理论力学基础.docx
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理论力学基础
《汽车机械基础项目教程》电子教案
【课题名称】
项目二金属力学性能
【教材版本】
宋晓松冉孟春主编。
21世纪汽车专业“十二五”规划新教材——汽车机械基础项目教程。
天津出版传媒集团，天津科学技术出版社，2014.03。
【知识目标】
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。
【任务一力学基础知识】
任务描述
在工程实际中，常会涉及了解机器的运动规律，分析机器零件破坏的形式，校核机器零件承受破坏的能力等问题。
如对于起重汽车的起重绞车，为了合理确定传动系统和合理选择电动机，就必须根据工作的要求对起重绞车进行运动和功率的计算；为了合理地确定轴、齿轮等零件的尺寸，就必须分析它们在工作时的受力情况，进行强度、刚度的计算。
学习力学的目的就是为解决这类问题提供必要的基础知识。
任务分析
主要介绍力的概念，力的作用与效应、力的表示以及力的基本定律。
新授课教案
课题
力的概念
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；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。
教学难点
力矢量；力的传递和等效替换；力的平行四边形法则；刚体。
教
学
过
程
教
学
过
程
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？
公式表示为？
9、作用力与反作用力有什么特点？
公式表示为？
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）
公式：
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）
公式：
F=－F＇
简述：
“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；力的平行四边形法则；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
《汽车机械基础项目教程》电子教案
【课题名称】
项目二金属力学性能
【教材版本】
宋晓松冉孟春主编。
21世纪汽车专业“十二五”规划新教材——汽车机械基础项目教程。
天津出版传媒集团，天津科学技术出版社，2014.03。
【知识目标】
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】
任务描述
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。
任务分析
介绍了几种约束和几种常见机座以及举例说明受力分析。
新授课教案
课题
受力分析
授课时间
月日星期
课时
节次
教学目标
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。
教法
讲授法
教具
教学课件
教学重点
柔性约束、光滑面约束和光滑圆柱铰链约束。
教学难点
约束反力的概念；根据约束性质分析约束力。
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教学内容
教师活动
学生活动
【情景导学】
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
明确本节课学习任务
【自主学习】
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？
提出问题，指导学生自学
读课本，自主学习，尝试解决问题
【合作学习】
活动一：
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。
活动二：
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。
特点：
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。
特点：
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。
活动三：
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。
【课堂小结】
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
小结本课
教学反思
任务实施课教案
课题
受力图
授课时间
月日星期
课时
节次
教学目标
学会对模型图进行受力分析，画出受力图，研究物体的运动。
教法
任务实施法
教具
教学课件
教学重点
画构件模型的受力图。
教学难点
画构件模型的受力图。
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教学内容
教师活动
学生活动
【情景导学】
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
明确本节课学习任务
【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。
分析：
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。
分析：
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。
分析：
球受到的力有，
（1）重力G；主动力
（2）B端绳拉力的反力F；
柔性约束
（3）A点受地面光滑约束力FA。
光滑面约束
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。
【课堂小结】
小结本课
【巩固练习】
教学反思
升级会员 