建筑力学 第一章 力和受力图 教案.docx
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建筑力学第一章力和受力图教案
第一章力和受力图
课题:
第一节力的基本知识和静力学公理
[教学目标]
一、知识目标:
1、力的概念。
2、掌握力的三要素,静力学公理
3、理解力的图示法。
二、能力目标:
通过对力的概念和静力学公理的理解,灵活的将静力学公理应用到现实生活中,提高学生的比较、分析、理解应用能力。
三、素质目标:
培养学生比较、分析、理解应用能力,培养学生务实、脚踏实地精神。
[教学重点]
1、力的概念。
2、静力学公理。
[难点分析]
二力平衡公理,加减平衡力系公理。
[学生分析]
力的概念和静力学公理较好理解,学生较容易接受
[辅助教学手段]
分析、讨论和比较现实中应用了静力学公理的例子
[课时安排]
2课时
[教学内容]新课讲解
一、力的概念
从日常生活中的现象引入主题:
力的概念—力是物体间的相互作用,任何力都是成对出现的,力引起物体的运动状态发生变化或使物体产生变形。
二、力的三要素和力的图示法
1、三要素
内容:
大小、方向、作用点(各自的概念及单位)
原因:
为什么这三者是力的三要素?
因为这三个任何其中一个改变都会改变力的作用效果。
2、图示法
矢量定义:
既有大小,又有方向。
图示法:
带箭头的线段(与力的三要素一一对应)
图示法力的三要素
线段的长度大小
线段的起点或终点作用点
箭头的方向方向
做两个例题,要求掌握力的图示法。
三、平衡的概念
力系;
平衡力系;
平衡条件
平衡状态:
静止状态或匀速直线运动状态。
四、四个静力学公理
1、二力平衡公理
作用在同一物体上的两个力,使该物体处于平衡状态的充要条件:
两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
2、加减平衡力系公理
在作用在某物体的力系中,加入或减去一个平衡力系,并不改变原力系对物体的作用效果。
3、作用与反作用公理
两个物体间的作用力和反作用力总是同时存在,它们大小相等,方向相反,沿同一直线,分别作用在两个物体上。
图示:
作用力与反作用力和二力平衡的区别
作用力与反作用力:
两个不同的物体上
二力平衡:
同一个物体上
4、平行四边形法则
作用于物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力,合力的作用点也在该点,合力的大小和方向用两分力为邻边所构成的平行四边形的对角线表示。
课题:
第二节约束与约束反力
[教学目标]
一、知识目标:
1、约束与约束反力的概念。
2、几种常见的约束及其反力。
3、掌握工程实例在力学中的简化模型。
二、能力目标:
通过对约束与约束反力的概念的理解,灵活的将此概念应用到工程实例中
三、素质目标:
培养学生比较、分析、理解应用能力,培养学生务实、脚踏实地精神。
[教学重点]
1、约束与约束反力的概念。
2、几种常见的约束及其反力。
[难点分析]
熟练掌握对比分析几种常见的约束及其反力
[学生分析]
概念较抽象难理解,建议应用工程实例将抽象的概念形象化,并将此节内容与第3节融会贯通。
[辅助教学手段]
讨论约束与约束反力的工程实例。
教室的结构就是一活生生的工程实例,另外通过多媒体放一些学生熟悉的支撑形式,并加以分析讨论。
[课时安排]
2课时
[教学内容]新课讲解
第二节约束与约束反力
一、约束和约束反力的概念
从日常生活中的例子引入:
自由体、非自由体的概念及举例;
约束、约束反力的定义:
阻碍非自由体运动的限制物——约束。
约束对被约束物体运动的阻碍作用——约束反力。
二、常见的约束及其反力
1、柔体约束
从工程实例引入概念
特点:
只能承受拉力,不能承受压力。
从方向和作用点分析约束反力
2、光滑接触面约束
从工程实例引入概念
特点:
只能限制物体沿着光滑面的公法线并指向光滑面的运动
从方向和作用点分析约束反力
3、可动铰支座
从工程实例引入支座、可动铰支座的概念
特点:
只能限制构件沿垂直于支承面方向的移动
从方向和作用点分析约束反力
计算简图
4、固定铰支座
从工程实例引入固定铰支座的概念
特点:
从方向和作用点分析约束反力
强调:
大小方向未知;顺便计算简图:
5.固定端支座
从工程实例引入固定端支座的概念
特点:
从方向和作用点分析约束反力;顺便引出计算简图:
6、二力杆
特点:
两端受力,中间不受力。
判断要点:
自重不计;只在杆端受力;中间任何位置不受力;力只沿杆轴线。
课题:
第三节受力图
(一)
[教学目标]
一、知识目标:
单个物体的受力图。
二、能力目标:
灵活的画出工程实例中单个物体的受力图
三、素质目标:
画受力图是结构分析的基础,通过画受力图培养学生认真仔细分析全面的好习惯。
[教学重点]
单个物体的受力图。
[难点分析]
全面准确的画出单个物体的受力图
[学生分析]
此节为本章重点,完整的绘图对学生而言比较难,建议增加课时加强练习。
[辅助教学手段]
通过工程实例及通过多媒体放一些学生熟悉的支撑形式,并加以分析讨论。
[课时安排]
2课时
[教学内容]新课讲解
第三节受力图
(一)
一、单个物体的受力图
清晰两个概念:
系统和分离体
系统:
几个物体或构件相互联系。
分离体:
从系统中分离出来的研究对象。
在画受力图时,需明确:
研究对象(对象是唯一的)
研究对象的约束:
和研究对象有联系的物体
约束性质。
受力图的一般画法:
研究物体的简图
已知的主动力
相应的约束反力。
难点提示:
画受力图时一定要画全所有的约束。
必须注意,约束反力的方向一定要和被接触的约束的类型相对应,不可根据主动力的方向来简单推断。
习题:
讲授教材P11-P12的例1-1、1-2、1-3,让学生深刻体会画单个物体受力图的步骤和要点。
例1-1:
图例1-1重为G的球,用绳索系住并靠在光滑的斜面上,画出球的受力图。
例1-1
例1-2:
图例1-2中梯子AB重G,在C处用绳索CD拉住,A、B处分别搁在光滑的墙及地面上。
画出梯子的受力图。
=
例1-2
例1-3:
梁AB的自重不计,其支承及受力情况如图例1-3,画出梁的受力图。
例1-3
习题课
P18的8
P19的1-3
1-4
1-5
1-6
P20的1-8
重点讲(b)、(c)、(d)、(e)
学生提问
重点提示:
判断二力杆。
判断约束的类型及会画相应的约束反力。
课题:
第三节受力图
(二)
[教学目标]
一、知识目标:
物体系统的受力图。
二、能力目标:
灵活的画出工程实例中物体系统的受力图
三、素质目标:
画受力图是结构分析的基础,通过画受力图培养学生认真仔细,分析全面的好习惯。
[教学重点]
物体系统的受力图。
[难点分析]
全面准确的画出物体系统的受力图
[学生分析]
此节为本章重点及难点,学生掌握起来比较困难,建议增加课时加强练习。
[辅助教学手段]
通过工程实例及通过多媒体放一些学生熟悉的支撑形式,并加以分析讨论。
[课时安排]
2课时
[教学内容]新课讲解
第三节受力图
(二)
二、物体系统的受力图
物体系统受力图与单个物体受力图的异同:
区别只在于所取的研究对象是由两个或两个以上的物体联系在一起的物体系统。
把物体系统看成一个整体。
系统由构件
构件之间的相互连接组成。
画系统受力图的步骤:
确定系统的范围
已知的主动力
相应的约束反力。
强调:
一定要能明确系统的范围,这是正确画系统受力图的基础。
一定要分清楚哪些力是内力,哪些力是外力。
讲解例1-4、1-5、1-6中系统的受力图:
例1-4:
梁AB和CD用铰链C连接,并支承在三个支座上,A处为固定铰支座,B、D处为可动铰支座,受已知力P的作用,画出梁AC、CD及整梁AD的受力图。
图例1-4
例1-5:
由横杆AB和斜杆BC构成的支架,在横杆上D处放置了一个重为G的重物。
不计各杆的自重并假定重物与横杆间为光滑接触。
画出重物、斜杆EC、横梁AB及整个支架体系的受力图。
图例1-5
例1-6:
三铰拱ACB受已知力P的作用,如不计较拱的自重,画出AC、BC和整体的受力图。
图例1-6
三、物体系统中某一单个物体的受力图
当需要画出物体系统中某一单个物体的受力图时,需把它从系统中分离出来,并须加上相应的约束反力。
复习作用力与反作用力公理:
两个物体间的作用力和反作用力总是同时存在,它们大小相等,方向相反,沿同一直线,分别作用在两个物体上。
四、总结画受力图的步骤和要领
引导学生看书P15、回忆做例题的步骤
课题:
第四节荷载
[教学目标]
四、知识目标:
掌握荷载的分类及荷载的简单计算
五、能力目标:
清晰各种荷载的特征
六、素质目标:
认真仔细,灵活应用
[教学重点]
荷载的分类
[难点分析]
分布荷载的分类及计算
[学生分析]
此节内容较为简单,学生掌握起来比较容易。
[辅助教学手段]
通过举活及工程中的实例加深学生对荷载的认识,通过提问、讨论帮助学生掌握知识
[课时安排]
2课时
[教学内容]新课讲解
第四节荷载
复习荷载的定义及一些与建筑力学相关的概念(部分概念在此节补充)
荷载:
在工程中习惯将这些主动作用在建筑物上的力叫做荷载
结构:
在建筑物中承受荷载、传递荷载起骨架作用的部分叫做结构。
例如:
墙、梁、板、柱
力与结构的关系:
(1)结构承受了哪些力
(2)力的大小
(3)结构能承受多大的力?
承载能力
承载能力:
结构或构件的强度、刚度和稳定性
强度:
指构件或结构抵抗受力破坏的能力,构件或结构能安全承受荷载而不破坏,认为是满足强度要求。
刚度:
是构件或结构受力后抵抗变形的能力。
(在一定外力作用下,变形大的构件刚度小)
稳定性:
工程上把构件受力后保持其原有的平衡状态的能力叫做稳定性
提高承载能力的方法:
横截面形状、各构件之间的连接方式、结构形式。
一、荷载的分类
1.按作用性质分为:
静荷载和动荷载
对实际生活中接触到的荷载分类:
物体的自重——静荷载
地震荷载、动力机械产生的荷载——动荷载
提出概念:
静荷载:
缓慢地、逐步地加到结构上的荷载。
动荷载:
力的三要素任一项随时间迅速变化的荷载。
计算中的取值:
动荷载通常是将原荷载乘动力系数,作为静荷载简化计算的。
2.按作用时间分为:
恒载和活载
对实际生活中接触到的荷载分类:
物体的自重——恒载
风荷载、雪荷载——活载
提出概念:
恒载:
长期作用在结构上的不变的荷载。
活载:
施工和使用期间可能作用在结构上的可变荷载。
3.按作用范围分为:
集中荷载和分布荷载
对实际生活中接触到的荷载分类:
次梁对主梁的压力——集中荷载
风荷载、雪荷载——分布荷载
提出概念:
集中荷载:
荷载作用在结构上的面积与结构的尺寸相比很小。
分布荷载:
荷载连续作用在结构上。
知识点:
分布荷载可分为均布荷载、非均布荷载,还可分为体荷载、面荷载和线荷载
(对三者的概念、单位及均布面荷载向线荷载转化要掌握)
二、均布面荷载化为均布线荷载的计算
均布线荷载=均布面荷载*受荷宽度(
)
三、小结本章内容
1、力的基本知识
2、静力学公理
3、常见类型的约束
4、受力分析
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- 建筑力学 第一章 力和受力图 教案 建筑 力学 力图