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柳州城市职业学院

教师教案本

课程名称建筑力学

教材名称建筑力学

教学班级10建筑工程技术1、5

教师姓名沈杰

所属系部经贸系

教研室房地产与建筑

使用时间2010/2011学年度下学期

课堂教案

任课教师：

沈杰

授课题目

绪论

授课时间

第1周星期一第1次课

授课时数

2

教学目标

与

教学要求

1、明确本课程的内容、任务及其要求。

2、了解力学的发展

3、了解学科分类

4、掌握静力学基本概念

教学重点

与

教学难点

1、静力学基本概念

2、刚体的概念

教学过程

教学内容及其教学思路

教学活动及其组织设计

开场白：

引言

【本节点睛】

——主讲教师的话

【本章点睛】

【讲授与训练】

绪论

一、工程力学的研究对象与基本任务

从土木工程建筑物的设计和施工，机械制造和运转，到卫星、飞船的发射和运行，都与工程力学密切相关，工程力学已渗透到一些非传统的应用领域，如体育运动、医学等。

工程力学本课程为《工程材料》、《土力学与地基基础》、《桥梁工程》、《地质路基》、《铁路轨道》等课程的学习打下基础。

一、什么是力学？

1、力学是研究物体机械运动规律的科学。

2、机械运动是指物体在空间的位置随时间的变化。

二、力学的发展

1、古代：

墨子、阿基米德

墨子

在二千四百多年前，墨子在生产、生活中对“力”现象的理解和研究成果，不仅与“牛顿力学”以及近代教材科学类似，而且其探微之处的贴切性、本质性，较牛顿力学规律却有过之。

阿基米德

　古希腊的阿基米德对杠杆平衡、物体重心位置、物体在水中受到的浮力等作了系统研究，确定它们的基本规律，初步奠定了静力学即平衡理论的基础。

2、近代：

牛顿、伽利略

牛顿

牛顿继承和发展前人的研究成果（特别是开普勒的行星运动三定律），提出物体运动三定律。

伽利略

　　伽利略在实验研究和理论分析的基础上，最早阐明自由落体运动的规律，提出加速度的概念。

3、现代：

量子力学（描述微观粒子运动规律）

是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科

三、什么是工程力学？

1、工程力学是以固体材料制成的构件和结构为研究对象的力学分支

学科。

结构——建筑物中承受荷载并起骨架作用的部分。

构件——结构中的单个部分。

结构和构件都是肉眼能分辨的，并且相对于地球静止或以速度小

于光速运动的宏观物体。

2、分类

①理论力学：

a、静力学：

研究力系或物体的平衡问题，不涉及物体运动状态改变；如工程建筑物。

若物体相对于地球静止或作匀速直线运动，则称物体处于平衡状态。

b、运动学：

研究物体如何运动，不讨论运动与受力的关系；如航天飞机、火箭。

c、动力学：

研究力与运动的关系。

如何提供加速度？

②材料力学：

研究构件在外力作用后发生变形时的承载能力问题，对实际工程中的构件做强度、刚度和稳定性等方面的计算。

工程结构和构件受力作用而丧失正常功能称为失效。

③结构力学：

研究杆件结构的内力、变形计算方法，结构的组成规律。

④弹性力学：

研究实体结构和薄壁结构的内力、变形计算方法。

3、工程力学的研究对象

①结构按几何观点分为：

杆件结构、薄壁结构、实体结构。

杆件

建筑结构中的梁、柱，机构结构中传动轴等

板（壳）

如：

楼板

实体如：

水坝

②结构按空间观点分为：

平面结构、空间结构。

工程力学研究平面杆件结构。

4、任务：

①对平衡状态的物体进行静力分析是工程力学的一项任务。

②研究物体运动时其位置变化的规律—轨迹、速度和加速度等，建立物体的运动状态的变化与作用于其上力之间的关系。

③研究构件的强度、刚度和稳定性问题，为构件选择合适的材料、确定合理的截面形状和尺寸提供计算方法和试验方法。

4、本课程的内容

①静力学

②材料力学

③结构力学

四、学习方法：

勤思考、多练习

§1-2工程力学中的力学模型与研究方法

一、力学模型

1、刚体：

在外力作用下，物体的形状和大小（尺寸）保持不变，而且内部各部分相对位置保持恒定（没有形变），这种理想物理模型。

2、刚体系：

由若干个刚体组成的系统。

3、变形体：

在任何外力作用下，变形不能忽略不计的物体。

二、研究方法：

1、理论分析

2、实验分析

3、计算机分析

第1章静力学基本概念

§1-1力和平衡的概念

一、力的概念：

1、力是物体之间相互的机械作用。

2、机械作用的效果：

使物体的运动状态或形状、大小发生改变。

3、力的三要素：

大小、方向〔包括方位和指向〕和作用点。

可用一带箭头的有向线段表示，长度表示大小，线段的方位和箭头的指向表示方向，线段的起点或终点表示力的作用点。

4、力的单位：

N或kN

5、力是矢量。

书中用黑体字母F表示矢量，细体字母F表示大小。

手写时用上方加一横线的细体字母表示矢量。

二、力系、等效力系、平衡力系、平衡条件

1、力系：

作用在物体上的一群力。

2、等效力系：

如果作用于物体上的一个力系，可以用另外一个力系所代替，而不改变原力系对物体所产生的运动效应，则这两个力系互为等效力系。

3、平衡力系：

作用在物体上，使物体处于平衡状态的力系。

4、平衡条件：

使物体处于平衡状态时，作用在物体上的力系所必须满足的条件。

【单元小结】

一、什么是力学？

二、什么是工程力学？

三、力学模型

四、力的概念

五、力系、等效力系、平衡力系、平衡条件

讲授

（1分钟）

讲授

（12分钟）

讲授与训练

（15分钟）

略讲（9分钟）

案例分析

（6-7分钟）

讲授

（40分钟）

详讲

对比分析

略讲

（3分钟）

课堂教案

任课教师：

沈杰

授课题目

静力学公理

授课时间

第1周星期五第2课

授课时数

2

教学目标

与

教学要求

掌握静力学公理及两个推理

教学重点

与

教学难点

1、静力学公理的内容

2、应用

教学过程

教学内容及其教学思路

教学活动及其组织设计

开场白：

引言

【本节点睛】

——主讲教师的话

1．2静力学公理

1、公理一：

二力平衡公理：

作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：

这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。

如图所示的刚体，说明F2的方向与Fl相反则刚体平衡。

二力等值、反向、共线是刚体平衡的必要与充分条件。

只有两个着力点而处于平衡的构件，称为二力构件。

当构件呈杆状时，则称为二力杆。

二力构件的受力特点是：

所受二力必沿其两作用点的连线。

二力平衡公理是作用于刚体上最简单的力系平衡时所必须满足的条件。

对于刚体，这个条件既必要又充分，但对非刚体（如柔索、链条、皮带等等），这个条件只是必要条件而不是充分条件。

如图3、a）所示，柔性绳受两个等值、反向、共线的拉力作用可平衡；而图3、b）示，绳受两个等值、反向、共线的压力就不能平衡。

由二力平衡公理的内涵与外延说明二力平衡公理适用于刚体，也可有条件的运用到非刚体（变形体）中，如图3a所示，而不是只适用刚体。

2、公理二：

加减平衡力系公理：

（力系简化的理论依据）

在作用着已知力系的刚体上，加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。

推论：

力的可传性原理：

（作用在刚体上的力是滑动矢量，同一刚体上）

作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移到刚体上任意一点，而不改变该力对刚体的作用效果。

（运动效应）

　　在外效应的讨论中，由实践人们有这样的体会，以等量的力在车后B点推和在车前A点拉车效果是一样的。

如图1a）、b）示。

即力沿作用线移动，不会改变力对物体的外效应。

如图2a示的变形杆AB，沿杆的轴线受到两个等值、反向的拉力作用，杆AB被拉长了，若把这两个力沿作用线分别移到了杆的另一端，如图2b示，杆AB被压短了。

这说明变形效应（内力效应）改变了。

因此，力的可传性原理只适用于刚体，而不适用于变形体。

3、公理三：

刚化公理

　 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化成刚体，则平衡状态保持不变。

   这个公理阐明了把变形体抽象成刚体模型的条件。

如柔性绳在等值、反向、共线的两个拉力作用下处于平衡状态（图3a示），此时可将柔性绳刚化成刚体（图3c示），而柔性绳在两个等值、反向、共线的压力作用下就不能平衡，这时就不能将其刚化成刚体。

4、公理四：

力的平行四边形公理：

作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。

合力也作用于该点上。

合力的大小和方向，用这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。

合力F等于力F1和F2的矢量和。

推论：

三力平衡汇交定理。

若作用于物体同一平面上的三个互不平行的力使物体平衡，则它们的作用线必汇交于一点。

这就是三力平衡汇交定理。

5、公理五：

作用与反作用公理：

两个物体间的作用力与反作用力总是成对出现，且大小相等，方向相反，沿着同一直线，分别作用在这两个物体上。

例如将重量为G的球放在桌面上，球对桌面有一作用力FN，桌面对球即有一反作用力FN，，前者作用于桌面上，而后者作用于球上，不是二力平衡。

如果再分析球的受力情况，可知球受到重力G和桌面施加的反作用力FN的作用，这两个力同时作用在球上，且等值、反向、共线，此二力是平衡力。

[课堂小结]：

一、公理一：

二力平衡公理：

二、公理二：

加减平衡力系公理

力的可传性原理

三、公理三：

刚化原理

四、公理四：

力的平行四边形公理、三力平衡汇交定理

五、公理五：

作用与反作用公理

讲授

（1分钟）

讲授

（12分钟）

讲授与训练

（15分钟）

略讲（9分钟）

案例分析

（6-7分钟）

讲授与训练

（40分钟）

详讲

对比分析

分析

详讲

单元小结

（2分钟）

参考资料：

教后小记：

课堂教案

任课教师：

沈杰

授课题目

距离测量与直线定向

授课时间

第7周

授课时数

2

教学目标

与

教学要求

1、掌握距离测量的一般方法；掌握直线定线的的概念。

2、掌握距离测量的一般方法

3、掌握直线定线的的概念

教学重点

与

教学难点

1、掌握距离