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机械设计基础课程单元教学设计单元标题:轴向拉伸与压缩横截面 上内力的计算单兀教学学时2在整体设计中的位置第9次授课班级上课地点教 学 目 标能力目标知识目标素质目标1. 能辨认工程中常见的基本变形;2. 能使用截面法求解轴力;3. 能利用直接法求轴力;4. 能绘制杆件的轴力图;1. 认识工程中常见的四 种基本变形;2. 掌握拉伸与压缩变形 的受力和变形特点;3. 理解内力的概念;4. 掌握截面法求内力;5. 掌握直接法求轴力;6. 掌握轴力图;1、培养学生热爱本专业、爱 学、会学的思想意识。2、培养学生应用理论知识分 析和解决实际问题的能力;3、培养学生的团队合作意 识;4、培养学生仔细、认真、严 谨的工作态度。能力训练任务及案例任务:求拉压杆的轴力画轴力图; 案例1:截面法求一等直杆轴力 案例2:求作等直杆轴力图教 学 材 料1、教材2、使用多媒体辅助教学。单元教学进度步骤教学内容教学方法学生活动工具手段时间分配1复习、导入复习:静力学受力分析导入:静力求解不是我们的最终目的,工程 中的构件是否能安全可靠的工作、构件的尺 寸是否合理都是我们需要解决的问题,这节 课我们来分析构件的承载能力。工程中杆受力发生拉压变形如图示,画 出杆的轴力图提问讲授讨论回答黑板 课件 视频5分钟2设置情 景提出问 题问题探究问题引领听讲思考黑八、板、ppt5分钟3讲授新 知提供咨 询一. 概念1. 强度要求:强度是构件承受外力时抵抗 破坏的能力2. 刚度要求:刚度是构件承受外力时抵抗 变形的能力。3. 稳定性要求:稳定性是构件承受外力时 保持原有平衡状态的能力。4. 构件的承载能力:构件强度、刚度和稳 定性统称为构件的承载能力。5. 内力:当构件受到外力作用而变形 时,其内部各部分材料之间因相对位置发生 改变,从而引起相邻部分材料间因力图恢复 原有形状而产生的相互作用力,称为内力。二. 截面法用一假想的截面从要求内力处将杆件切开分成两段,取其中的任意一段为研究对象, 画出其受力图,利用平衡方程,求出内力。 其步骤可归结为下列四步:切、取、代、平三. 杆件的基本变形:讲授法 启发式 问题探究 讨论法 分数 激励听讲讨论回答黑八、板、ppt10分钟1.轴向拉伸和压缩2.剪切四.拉伸与压缩的受力与变形特点1.受力特点:杆件受到的力(或合力) 与其轴线重合。3讲授新 知提供咨 询2 .变形特点:杆件受到的力(或合力) 与其轴线重合时,发生的伸长或缩短变形。五.截面法求轴力1.轴力:与杆件的轴线重合的内力(用 Fn或N表示)2.截面法:用一假想的截面从要求内力处将杆件切开分成两段,取其中的任意一段为研究对 象,画出其受力图,利用平衡方程,求出内 力。其步骤可归结为下列四步:切、取、代、平如图(a)所示,用截面1-1假想地将杆件切开,取左(右)段为研究对象,受力图如图(b)(c)由刀X=0得 N-P=0所以N=P讲授法 启发式 问题探究 讨论法 分数 激励听讲讨论回答里八、板、ppt10分钟P p(Q)a3. 轴力的正负:轴力指向离开截面(拉力) 为正;轴力指向指向截面(压力)为负。4. 轴力图:将杆件的轴力随截面位置变 化的关系用一个图形来表示。5. 例题:3讲授新 知提供咨 询解:(1 )求1-1截面上的轴力为了显示1-1截面上的轴力,并使轴力成为作用 于研究对象上的外力,假想沿1-1截面将等直杆分为两部分,取其任一部分为研究对象。 现取左段为研究对象,其受力图如图(b )所示。列平衡方程E Fx =0 N F1 =0 解得N =F =10kN(2)求2-2截面的轴力 取2-2截面左段为研究对象,并画其受力图,如图5-3(c)所示。由平衡方程Z Fx =0N2F2 =0解得N2 = F1 F2 =35kN(3)求3-3截面的轴力 取3-3截面左段为研究对象,并画其受力图,如图5-3(d)所示。由平衡方程瓦 Fx =0N3 F1 F2 +F3 =0讲授法 启发式 问题探究 讨论法 分数 激励听讲讨论回答里八、板、ppt10分钟解得 N3 二 F1 F2 - F3 二 20kN任一截面上的轴力的数值等于该截面一侧 所有轴向外力的代数和,当外力的方向与该 截面正的轴力方向相反时取正,反之取负。即NF这就是计算轴力的直接法。3讲授新 知提供咨 询六.轴力图为了形象地表示轴力沿杆件轴线的变化 情况,常取平行于杆轴线的坐标表示杆横截 面的位置,垂直于杆轴线的坐标表示相应截 面上轴力的大小,正的轴力(拉力)画在横 轴上方,负的轴力(压力)画在横轴下方。 这样绘出的轴力沿杆轴线变化的图线,称为 轴力图。案例应用2作图示等直杆轴力图。讲授法 启发式 问题探究 讨论法 分数 激励听讲 讨论 回答黑八、板、ppt15分钟Alt営ACJm工伽(通丄创IIH曲解:首先用 面上的轴力。在杆 将杆件截开,并取/ 段上只有一个20 外力是沿轴线指向勺 这个向右的外力取一Nab =-20k同理可得Nbc =(Ncd =根据ab bc 画出轴力图,如图 知,Nmax发生在 值为30kN。3Q冃直接法求解出/ 件的AB段中丿 左段为研究对象 kN的外力,并一 假想截面的,故 负号,所以可得20+40 )kN 二-30kNCD段内轴力的5-4 (b )丿CD段内任意横kK忏件各横截 弔一假想截面 一。由于左 且这个向右的 在计算时= 20kN大小和符号, 所示。由图可賣截面上,其4任务分析分析杆的受力,制定解题方案一一利用 直接法求拉压杆截面上的轴力,画轴力图。启发诱导讨论5分钟5任务实施小组讨论、确定实施步骤,个体完成计 算。请部分同学到黑板上完成。启发、诱 导、个别 指导操作黑板纸本20分钟6点评1. 知识的掌握情况;2. 空间力系在平面上的投影;引导、归 纳展示、汇 报、听讲听讲 记录5分钟7效果对整个单元的知识学习与实际操练的各教师评价总结归纳记录3评价个环节进行评价,填写过程考核评价表学生评价评价分钟8布置作业课后习题、预习2分钟课后体会Slmndlong Poly technic College
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