汽车机械基础教案第一篇工程力学.docx

1、汽车机械基础教案第一篇工程力学【课题】第一章 静力学基础【教材版本】张让莘.汽车机械基础.北京：高等教育出版社，2005【教学目标】1知识目标：通过本章内容的学习，明确力、平衡、刚体和约束等重要概念；掌握静力学四个公理及其推论所概括的力的基本性质；了解各种常见典型约束的性质，会正确表示典型约束的约束反力。2能力目标：通过讲解与练习，初步学会对物体进行受力分析的方法，能正确画出研究对象的受力图；通过学习逐步建立工程的观点。3情感目标：通过联系实际，激发学生学习力学的兴趣。【教学重点、难点】教学重点：力、刚体、平衡的概念；基本公理；受力分析及画受力图。教学难点：约束类型及约束反力分析；受力分析及画

2、受力图。【教学媒体及教学方法】教师可在课堂讲授或答疑时进行启发式教学、提问和引导，使学生掌握并深入理解基本内容。为了更好地提高教学质量，建议在教学过程中某些内容可以采用教具、模型、挂图、演示，实验，以及采用电化教学手段等。在条件许可的情况下，还可进行现场参观教学，使学生能将简单的实际问题与课程抽象模型相联系。如本章中在讲述铰链约束时，最好利用模型和教具进行演示，以增加学生的感性认识。本章重要的基本概念较多，并且这些概念在以后各章中要反复运用，所以应使学生加深理解。讲解的习题中，综合分析和较难的不宜过多，不宜过分强调工种专业，但可适当有所侧重。通过练习，让学生熟练掌握受力图的画法。【课时安排】3

3、课时（135分钟）【教学建议】教学中应使用教材（包括学习指导）、教具、模型、挂图。根据学生基本情况及课堂上的的总体反应，灵活使用不同的教学方法，加强和学生的互动，尤其联系工程实际使学生积极地参与到教学活动中来。【教学过程】一、导入（5分钟） 上中学时，在物理课中我们学习过力学，现在我们又来学习力学。但此力学非彼力学。介绍物理中学习过的力学与理论力学中的相同点与不同点。二、新授（120分钟）1力的概念（15分钟） 教师分析讲解：力是物体间相互的机械作用。 教师演示：以相互作用明显的，如轮滑、武术、射击等为例。2刚体的概念（5分钟）教师分析讲解：刚体，是指在任何力的作用下都不发生变形（或者说其内任

4、意两点间距离保持不变）的物体。学生复习：与质点比较。教师演示：后面将要学到的变形体。3平衡的概念（5分钟）教师分析讲解：物体的平衡是物体相对于地面处于静止或作匀速直线运动的状态。学生复习：平衡是相对的，而运动是绝对的。用哲学的观点分析问题。4静力学基本公理（25分钟）教师分析讲解：四个公理的内容、适用范围及推论，重点是应用。学生复习：联系实际。5约束与约束反力（30）教师分析讲解：四种约束的定义、简化表示、其约束反力的表示方法及一般求解方法。学生复习：进行对比，并进一步掌握约束反力的类型判断。6物体的受力分析和受力图（40）教师分析讲解：受力分析的定义，通过例题说明画受力图的步骤，特别是其注意

5、事项。学生练习：在黑板上做练习，互相纠错。三、课堂讨论及作业（10分钟）课堂讨论，教师可提出一些问题，如中学力学与理论力学的不同与相同点。也可由学生提出问题展开。在布置作业前，可简要总结本节课的内容。指出需要注意的问题，并可请学生根据所学内容，分析一些工程实际。作业学习指导中第一章后习题中：(一)填空题135、（二）选择题246、（三）判断题、(四)简答题13、(五) 作图题1（a） (c)、3（2）。【课题】第二章 平面汇交力系【教材版本】张让莘.汽车机械基础.北京：高等教育出版社，2005【教学目标】1知识目标：了解平面汇交力系合成的几何法及平衡的几何条件，能熟练计算力在坐标轴上的投影，掌

6、握合力投影定理，掌握平面汇交力系合成的解析法及平衡的解析条件。2能力目标：通过讲解与练习，具备运用平衡方程熟练求解简单的平面汇交力系平衡问题的能力。3情感目标：通过学习，使学生迅速进入到解决理论力学中最广泛的平衡问题中去，享受到成功的乐趣。【教学重点、难点】教学重点：合力投影定理及平面汇交力系平衡方程的应用。教学难点：平面汇交力系的合成与平衡几何法。【教学媒体及教学方法】本章很多内容是原理性方面的，如汇交二力合成的三角形法则（力多边形法则）、合力投影定理及平面汇交力系平衡的条件等，因此在课堂讲授或答疑时进行启发式教学、提问、引导和演示，使学生掌握并深入理解原理本质及适用条件，特别是注意事项。讲

7、解的习题应具有代表性，能够举一反三。【课时安排】2课时（90分钟）【教学建议】教学中应使用教材（包括学习指导）及挂图。根据学生基本情况及课堂上的的总体反应，灵活使用不同的教学方法，加强和学生的互动，尤其联系工程实际使学生能迅速接受解决平衡问题的思路与方法。【教学过程】一、导入（5分钟） 在学习了静力学基础知识及具备了画受力图的能力后，我们就可以进入到理论力学的重要内容-平衡问题的学习上来了。当然要解决平衡问题，首先要学习各种力系的合成。我们这一章就来学习平面汇交力系的合成与平衡。二、新授（75分钟）1力的合成（15分钟） 教师分析讲解：力的三角形法则及多边形法则。 学生复习：力的平行四边开公理

8、。2力在直角坐标轴上的投影（5分钟）教师分析讲解：投影概念、正负、表达式。学生复习：投影与分力的区别与联系，根据投影求力的方法。3合力投影定理（5分钟）教师分析讲解：合力在任一轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。4平面汇交力系合成的解析法（25分钟）教师分析讲解：平面汇交力系的解析法就是用力在坐标轴上的投影，计算合力的大小，确定合力的方向。5平面汇交力系平衡的解析法（25）教师分析讲解：平面汇交力系平衡的解析条件是：力系中所有各力在两个相互垂直的坐标轴上的投影的代数和都等于零。其平衡方程为：学生复习：画受力图、列方程、解方程组。学生练习：在黑板上做练习，互相纠错。三、课堂讨论及作业（

9、10分钟）课堂讨论，教师与学生之间或学生相互之间提出一些问题展开，如力在不同坐标轴上的投影、平衡方程的求解及答案。最后小结求解平面汇交力系平衡问题的一般方法步骤及注意事项。作业学习指导中第二章后习题中：(一)填空题12、（二）选择题、（三）判断题126、(四)简答题13、(五) 作图题23。【课题】第三章 力矩与平面力偶系【教材版本】张让莘.汽车机械基础.北京：高等教育出版社，2005【教学目标】1知识目标：明确力矩和力偶的概念，掌握力矩计算方法、合力矩定理及力矩平衡条件，掌握力偶的等效性质，了解平面力偶系的合成方法，掌握平面力偶系平衡条件，掌握力的平移定理。2能力目标：具备运用平衡方程熟练求

10、解力偶系平衡问题的能力。3情感目标：使学生从喜欢平面汇交力系平衡问题到喜欢所有平衡问题及其应用到的基本理论。【教学重点、难点】教学重点：力矩和力偶的概念、掌握平面力偶系平衡条件及应用。教学难点：力矩和力偶的概念、力的平移定理。【教学媒体及教学方法】使用教材第三章及相应的多媒体素材（如下图）。本章内容主要有三部分，对每一部分内容结合采用讲授法、课堂讨论及课堂练习等不同的教学方法。由于这些内容概念多、原理多、计算多，分析讲解一定要透彻，尤其是讲解例题时，要注意适用条件，求什么，选取哪个构件为研究对象，怎样画出正确的受力图，什么情况下采用什么平衡条件，最后求解要细心。【课时安排】2课时（90分钟）【

11、教学建议】教学中应使用教材（包括学习指导）。根据学生基本情况及课堂上的的总体反应，灵活使用不同的教学方法，加强和学生的互动，尤其联系工程实际使学生能迅速接受解决平衡问题的思路与方法。【教学过程】一、导入（5分钟） 上一章我们学习了平面汇交力系的合成与平衡，已经掌握了静力学中最基本的平衡问题，其步骤（师生可大声讲出来）。现在我们在此基础上，学习第二类平衡问题平面力偶系的平衡。首先学习两个概念：力矩及力偶。二、新授（120分钟）1力矩、力偶和力偶矩（15分钟） 教师分析讲解：力矩、力偶、力偶矩的概念和计算。包括大小、正负规定，特别是力偶的三要素及特性。 学生复习：选1、2名学生到黑板上画出力对点之

12、矩，标注力臂，写出其表达式；画出力偶，标注力偶臂，写出其表达式。其他学生根据教师提供的数据进行力矩和力偶矩的计算。2平面力偶系的合成与平衡条件（5分钟）教师分析讲解：平面力偶系合成的结果仍是一力偶。因此力偶系的合成，就是求力偶系的合力偶矩；平面力偶系平衡的必要与充分条件是：力偶系中所有各力偶矩的代数和等于零。学生复习：画受力图、列方程、解方程组。在黑板上做练习，互相纠错。3力的平移定理（5分钟）教师分析讲解：作用在刚体上的力，可以平移至刚体任一点，但必须附加一力偶，此附加力偶的矩，等于原力对新作用点的矩。学生复习：通过一些实例，利用画图学习附加力偶及其计算，在教师指导下避免出错，并理解其重要意

13、义。三、课堂讨论及作业（10分钟）课堂讨论，教师与学生之间或学生相互之间提出一些问题展开，如力的作用效果（区分平动与转动效果）、度量与力偶的作用效果与度量等。最后小结几个重要概念和计算及求解平面力偶系平衡问题的一般方法步骤及注意事项。作业学习指导中第三章后习题中：(一)填空题356、（二）选择题、（三）判断题、(四)简答题3、(五) 作图题13。【课题】平面任意力系【教材版本】张让莘.汽车机械基础.北京：高等教育出版社，2005【教学目标】1知识目标：了解平面任意力系向一点简化的方法、熟练掌握平面任意力系平衡条件及平衡方程的应用。2能力目标：具备熟练计算平面任意力系作用下简单物体平衡问题的能力

14、。3情感目标：由特殊到一般，对事物全面的认识，使学生有一种登泰山小天下之感。【教学重点、难点】教学重点：平面任意力系平衡条件及简单物体平衡。教学难点：平面任意力系平衡条件及简单物体平衡。【教学媒体及教学方法】使用教材第四章及相应的多媒体素材。本章内容有两部分，第一部分内容主要是理论推导，可采用讲授法、课堂讨论和练习法等教学方法。第二部分内容可采用讲授法及练习法。分析讲解一定要透彻，而在例题讲解时，每个步骤都要围绕所求选取研究对象，列相应方程。【课时安排】2课时（90分钟）【教学建议】教学中应使用教材（包括学习指导）。根据学生基本情况及课堂上的的总体反应，灵活使用不同的教学方法，加强和学生的互动

15、，尤其联系工程实际使学生能推广到解决每一类平衡问题的思路与方法。【教学过程】一、导入（5分钟） 前面我们已学习了两类平衡问题，可以说已经掌握了静力学中的平衡问题的解决方法及其步骤（师生可大声讲出来）。现在我们在此基础上，推广到一般平衡问题平面任意力系的平衡。二、新授（75分钟）1平面任意力系向一点简化（40分钟） 教师分析讲解：平面任意力系向任一点简化，其一般结果为作用在简化中心的一个力和一个力偶，这个力等于该力系的主矢作用于简化中心。这个力偶的矩等于该力系对于点的主矩。 学生复习：力的平移定理、主矩、主矢。2平面任意力系的平衡条件和平衡方程（35分钟）教师分析讲解：平面任意力系平衡的必要充分

16、条件是：力系的主矢和对于任一点的主矩都等于零。平衡方程为：学生复习：画受力图、列方程、解方程组。在黑板上做练习，互相纠错。三、课堂讨论及作业（10分钟）课堂讨论，教师与学生之间或学生相互之间提出一些问题展开，如平面任意力系的判断、简化中心的选取对计算的影响、主矩和主矢与原力系的等效性等。最后小结主矩、主矢和计算及求解平面任意力系平衡问题的一般方法步骤及注意事项。最后简单总结或比较几种平衡问题。作业 学习指导中第四章后习题中：(一)填空题12、（二）选择题、（三）判断题13、(四)简答题、(五) 计算题13。【课题】第五章 摩擦【教材版本】张让莘.汽车机械基础.北京：高等教育出版社，2005【教

17、学目标】1知识目标：了解滑动摩擦的概念,明确静滑动摩擦力、最大静滑动力和动滑动摩擦力的概念，理解滑动摩擦定律，理解摩擦角的基本概念和自锁现象，了解滚动摩擦的概念。2能力目标：具备解决考虑摩擦时简单物体平衡问题的能力。3情感目标：由抽象到具体，使学生对事物有一个全面的认识，使学生能把从书本上学到的东西更快地用到实际中去，能真正地解决工程实际问题。【教学重点、难点】教学重点：摩擦力概念和计算、滑动摩擦定律、考虑摩擦时的平衡。教学难点：摩擦角、自锁。【教学媒体及教学方法】使用教材第五章及相应的多媒体素材（如下图）。本章内容有四部分，第一、二部分内容主要是基本理论，可采用讲授法、课堂讨论等教学方法。第

18、三部分内容可采用讲授法、课堂讨论及练习法等教学方法。第四部分采用讲授法、课堂讨论等教学方法。在例题讲解时，可与不考虑摩擦时的平衡问题比较。【课时安排】2课时（90分钟）【教学建议】教学中应使用教材（包括学习指导）。根据学生基本情况及课堂上的的总体反应，灵活使用不同的教学方法，加强和学生的互动。在考虑摩擦时，使我们分析的问题更接近于真实的工程实际，我们的计算结果也更能反映工程实际。【教学过程】一、导入（5分钟） 前面我们已学习了两类平衡问题，可以说已经掌握了静力学中的平衡问题的解决方法及其步骤（师生可大声讲出来）。现在我们在此基础上，推广到一般平衡问题平面任意力系的平衡。二、新授（75分钟）1滑

19、动摩擦（20分钟） 教师分析讲解：滑动摩擦的概念、滑动摩擦定律、摩擦力计算。 学生复习：约束反力、三种情况下的摩擦力的比较及相应计算方法。2摩擦角、自锁（20分钟）教师分析讲解：摩擦角及自锁的概念、摩擦角与静摩擦系数的关系、自锁条件。学生复习：最大静摩擦力。3考虑摩擦时的平衡问题（25）教师分析讲解：平衡方程与前述几种力系的平衡方程相同，只是要增加摩擦力补充方程，方程个数与摩擦力个数相同。学生复习：临界与非临界平衡状态。4滚动摩擦概念（10）教师分析讲解：滚动摩擦、滚动摩擦力偶（矩）、滚动摩擦系数。学生复习：滚动摩擦的意义。三、课堂讨论及作业（10分钟）课堂讨论，教师与学生之间或学生相互之间提

20、出一些问题展开，如摩擦力是一种怎样特殊的约束反力、自锁正反两方面的应用、判断物体处于的平衡状态类型的方法等。小结求解考虑摩擦时物体平衡问题的一般方法步骤及注意事项，特别是其中列补充方程的方法。作业学习指导中第四章后习题中：(一)填空题14、（二）选择题、（三）判断题12、(四)简答题1、(五) 计算题。【课题】第六章 刚体定轴转动【教材版本】张让莘.汽车机械基础.北京：高等教育出版社，2005【教学目标】1知识目标：掌握定轴转动刚体角速度（转速）、角加速度、线速度的计算及它们之间的关系，了解转动惯量概念及转动动力学方程的意义，掌握功率、转速、转矩之间的定量关系，明确机械效率的概念。2能力目标：

21、使学生初步具备解决衡量机器性能的能力。3情感目标：从受力到做功到功率，按照认识事物的规律，使学生逐步深入到事物的本质，达到我们最终追求的目标认识自然，改造自然。【教学重点、难点】教学重点：角速度、线速度、转矩的功率。教学难点：转动动力学方程。【教学媒体及教学方法】使用教材第六章及相应的多媒体素材。本章内容有四部分，第一、四部分内容主要是基本概念及其计算，可采用讲授法、课堂练习等教学方法。第二、三部分内容是基本概念和基本理论，可采用讲授法、课堂讨论等教学方法。【课时安排】2课时（90分钟）【教学建议】教学中应使用教材（包括学习指导）。根据学生基本情况及课堂上的的总体反应，灵活使用不同的教学方法，

22、加强和学生的互动。本章是运动学及动力学的最基础知识，因此对有些概念一定要讲清楚，而对另外一些概念不可讲解太深，了解即可。【教学过程】一、导入（5分钟） 前面我们已学习了静力学的基本知识，且已经初步具备了解决平衡问题的能力。现在我们学习运动学及动力学的最基本知识。二、新授（75分钟）1角速度、转速和线速度（25分钟） 教师分析讲解：角速度、转速和线速度的概念及计算。 学生练习：角速度和线速度的计算。2转动惯量概念（15分钟）教师分析讲解：转动惯量是各个质点的质量与它离转轴距离的平方乘积的总和。3刚体变速转动和转动动力学方程（15）教师分析讲解：角加速度概念及计算、刚体绕定轴转动的动力学基本方程。

23、学生复习：主动力矩与阻力矩。4转矩的功率、机械效率（20）教师分析讲解：功率的概念及其与转速和转矩之间的关系、机械效率的概念及计算。学生复习：角速度、力矩和力偶。三、课堂讨论及作业（10分钟）课堂讨论，教师与学生之间或学生相互之间提出一些问题展开，主要是一些量的关系，如角速度与线速度的关系（或角量与线量的关系），均质物体与非均质物体对质心轴的转动惯量，转矩、转速与功率之间的关系等。小结求解几个量的大小的方法及比较它们之间的换算关系。作业学习指导中第六章后习题中：(一)填空题2347、（二）选择题、（三）判断题、(四)简答题2、(五) 计算题。【课题】第七章 材料力学的基本概念【教材版本】张让莘

24、.汽车机械基础.北京：高等教育出版社，2005【教学目标】1知识目标：了解材料力学的任务，初步建立强度、刚度和稳定性的概念，了解变形固体、弹性和塑性变形概念及三个假设，初步了解构件拉伸（压缩）、剪切、扭转和弯曲四种基本变形的形式和特征。2能力目标：使学生初步具备把问题进行抽象、得到其理想模型的能力。3情感目标：研究对象由刚体变为变形固体，研究思路及方法也要跟上这种变化。【教学重点、难点】教学重点：强度、刚度和稳定性的概念，构件拉伸（压缩）、剪切、扭转和弯曲四种基本变形的形式和特征。教学难点：连续均匀性假设、各向同性假设和小变形假设。【教学媒体及教学方法】使用教材第七章第一节及相应的多媒体素材（

25、如下图）。本节内容有四部分，可采用讲授法、课堂讨论等教学方法。【课时安排】1课时（45分钟）【教学建议】教学中应使用教材（包括学习指导）。根据学生基本情况及课堂上的的总体反应，灵活使用不同的教学方法，加强和学生的互动。本章是材料力学的基础知识，因此对概念一定要讲清楚。【教学过程】一、导入（5分钟） 前面我们学习了静力学，且已经初步具备了解决静力学问题，主要是平衡问题的能力。现在我们学习材料力学的最基本知识。二、新授（75分钟）1材料力学的任务（6分钟） 教师分析讲解：强度、刚度和稳定性的概念，材料力学的任务。 2变形固体与基本假设（5分钟）教师分析讲解：变形固体，连续均匀性假设、各向同性假设和

26、小变形假设。学生复习：研究分析问题的重要方法科学抽象。3弹性和塑性变形（4）教师分析讲解：弹性和塑性变形概念，完全弹性体，弹塑性体。4杆件变形的基本形式（15）教师分析讲解：杆的概念，四种基本变形的形式和特征。三、课堂讨论及作业（10分钟）课堂讨论，教师与学生之间或学生相互之间提出一些问题展开，象如何解决强度、刚度、稳定性与经济性之间的矛盾，变形固体与刚体的比较等。【课题】拉伸和压缩【教材版本】张让莘.汽车机械基础.北京：高等教育出版社，2005【教学目标】1知识目标：建立内力概念，学会用截面法求轴力；建立应力概念，掌握轴向拉伸（压缩）时横截面上正应力的分布规律及计算方法，建立变形、应力和抗拉

27、（压）刚度的概念，掌握轴向拉压时的虎克定理及应用范围，了解塑性材料和脆性材料的力学性能，熟练掌握拉伸与压缩强度计算的基本方法。2能力目标：使学生初步具备进行拉伸与压缩强度计算的能力。3情感目标：通过学习，使学生能够学到判断机械或结构能否正常工作，比仅仅计算出它的受力更有成就感。【教学重点、难点】教学重点：内力（轴力）、截面法、应力概念，虎克定律，拉伸与压缩强度计算。教学难点：截面法、应力分布规律，拉伸与压缩强度计算。【教学媒体及教学方法】使用教材第七章第二节及相应的多媒体素材（如下图）。本节内容可采用讲授法、演示法、练习法和课堂讨论等教学方法。【课时安排】3课时（135分钟）【教学建议】教学中

28、应使用教材（包括学习指导）。根据学生基本情况及课堂上的的总体反应，灵活使用不同的教学方法，加强和学生的互动。本节是材料力学的第一种基本变形，很多概念方法是本章的基础，应使学生熟练掌握。【教学过程】一、导入（5分钟） 前面我们了解了材料力学这门课程，了解了杆件的四种基本变形。这一节我们就学习其中的第一种基本变形杆件的拉伸与压缩。二、新授（75分钟）1拉伸与压缩的概念（10分钟） 教师分析讲解：通过实例简化得到其计算简图，总结出其受力特征。 2拉伸与压缩应力（65分钟）教师分析讲解：内力和截面法，用截面法求解内力的步骤，截面上的正应力，拉伸（压缩）变形与虎克定律。虎克定律内容：或 =学生复习：求解

29、约束反力、画受力图。学生练习：求解内力、变形、应力。3拉伸（压缩）时材料的机械性能（20）教师演示：拉伸试验。教师分析讲解：塑性材料的拉伸试验的四个阶段及相应强度指标，脆性材料与塑性材料的比较。4拉伸（压缩）时的强度计算（25）教师分析讲解：许用应力与安全系数，拉伸（压缩）强度条件及其能解决的三类问题。强度条件：学生练习：拉伸（压缩）强度计算。三、课堂讨论及作业（10分钟）课堂讨论，教师与学生之间或学生相互之间提出一些问题展开，如内力与外力的关系，截面法的实质，内力与应力的关系，胡克定律的适用范围，强度计算的结果分析等。作业学习指导中第七章后习题中：(一)填空题348911、（二）选择题1、

30、(四)简答题456、（五）计算题124。【课题】剪切和挤压【教材版本】张让莘.汽车机械基础.北京：高等教育出版社，2005【教学目标】1知识目标：了解剪切与挤压概念及剪切与挤压的强度条件。2能力目标：使学生具备进行剪切与挤压实用计算的能力。3情感目标：通过学习，使学生能够感到又掌握一种强度计算的成就感。【教学重点、难点】教学重点：剪切与挤压强度计算。教学难点：剪切与挤压强度计算中剪切面与挤压面的计算。【教学媒体及教学方法】使用教材第七章第三节及相应的多媒体素材（如下图）。本节内容可采用讲授法、演示法、练习法和课堂讨论等教学方法。【课时安排】2课时（90分钟）【教学建议】教学中应使用教材（包括学习指导）。根据学生基本情况及课堂上的的总体反应，灵活使用不同的教学方法，加强和学生的互动。本节是材料力学的第二种基本变形，教学方法可基本参照拉伸与压缩变形的教学方法。【教学过程】一、导入（5分钟） 前面我们学习了第一种基本变形杆件的拉伸与压缩。其强度计算步骤有三步（师生一同复习）。现在我们学习第二种基本变形剪切与挤压变形。二、新授（80分钟）1剪切的概念及实用计算（40分钟） 教师分析讲解：剪切变形的概念，剪