力,可以合成为一个力,其作用线也通过该点,大小和方向由这两个已知力为边构成的平行四边形的对角线表示。
(图2--3)
F=F1+F2
4、作用与反作用定律
作用力与反作用力总是同时存在,且大小相等、方向相反,沿着同一直线。
(它们分别作用在两个物体上,不能抵消。
(图2--4)
F=-F'
“等大反向共线,两物体”
讲解力的概念,强调关键词“物体间”“相互的”。
结合实例,通过问答,讲解力的两个作用效应,介绍刚体的概念。
复习讲解力的图示法表示力的三要素。
重点强调“力矢量”。
讲授力的基本规律,注意强调关键词语和公式表示。
刚体的概念和力的平行四边形法则是难点,注意引导学生理解。
倾听,了解
力的概念,理解受力物体和施力物体,了解力的作用方式。
分析实例,回答。
深入了解力的作用效应。
回顾初中物理中力的相关知识,学会用力的图示法表示力。
学习,理解并掌握力的基本规律:
二力平衡条件;
力的等效替换;
作用力与反作用力。
【课堂小结】
1、力的概念
2、力的作用效应
3、力的表示
4、力的基本定律
小结本课
总结反思自己本节课收获。
【作业】
布置训练题
教学反思
1、了解力的概念、作用与效应和力的表示;
2、掌握力的基本定律;
3、了解约束和约束反力的概念;
4、掌握柔性约束、光滑面约束和光滑圆柱铰链约束;
5、了解材料力学的基本概念;
6、掌握轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、圆轴的扭转、直梁的弯曲以及组合变形与交变应力概念。
【任务二受力分析与受力图】
通过物理模型模拟构建的运动是工程机械中常用的方法。
对模型图进行受力分析并画出受力图是研究物体运动的基础。
介绍了几种约束和几种常见机座以及举例说明受力分析。
受力分析
了解约束和约束反力的概念;
掌握柔性约束、光滑面约束和光滑圆柱铰链约束;
了解常见支座的约束力模型。
讲授法
柔性约束、光滑面约束和光滑圆柱铰链约束。
约束反力的概念;
根据约束性质分析约束力。
通过物理模型模拟构件的运动是工程机械中常用的方法。
对模型进行受力分析并画出受力图是研究物体运动的基础。
如何进行物体的受力分析呢?
问题引入
1、什么叫约束?
什么是约束反力?
2、受力分析的重要内容是什么?
3、常见的约束模型有哪些?
它们各自的约束特点是什么?
怎样分析其受力情况?
4、什么叫支座?
常见的支座类型有?
怎样分析它们的受力情况?
读课本,自主学习,尝试解决问题
约束和约束反力
构件通常与周围物体紧密相连,它在载荷作用下的运动或运动趋势会受到周围物体的限制。
这些限制物称为该构件的约束。
1、约束对研究物体起限制作用的力称为约束反力。
2、根据约束性质分析约束力,是受力分析的重要内容。
常见的约束模型
1、柔性约束
缆索、工业带、链条都可以理想化为柔性约束,统称为柔索。
特点:
柔索产生的约束力沿着柔索方向,且只能是拉力。
【图2-5】
2、光滑面约束
两物体接触面处光滑无摩擦时,约束物体只能限制被约束物体沿接触面公法线方向的运动,而不限制沿接触面切线方向的运动。
约束反力方向沿着接触面的公法线方向,并指向被约束物体。
【图2-6】
3、光滑圆柱铰链约束
又称柱铰,或简称铰链。
铰链约束与被约束物体通过销钉连接。
被约束物体只能绕销钉转动。
约束反力通过圆孔中心,反力的大小和方向均不确定。
在平面问题中,通常用两个正交分解的未知分量Fx、Fy表示。
【图2-7】
应用:
汽车发动机的曲柄滑块机构中,连杆与活塞、连杆与曲柄的连接为中间铰链。
几种常见支座
构件与基础相连的部分称为支座。
1、辊轴支座【图2-9】
2、固定铰支座【图2-10】
3、固定端支座【图2-11】
讲授约束和约束反力的概念。
强调受力分析的主要内容。
结合实例讲解常见约束模型的受力特点,进行受力分析。
讲解常见支座,并将支座模型简化为常见约束类型。
辊轴支座-----光滑面约束;
固定铰支座-----光滑圆柱铰链约束;
固定端支座------光滑圆柱铰链约束+力偶。
了解约束和约束反力的概念。
仔细看图例,掌握柔性约束、光滑面约束和光滑圆柱铰链约束的特点,学会根据约束性质分析约束力。
结合图例,了解常见的支座,学会分析它们的受力。
1、约束反力
2、常见的约束模型及确定反力的方法
(1)柔性约束
拉力FT
(2)光滑面约束;
辊轴支座
FN
(3)光滑圆柱铰链约束;
固定铰支座
Fx、Fy
任务实施课教案
受力图
学会对模型图进行受力分析,画出受力图,研究物体的运动。
任务实施法
画构件模型的受力图。
为了清楚地表示物体的受力情况,将所研究的物体从周围物体中分离出来,即取脱离体或自由体。
引入
【知识探究】
在脱离体上画上全部的载荷和约束反力,这种简洁表明物体受力情况的图形称为物体的受力图。
作物体的受力图,有两点需要注意:
1、不要遗漏主动力和约束反力
2、要严格依据约束类型来画约束力
讲授受力图的概念及画图注意事项。
倾听,理解。
【任务实施】
例2-1画出凸轮机构推杆的受力图。
分析:
根据凸轮的旋转方向可知推杆在B、D两点与导槽接触,在E点与凸轮接触。
光滑面约束反力
例2-2分析起重支架的横梁CBD的受力情况。
B铰因相连的AB杆为二力杆,故RB为沿AB方向的拉力。
柔性约束
C为固定铰,Rc方向未明,故以一组正交分量Rcx、Rcy,表示。
固定铰链约束
重力G作用于D端。
主动力
例2-3试画杆AB的受力图。
杆AB受到的力有
(1)载荷F;
已知力
(2)支座B的反向力FB,方向垂直于支承面,且向上;
光滑面约束
(3)支座A的反力FAY和FAX。
固定铰支座
例2-4画出图中球的受力图。
球受到的力有,
(1)重力G;
(2)B端绳拉力的反力F;
(3)A点受地面光滑约束力FA。
例2-5曲柄滑块机构中滑块的受力图。
引导学生分析例题中研究物体的受力情况,指导学生根据约束类型画出约束反力。
应用所学知识,学习分析被研究物体的受力情况,正确画图。
【巩固练习】