3.2 直杆轴向拉、压截面上的内力-高二（教案）-《土木工程力学基础》同步精品课堂（高教版 第3版）

《项目3.2 直杆轴向拉、压截面上的内力》教案 详 细 教 案 一、设计摘要 课程课题 3.2直杆轴向拉、压截面上的内力 授课教师 1 学时数 2 授课班级 建筑工程施工专业2022秋1班 人数 51 授课时间 教学地点 建筑专业理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 在本章第一节学习了四种基本变形，本节主要学习轴向拉伸或压缩变形的内力知识，通过学习能更细致的判断构件是拉伸和压缩，以及求出内力的具体值。 背景分析 各种构件在受力后产生变形，其内力是怎样存在的又怎样变化的？ 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 1. 学习正负号规定，提高轴力的计算准确性，增强建筑施工安全意识。 2. 绘制轴力图，培养细致耐心的品性。 1.理解截面法计算轴力； 2.掌握简捷法计算轴力； 3.掌握轴力图的绘制方法。 1. 准确计算轴力，并判断正负以及拉力或压力； 2. 掌握轴力图绘制的分段 学习任务 描述 理解截面法计算轴力； 掌握简捷法计算轴力； 掌握轴力图的绘制方法。 教学资源 准备 时间资源：课前要求学生预习本节内容；课中教师讲解，学生观察理解掌握；课后完成练习并巩固所学。 设备资源：一体机。 教学重点 1.掌握轴力计算方法； 2.掌握轴力计算中的正负号判定； 3.掌握轴力图绘制的分段； 教学难点 轴力的计算方法及轴力图的绘制。 教学难点突破方法 利用一体机等现场讲解，突破教学难点。充分把握课前导学、课中做学、课后督学三个环节，让重难点突破融入到每个环节。课堂教学中设置学习任务，通过任务的达成，专业水平得到层级提升，实现重难点突破。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法、训练和实践法； 学法 小组讨论法、 自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《土木工程力学基础》，主编：王仁田，2023年9月第3版；高等教育出版社出版。 信息资源 课本中的图片及视频、专用理实一体教室、工程实例。 教学环境 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [知识复习与回顾]（2分钟） 1.构件的基础变形有哪些？ 教师提出问题，并抽查学生，了解掌握情况。 1.回忆上节课所学内容 1.了解学生掌握情况；2加深学生印象。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入] （3分钟） 1. 手拉弹簧时，可以无限拉长吗？拉弹簧时，我们的手是什么感觉？ 提出疑问 1. 学生联想并举手回答 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（1分钟） [探索新知] （1分钟） 老师介绍：在土木工程中，构件是无能无限拉长的，为了保证受拉（压）杆件不被拉（压）断，必须要计算出杆件的内力。 简短介绍，让学生初步了解。 学生集中精神进入今天的正课。 让学生重视本节内容。 学 习 新 知34分钟） [学习新知] （29分钟） 3.2.1 内力和轴力的概念 内力是指由外力（或外部因素）引起的杆件内各部分间相互的作用力。 轴力是指在轴向拉（压）杆中横截面中的内力。 3.2.2 截面法求轴力 用截面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），如果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。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 若取右部分为研究对象，则可得 因此，任取一部分为研究对象，都可以得到相同的结果，其实FN与F′N是一对作用力与反作用力，故大小相等，方向相反。 轴力的正负号判定：当杆件受拉而伸长时，轴力FN或F′N背离截面，轴力取正号；反之取负号。 3.2.3 轴力图 当杆件受到两个以上的轴向外力作用时，杆件不同的区段轴力不等，为了表明各截面上的轴力沿轴线的变化情况可以绘制轴力图。 作图步骤： 1. 用平行于杆轴线的坐标表示横截面的位置 2. 垂直的坐标表示横截面的轴力 3. 按选定的比例尺把正轴力画在轴的上方，负轴力画在轴的下方。 例题： 如图所示，一个等截面直杆，受力F1=6kN，F2=9 kN，F3=3 kN的作用，试计算各段的轴力并绘制轴力图。 解：（1）用截面法计算： AC段：9-3-FN1=0 FN1=6KN（拉力） CB段：9-6+FN2=0 FN2=-3KN（压力） （2） 画轴力图（图b） 简捷方法： 杆件横截面上的轴力，等于该截面一侧所有轴向外力的代数和，即： 1.通过弹簧的例子引入外力和内力的概念。同时引申出轴力的概