机械设计基础1-第二讲受力图的画法

西安航空职业技术学院课程教案封皮第讲/共页20年月日教学项目受力图的画法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：学生学习了静力学基本概念及定理学生背景：学生中学力学知识薄弱，需要加强练习，培养学生不怕累不怕苦的精神。教学目标1.知识目标：1.理解约束与约束反力2.掌握约束的基本类型3.学会受力分析和约束反力的分析。4.掌握约束反力的计算和受力图的绘制。2.能力目标：1.会应用约束与约束反力对研究对象进行受力分析2.学会在实际应用中建立力学模型，并会对研究对象进行受力分析，绘制受力图，求解未知力。3.素质目标通过例题讲解，培养学生认真观察，简化模型的能力以及仔细认真的计算态度。教学重点受力图的绘制教学难点及应对简化力学模型，进行受力图绘制解决策略: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45分钟）教师活动学生活动设计意图步骤一：引入相关基本概念（约15分钟）（1）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。（2）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。（3）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。（4）约束：凡是能限制某些物体运动的其它物体，都称为约束。（5）反力：约束对非自由体的作用实质上就是力的作用，这种力称为约束反力，简称反力。反力的作用点是约束与非自由体的接触点。反力的方向总是与该约束所能限制的运动方向相反。1.学生听讲、根据老师的引导，回答相关问题；刚体是绝对刚体吗？？1.培养学生的民族自豪感。2.培养学生将所学知识应用实际生活的能力步骤二：常见的典型约束及其约束反力的特点：（约30分钟）（一）柔性约束由柔软的绳索、链条、皮带等构成的约束称为柔性约束。此类约束的特点是：柔软易变形，只能承受拉，不能承受压，不能抵抗弯曲。柔性约束只能限制非自由体沿约束伸长方向的运动而不能限制其它方向的运动。因此，柔性约束的约束反力只能是拉力，作用在与非自由体的接触点上，作用线沿柔索背离非自由体。通常以FT来表示柔性约束的反力。如图中FT即为绳索给球的约束反力。（二）光滑面约束特点：无论两物体间的接触面是平面还是曲面，只能承受压而不能承受拉，只能限制物体沿接触面法线方向的运动而不能限制物体沿接触面切线方向的运动。因此光滑面约束的约束反力必须垂直于接触处的公切面，而指向非自由体。此类约束反力称为法向反力，常用FN表示。（三）光滑铰链约束1、凡是两非自由体相互连接后，接触处的摩擦忽略不计，只能限制两非自由体的相对移动，而不能限制两非自由体的相对转动的约束，都可称之为光滑铰链约束。2、通常包括中间铰链约束、固定铰链约束和活动铰支座三种类型。3、光滑铰链约束的实质为光滑面约束，因为构件间接触点的位置不能未定，所以只能确定光滑铰链约束的约束反力为一通过铰链中心的大小、方向均未定的力。4、由于活动铰支座只限制构件沿支撑面法线方向的运动，所以活动铰链支座的约束反力的作用线过铰链中心，垂直于支承面指向构件。一般用FN来表示。（四）固定端约束工程中还有一种常见的基本约束，是固定不动的，这些约束称为固定端约束。分析常见的桥梁两端都能固定吗？使学生能够将所学知识与实际生活结合起来；使学生了解生活工程中常见到的几种基本变形，并能结合所学合理分析活动安排第二课时环节一：绘制受力图基本流程（约10分钟）教师活动学生活动设计意图步骤一：受力图（约5分钟）通常在解决实际工程问题时，需要根据已知力，利用相应平衡条件，求出未知的力。对研究对象进行分析研究时，要将它从周围的物体中分离出来，并画出其受力图。将分离体上所受的全部主动力和约束反力以力矢表示在分离体上，如此所得到的图形，就称为受力图。恰当地选取研究对象，正确地画出构件的受力图是解决力学问题的关键。画受力图的具体步骤如下：明确研究对象，画出分离体；在分离体上画出全部主动力；在分离体上画出全部约束反力。拉（压）杆横截面上的强度计算（教学重点）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：受力图绘制案例（约30分钟）教师活动学生活动设计意图步骤二：讲解例题例1匀质小球重W，用绳索系住，并靠在光滑的斜面上，如图所示，试画出小球的受力图。 画受力图口诀：分离---画主动力---根据约束类型---描约束力例2画出滑轮、CD杆、AB杆和整体受力图，各个零件自重忽略不计。WWABCD 研究滑轮2、研究CD杆3、研究AB杆 4、 研究整体例3.简支梁AB的A端为固定铰支座，B端为链杆，梁在中点C受到主动力P的作用，如图下图所示。梁的自重不计，试画出梁AB的受力图。例4.AB杆重量忽略不计，受到力P的作用。学生在练习本上画出小球受力图环节三：小结（约5分钟）1.画受力图的基本步骤： （1）取分离体：根据问题的要求确定研究对象，将它从周围物体的约束中分离出来，单独画出研究对象的轮廓图形；（2）画已知力：载荷，特意指明的重力等，不特意指明重力的构件都是不考虑重力的；（3）画约束反力：确定约束类型，根据约束性质画出约束反力。2.画受力图的注意事项（1）首先必须明确研究对象，将它从周围物体的约束中分离出来，单独画出这个物体的轮廓图形；（2）研究对象的运动或平衡，是受其他物体作用的结果，必须画出周围所有物体对它的作用力，即所受的一切主动力和约束反力；（3）研究对象对周围物体的作用力不要画出；（4）不要单凭感性判断去画，要根据约束性质画出反力，3.确定反力的方向时，可借助于以下各点：是否与二力构件相连，是,则由二力构件的分离体图确定二力构件的连接点受力方向，而它的相反方向（反作用力的方向）就是所求方向;（1）研究对象是否是三力构件，是，则已知两个受力方向，可利用三力平衡汇交定理确定方向;（2）根据主动力系和约束的性质确定反力方向;（3）有时可考虑用结构的整体分析确定反力方向.整体结构如果只有三处约束，其中两个方向已知，可用三力平衡汇交定理确定方向。只有在原图上进行整体分析时才可不用拆除约束,设想已经去掉了;（4）对各单件分析时，首先找出二力构件进行分析;再找出可利用三力平衡汇交定理的三力构件，确定反力方向;（5）