机械设计基础1-第一讲绪论及力学基本概念

西安航空职业技术学院课程教案封皮第讲/共页20年月日教学项目绪论及力的基本概念授课地点多媒体教室授课形式线下教学学情分析知识背景：学习了机械制图及工程材料，对机械零部件及材料有一定认知，为以后零部件选材打下基础。学生背景：前期理论知识基础薄弱，课堂自控能力较弱教学目标知识目标：1.明确学习本课程的意义和本课程的性质、任务及学习方法；2.掌握机器、机构，构件和零件的概念；3.理解静力学基本概念及定理4.掌握静力学公理能力目标：1.能区分机器、机构、构件和零件的不同和联系2.灵活运用静力学公理解决实际问题素质目标通过观看机械从古至今的变迁，培养学生热爱生活，明白创新来源于实践，并在生活实践中不断创新，为人类谋幸福。教学重点机器与机械的区别静力学公理教学难点及应对平衡力与作用力与反作用力的区别解决策略:引入实际生活中的案例，采用教师引导，学生动手练习的方法解决难点教学资源教材、线上教学资源、PPT等教学方法讲授法、问答法、演示法、分组练习法、讨论法、项目教学法等教学反思授课教师（签字）教研室主任（签字）教学单位审查意见活动安排第一课时（一）课中内化环节一：新课导入（约30分钟）教师活动学生活动设计意图步骤一：播放关于机械发展史视频（约10分钟）引出：机械是人类文明的产物，它的每一次革新都伴随着人类社会生产力的飞速发展。1.第一次工业革命：蒸汽机的发明，促进了欧洲机械工业的快速发展，从而产生了第一次工业技术革命。2.第二次工业革命：内燃机的出现促进了交通工具的发展与革新。3.第三次工业革命：以电子计算机为代表的第三次工业技术革命。4.第四次工业革命：以互联网为代表的智能制造技术。课前预习课本微课视频，登录学习平台，做好新知学习的准备。2.步骤二：引入机械的概念（约5分钟）机械——是人们在长期的生活实践中创造并不断发展的，用来降低工作难度、减轻工作强度或提高工作效率的工具或装置机械是人类文明的产物，它的每一次革新都伴随着人类社会生产力的飞速发展。步骤三：机器与机构（约5分钟）机器——是人们根据使用要求而设计制造的一种执行机械运动的装置，它可以用来变换或传递能量、物料与信息，从而减轻人类的体力和脑力劳动。机器特征：（1）属于人为的实体组合体，（2）各运动实体之间具有确定的相对运动，（3）能代替或减轻人类的劳动，利用机械能做功或进行能量转换【思政元素】：大国重器产生新中国的第一架飞机—大飞机，蛟龙号机器的组成：根据组成部分功能不同，一部完整的机器一般包括5个部分。下面以轿车为例，介绍机器各组成部分的含义：机器的类型：（1）加工机器：用来改变加工对象的尺寸形状、性质和状态。（2）运输机器：用来运输人员或物品；（3）信息机器：用来获取或变换信息1.学生听讲、根据老师的引导，回答相关问题；1）机械设计的作用？2）如何设计产品把科技成果转化为生产力？3）什么是机械，什么是机器？有什么不同？4）以汽车为例分析机器的组成：（1）动力部分：将其他形式的能量转换为机械能，是整个机器的动力源。（2）控制部分：控制机器中动力部分、执行部分和传动部分协调工作；（3）传动部分：连接动力部分和执行部分，用来传递运动和动力；（4）执行部分：直接完成机器预定工作任务的部分；（5）支撑及辅助部分：用来安装和支撑其余组成部分.5）根据机器的类型能分析出日常机器的种类1.培养学生的民族自豪感。2.培养学生的创新精神，明白所以的创新都来源于实践。环节二：本课程的学习任务及学习方法（约15分钟）教师活动学生活动设计意图步骤一：【本课程主要内容】1.认识机械、平面机构概述2.静力学分析基础3.平面力系4.空间力系5.构件的拉伸与压缩6.剪切和挤压7.扭转与弯曲8.平面连杆机构9.凸轮机构9.间歇运动机构10.齿轮机构11.轮系12.螺纹联接13.带传动与链传动14.轴及轴毂联接15.滚动轴承16.联轴器与离合器实验一：圆轴扭转实验二：机构认知实验三：机构简图绘制实验四：齿轮参数测定实验五：范成法加工齿轮实验六：减速器拆装步骤二：【课程学习要求与任务】1.了解常用机构的结构，运动特性，初步具有分析和设计常用机构的能力；2.掌握通用零件的工作原理、结构特点、设计计算和维护等知识，并初步具有设计简单机械传动装置的能力；3.查阅相关技术资料能力；4.获得本学科实验技能的初步训练；5.通过本课程的学习为后续专业课程打好基础。活动安排第二课时环节一：静力学的概念（约20分钟）教师活动学生活动设计意图步骤一：教师引入问题（约10分钟）为什么要学习工程力学？力学研究的主要问题有哪些？理论力学里边的静力学部分和材料力学的基本内容，运用其基础理论分析解决机械工程的实际问题。步骤二：力的基本知识力的概念：（一）定义力是物体间的相互机械作用。力使物体的运动状态或形状尺寸发生改变。力使物体的运动状态发生改变称为力的外效应；力使物体形状尺寸发生改变称为力的内效应。（二）力的三要素及表示方法力对物体的效应（外效应和内效应）取决于力的大小、方向和作用点。这三者被称为力的三要素。力是一个既有大小又有方向的物理量，称为力矢量。用一条有向线段表示，线段的长度（按一定比例尺）表示力的大小；线段的方位和箭头表示力的方向；线段的起始点（或终点）表示力的作用点。力的国际单位为牛[顿]（N）。（三）力系若干个力组成的系统称为力系。如果一个力系与另一个力系对物体的作用效应相同，则这两个力系互称为等效力系。若一个力与另一个力系等效，则称这个力为该力系的合力，而该力系中的各力称为这个力的分力。已知分力求其合力的过程称为力的合成，已知合力求其分力的过程称为力的分解。（四）平衡与平衡力系平衡是指物体相对于地球的静止或匀速直线运动。若一力系使物体处于平衡状态，则该力系称为平衡力系。（五）刚体的概念所谓刚体，就是在任何外力作用下，大小和形状始终保持不变的物体。回答老师提问，引入思政话题，安全意识，明确选材料、结构设计对工件的重要性，在工作中要有责任意识环节二：静力学公理（约20分钟）教师活动学生活动设计意图步骤一：公理1二力平衡公理（约5分钟）老师黑板画图，引出二力平衡公理——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：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。对于变形体而言，二力平衡公理只是必要条件，但不是充分条件。必须注意，对于变形体来说，二力平衡公理是不成立的。两个力等值、反向、共线的条件只能是二力平衡的必要条件而不是充分条件。例如，绳索的两端受到等值、反向、共线的两个拉力作用时处于平衡状态，但如受到等值、反向、共线的两个压力作用时，就不能平衡了。二力构件：只有两个力作用下处于平衡的物体步骤二：公理2加减平衡公理（约5分钟）在已知力系上加上或者减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。老师在黑板画图推导力的可传性原理推论1力的可传性原理作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移动到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。对刚体而言，力的三要素为：力的大小、方向和作用线。必须注意，力的可传性原理只适用于刚体。步骤三：公理3力的平行四边形公理（约5分钟）作用在刚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、方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。推论2三力平衡汇交原理在同一平面内，作用在刚体上三个相互平衡的力，若其中两个的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线也必然通过该汇交点。步骤四：1.公理4作用与反作用公理（约5分钟）两物体间的作用力与反作用力总是同时存在，两力的大小相等、方向相反、沿同一直线，分别作用在这两个物体上。此公理说明力永远是成对出现的，物体间的作用总是相互的，有作用力就必有反作用力，它们互相依存、同时出现、同时消失，分别作用在相互作用的两物体上。2.公理五(刚化公理)设变形体在已知力系作用下维持平衡状态，则如将这个已变形但平衡的物体变成刚体（刚化），其平衡不受影响。回忆初中所学力学知识。理解刚体和变形体概念在练习本上画出推导力的可传性原理图4.思考力的三要素发生了什么变化？5.理解公理4图文并茂讲公理。PPT展示。环节三：小结（约5分钟）教师活动学生活动设计意图1.静力学四个基本概念：力、力系、刚体、平衡2.静力学四个公理：二力平衡公理、力的平行四边形法则、加减平衡力系公理、作用与反作用定律3.两个推论：力的可传性原理、三力平衡汇交原理1、三个基本概念：（1）平衡的概念（2）刚体的概念（3）力的概念2、四个公理：（1）二力平衡公理（2）加减平衡力系公理（3）力的平行四边形法则（4）作用与反作用定律３、两个推论（1）力的可传性原理（2）三力平衡汇交定理这些概念和公理是我们画受力图的基础，但这还不够，要画受力图，还必须学习约束与约束反力。调动上课积极性加强理解