《杆件的四种基本变形及组合变形、直杆轴向拉、压横截面上的内力》教学设计

《杆件的四种基本变形及组合变形、直杆轴向拉、压横截面上的内力》教学设计土木工程力学基础》（高教版）土木工程力学基础》（高教版）杆件的四种基本变形及组合变形、直杆轴向拉、压横截面上的内力》教学设计3・1杆件四种基本

变形及组合变形教学时间2课时知识与

技能认识杆件的基本变形和组合变形;教学目标教学重点教学难点过程与

方法情感、态度、价值观通过分析工程实例、生活实例中的受力及变形掌握杆件的基本变形的受力及变形特点；通过分析工程结构中的受力及变形并口头描述，培养归纳、总结、语言表达的能力；1、杆件的基本变形受力特点、变形特点;1、杆件力学模型的理解2、杆件四种基本变形的区分教学内容及其过程学生活丨教师导动一、引入让同学通过引手拉弹簧弹簧会发生什么来回答导学生变化？小朋友双臂吊在单杠弹簧、回答问上，人双手撑地倒立起来，胳膊的题，引出胳膊都有什么样的感觉，胳受力和物体在膊的形状有改变吗？形状改力的作二、导学提纲变。用下变3・1杆件四种基本变形及组形是客合变形观存在1.杆件是指其纵向长度的,进入远大于横向尺寸的构件，轴课题。线是直线的杆件称为直杆。2.轴向拉伸和压缩受力当有学特点是直杆的两端沿杆轴线生问到，方向作用一对大小相等、方或严件向相反的力；变形特点是在兴际的外力作用下产生杆轴线方向1、自主学生可的伸长或缩短。学习适当介3.产生轴向拉伸变形的自学教绍如下杆件，其当作用力背离杆端材、自关系：时，作用力是拉力（图a）；主完成

产生轴向压缩变形的杆件，其作用力指向杆端，作用力是压力，（图b）。IID4.剪切变形的受力特点是作用在构件上的横向外力大小相等、方向相反、作用线平行且距离很近。IIDIIDIIJ15・剪切变形的变形特点是介于两横向力之间的各截面沿外力作用方向发生相对错动。IIDIIJ1IID—6.剪切面是指两横向力之间的横截面，破坏常在剪切面上发生。IID导学提纲，记录疑点或无法解决的问题，为交流作备。组内交流在小组长的组织下，有序开展交流2、1、布置前置作业课前精心预设前置作业，（由导学提纲、探究与感悟组成）组织学生自主学习。7.扭转变形的受力特点：在垂直于杆轴线的平面内，作用有大小相等、转向导学提纲，记录疑点或无法解决的问题，为交流作备。组内交流在小组长的组织下，有序开展交流2、1、布置前置作业课前精心预设前置作业，（由导学提纲、探究与感悟组成）组织学生自主学习。相反的一对力偶。与探8.扭转变形的变形特讨，共点：各横截面绕杆轴线发生同解决相对转动。存在的97＞转角是指任意两个问题，横截面间的相对转角，用表并整理^示。交流的10.弯曲变形的受力特结果。2、巡视点：杆件受到通过杆轴线平导学面内的力偶作用，或受到垂巡视课直于杆轴线的横向力作用堂,了解11.弯曲变形的变形特情况，对点：杆件的轴线将由直线变问题与成曲线。疑点积12.以弯曲变形为主要极引导，变形的构件称为受弯构件，适时点梁是最常见的受弯构件之拨。对学。困生积13.画受力简图时，受弯极鼓励，的杆件常用其轴线代替.并适度14.组合变形是指由两3、小组助学。种或两种以上基本变形组合展示

而成的变形。各组依15.斜弯曲的受力特点：次对交外力的作用平面通过梁轴，流的结但不与梁的纵向对称面重果进行合。展示，16.斜弯曲的变形特点：并对各由两个相互垂直的平面弯曲组的展组合而成，梁变形后的轴线示作出就不在外力作用平面内。补充或17•受力特点：作用在直评价。杆上的外力作用线与杆轴平行而不重合。偏心压缩的变形特点：由轴向压缩和弯曲变形组合而成。弯扭组合变形的受力特点：在杆件上作用有与杆轴垂直的外力，同时在垂直于杆轴线的平面内，作用有力偶。弯扭组合变形的变4、自我形特点：由弯曲变形和扭转检测

变形组合而成。独立完3.2直杆轴向拉、压横截成，学面上的内力困生可1.内力是指由外力（或在同学外部因素）引起的杆件内各助学下部分间相互的作用力。完成。3、点评2.轴力是指在轴向拉与精讲（压）杆中横截面中的内力。对各组3.当杆件受拉而伸长讨论进时，轴力Fn或F｝背离截面，行点评，轴力取正号，反之取负号。对重点、4.瓷制轴力图时用平行难点进于杆轴线的坐标（x轴）表示行精讲，横截面的位置，垂直的坐标（y轴）表示横截面的轴力，关键是建立解按选定的比例尺把正轴力画题思路。在轴的上方，负轴力画在轴的下方。三、教师精讲根据约复习受3・1杆件四种基本变形及组束类型力图的合变形分析受相关知1.轴向拉伸和压缩力、绘识，随时【工程实例】工程中有很多杆件受轴向力作用而产生拉伸或压缩变形。例如图a所示三角架，杆AB受拉，杆CB受压；图b中的立柱则是轴向压缩的实例。还如,起吊构件的钢索，斜拉桥的钢丝束，桥墩等都是轴向拉伸（压缩）的实例。制受力I注意前图。后知识

点的联2.剪切【工程实例】如图a所示为一个铆钉连接的简图。钢板在拉力F的作用下使铆IIJ1用力的（图b）,这时，铆钉的上、下两部分将发生水平方向的相互错动（图c）。当拉力很大时，铆钉将沿水平截面被剪断，这种破坏形式称为剪切破坏。IDlie描述作用在改锥、方向盘上的力。同时，锻炼学生的表述能力。3.扭转用改锥拧螺钉时，在改锥柄上手指的作用力构成了一个力偶，螺钉的阻力在改锥的刀口上构成了一个方向相反的力偶，这两个力偶都作用在垂直于杆轴的平面内，就使改锥产生了扭转变形，如图a所示。

时转向向器在轴AB的两端受到了一对大小相i—ib）。当驾驶员转动方向盘时,相当于在转向轴A端施加了一个力偶，与此轴的B端受到了来时转向向器在轴AB的两端受到了一对大小相i—i>jLz偶。等、转向相反的力偶作用，

使转向轴发生了扭转变形。扭转角的概念，如图4.弯曲【试一试】两手支撑一把长尺子，中间放一重物，尺子会发生怎样的变形呢？纵向对称面：梁的横截面多为矩形、工字形、T形等（图）它们都有一根竖向对称轴，这根对称轴与梁轴线所构成的平面称为纵向对称面。用重合的弯平面弯曲：梁的弯曲平面与外曲。用重合的弯3.2直杆轴向拉、压横截面上的内力1.内力的概念

2.轴力的计算（1）轴力为了显示并计算杆件的内力，通常采用截面法。假设用一个截面m-m（图a）将杆件“切”成左右两部分,取左边部分为研究对象（图b）,要保持这部分与原来杆件一样处于平衡状态，就必须在被切开处加上杆的内力fn，这个内力fn就是右部分对左部分的作用力。在轴向拉（压）杆中横截面中的内力称为轴力。由于直杆整体是平衡的，左部分也是平衡的，对这部分建立平衡方程：由2F=0F-F=0xNfn=F若取右部分为研究对象，则可得2Fx二0F-FN=0fn=f重点指出：“背离”、“指向”是对所求截面而言。

可以看出，取任一部分为研究对象，都可以得到相同的结果，其实Fn与Fj是一对作用力与反作用力，其重点指数值必然相等。出：（1）根据什么划段：力的作用点；⑵Cb)5)为何分为AC,CB两段：在（2）轴力正负号规定AC段（3）轴力的计算一一简(或CB捷计算法：段）内任杆件横截面上的轴力，意截面等于该截面侧所有轴向外的计算力的代数和，即结果相F=工FN外同。可根据学生情况采用不同形式：⑴直接分析受力可根据学生情况采用不同形式：⑴直接分析受力（作用点、方向）；（2）教师给出受力分析,让学生判断即F=F—F式中：外力背离所求截面时取正值，外力指向所求截面时取负值。注意：轴力的计算结果为正值时，是指轴力指向背离截面。3.轴力图如图所示，一个等截面直杆，受力F]=6kN，F2=9kN，F3=3kN的作用，试计算各段的轴力并绘制轴力图。解:（1）根据各力的作用点将杆件分为AC,CB两

段，分别计算各段的轴力(2)用简捷计算法计算轴力根据FFFAC段芮取向任意截面1-1,向左看：对错F二F二6KN对错N11CB段内取任意截面2-2,向左看：F=F-F=6-9=-3KNN212(3)画轴力图(图b)四、练一练5、反思提高通过探究与感悟，激发求知欲望，提高学习专业的兴趣。分析图示建筑工程结构的受力及变形：5、反思提高通过探究与感悟，激发求知欲望，提高学习专业的兴趣。(1)屋架上的檩条4、反馈小结巡视指(2)厂房的牛腿柱土木工程力学基础》(高教版)土木工程力学基础》(高教版)(3)雨篷(a)(b)2.例题中，从截面1-1,截面2-2如均向右看：计算轴力时F二F二N2五、探究与感悟课堂教学效果，对重点内容进行