1.5 金属材料的疲劳现象（教案）-高一《金属加工基础》同步精品课堂（机工版·第2版）

《金属加工基础》教案 课 题 金属材料的疲劳现象 课 型 理实一体 课 时 1 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本书是为了适应中等职业教育教学改革的需要，根据教育部2009年颁发的《中等职业学校金属加工与实训教学大纲》的精神及中等职业教育人才培养目标的要求编写的。 全书共八个单元，主要阐述了金属材料的力学性能、常用金属材料、钢的热处理、铸造、锻压、焊接、金属切削加工基础知识、金属切削机床及其应用等内容。 本书注重在基础知识、职业素质和职业技能等方面对学生进行综合培养；突出中等职业教育的特点，图例直观形象，简化了过多的理论介绍，理论联系实际，加强对学生实践技能和综合应用能力的培养；注重培养学生的学习能力及工程意识、安全意识、经济意识、质量意识和环保意识等；注重趣味性和文化特色，安排了大量的小栏目。 本书可作为中等职业学校加工制造类专业“金属工艺学”“金属加工基础”“金属加工与实训”课程的教材；此外，还可作为职工培训及技工学校教学用书。 本节课内容为教材中“模块五 金属材料的疲劳现象”。 学情分析 知识储备：金属材料疲劳现象的概念及其意义 能力水平：较深入地认识金属发生疲劳断裂的特征、疲劳强度的意义 学习目标 知识目标：了解金属材料疲劳现象的概念、特征。 能力目标：熟悉金属材料疲劳断裂的特征和实际运用。 情感目标：理解金属材料所受循环应力和循环次数的关系，并能在实际生活中合理运用。 学习重难点 教学重点：准确理解金属疲劳的名词概念。 教学难点：疲劳现象的概念、特征，金属材料所受循环应力和循环次数的关系。 教学方法 讲授法、演示法、讨论法 课前准备 教师准备：引入主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论，完成任务书。 教学媒体 多媒体教室 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 1.操作引出主题 问题引入：什么是金属材料的疲劳现象？ 2.分发学习任务书 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 3.展示学习目标 1、提出问题，认真回答问题。 2、接收并查看本节课堂任务书。 3、.查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 活动二： 调动思维 探究新知 1、 疲劳现象 1. 循环应力：轴、齿轮、连杆、弹簧等金属零件是在循环应力的作用下工作的。循环应力是指应力的 大小、方向都随时间发生周期性变化的应力。常见的循环应力是对称循环应力，其最大值σmax和最小值 σmin的绝对值相等，即σmax/ σmin=-1 2. 疲劳现象：金属零件在循环应力作用下，在一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程，称为疲劳(或称疲劳断裂)。 3. 金属发生疲劳断裂的主要特征如下： 1)零件工作时承受的实际循环应力值通常低于制作金属材料的屈服强度或规定残余延伸强度，但是零件在这种循环应力的作用下，经过一定时间的工作后会发生突然断裂。 2)金属材料疲劳断裂时不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的。 3)疲劳断裂首先是在零件的应力集中局部区域产生的，先形成微小的裂纹核心，即微裂源。随后在循环应力的作用下，微小裂纹不断扩展长大，形成扩展区。由于微小裂纹不断扩展，使零件的有效工作面积逐渐减小，因此，零件所受应力不断增加，当应力超过金属材料的断裂强度时，则突然发生疲劳断裂，形成最后的瞬断区。 4.研究意义：疲劳断裂的危害很大，常常会造成严重事故。据统计，大部分零件的损坏是因疲劳造成的。因此，研究疲劳现象对于正确使用金属材料，合理设计机械构件具有重要意义。 1、熟悉和掌握金属疲劳现象的概念；通过结合图片的学习，完成课后练习。 1. 细化课程知识点设计，让学生更好的理解和掌握。 2.知识点在学生心理更清晰明了 活动三： 调动思维 探究新知 2、 疲劳强度 1. σ-N曲线 金属材料所受循环应力σ与循环次数N之间的关系，可用σ-N曲线表示。当金属材料所受循环应力α低于某一数值时，曲线与横坐标几乎平行，表示金属材料可经受无限多次循环应力作用而不断裂，这一应力值称为金属材料的疲劳强度。 2. 疲劳极限 由于零件不可能承受无限次循环应力的作用，因此在工程实践中，一般是求疲劳极限，即对应于指定的循环基数N₀下的中值疲劳强度。钢铁材料的循环基数N₀=107, 非铁金属的循环基数N₀=108 。如果金属构件所受应力是对称循环应力，则其疲劳强度用符号σ-1表示；如果金属构件所受应力是脉动循环应力(σmin=0,σ>0), 则其疲劳强度用符号σ₀表示。 2、了解金属材料所受循环应