1-1-2 约束与约束力（教案）《机械基础》同步精品课堂（高教版·第三版）

《机械基础》教案 课 题 1-1-2约束与约束反力 课 型 新授 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 《机械基础》是一门理论与实践相结合的专业基础课程，是后续专业课学习的基础。该门课程选用的是高等出版社出版的《机械基础》第3版教材，本教材是新使用的教材，主要采用模块教学的方法，以学习任务为引领，学生通过接受学习任务目标，实施任务目标，完成并掌握好每次课的知识和技能目标。本书内容设置由浅入深，既突出基础性理论内容，又重视实践性应用操作。 学情分析 授课对象为刚刚结束九年义务制教育的初中生，男生比较多，初中文化课基础较差，入学成绩低，缺乏良好的学习习惯，纪律散漫，自制力差，很多学生有厌学情绪，但动手能力和好奇心强，需要通过教学手段提高学生的学习兴趣和自主学习能力。 学习目标 1.了解约束、约束力； 2.掌握杆件受力图的画法。 3.激发学生对专业的热爱，培养对机械基础学科的学习兴趣 学习重难点 学习重点 约束与约束反力力、杆件的受力图 学习难点 杆件的受力分析 教学方法 讲授法、讨论法、小组合作、任务驱动 课前准备 1. 学生借助导学案预习静力学基础内容；收集各种约束的例子 2. 教师制作PPT课件、学案 教学媒体 多媒体 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 组织教学： 清点人数，安全检查，教师强调课堂纪律，提出学习建议 导入新课： 工程上所遇到的物体通常分两种： 1.可以在空间作任意运动的物体称为自由体，如飞机、火箭等； 2.受到其它物体的限制，沿着某些方向不能运动的物体称为非自由体。如悬挂的重物，因为受到绳索的限制，使其在某些方向不能运动而成为非自由体，这种阻碍物体运动的限制称为约束。 学生介绍根据在初中时期学习物理时回顾对于力的了解的 学生分组讨论并展示结果 培养学生组织纪律性 拉近师生之间的距离，营造和谐愉快的学习氛围，师以便更好地进行下一步的教与学 活动二： 调动思维 探究新知 一．自由体与非自由体 （1）自由体：能在空间任意运动不受任何限制的物体。 （2）非自由体：在空间的运动受到某些限制的物体。 二．约束与约束反力 1． 约束的概念：一个物体的运动受到周围其它物体的限制，这种限制条件称为约束。 2．约束力（约束反力）：约束作用于被约束物体上的限制其运动 的力，称为约束力。 　　约束力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反。 约束概念生成，引导学生理解约束与约束力 活动三： 调动思维 探究新知 三．约束类型 1.柔索约束 指由绳索、链条、胶带等柔性物体形成的约束。如图1(a)和图2(a)中的起重机绳索、自行车传动带，柔索约束不能承受压力，只能限制物体沿柔索伸长方向的位移。在画约束反力时，要先明确研究对象，然后解除研究对象的约束，并用约束反力替代。如图1(b)所示，在起重机起吊重物时，以重物为研究对象，去除绳索约束，用F1和F2替代（注意：图中没有画出重物的重力）。同样的分析方法分析自行车传动带，如图2(b)所示。 图1 起重机起吊重物 图2 自行车传动带对牙盘产生的约束反力 2．光滑接触面约束 若两物体的接触面上摩擦力可忽略不计，则接触面就简化为光滑接触面约束，如图2(a)中地面对保龄球的约束作用，图2(b)中铁轨对车轮的约束等。 光滑面约束的约束反力通过接触点沿接触面的公法线指向被约束物体，如图3(a)中，以保龄球为研究对象，地面约束对保龄球产生的约束反力竖直向上，又如图3(b)中，以火车轮对为研究对象，钢轨对轮对的约束反力竖直向上。 3、光滑圆柱铰链约束 两个构件通过圆柱销钉连接在一起，并假设接触面光滑，由此构成的约束称为光滑圆柱铰链约束，简称铰链。铰链约束通常有三种情况：  (1) 自由铰链约束： 利用铰链将两个物体连接起来，并假设接触面光滑。被连接的两个物体可以一起移动，发生相对转动，但不能沿空径方向移动。如图5(a)的剪刀链接，在力学简图中铰链可用一个圆圈替代，如图5(b)所示。 （2）固定铰支座约束 将圆柱铰链连接的其中一个构件与地面或机架固接则构成固定铰链支座如图6(a)，固定铰链支座的简化如图6(b)所示，去除约束，绘出约束对构件的约束反力如图6(c)所示，也用一对正交分力表示。 3）滑动铰支座 在固定铰链支座的下面装上滚子，就构成可动铰链支座或辊轴铰链支座。可动铰链支座通常视为双向约束，它只限制垂直于支撑面方向的运动，因此约束力过铰链中心而垂直于支撑面，如图7(a)所示，图7(b)~(c)给出了可动铰链支座的简化形式，图7(d)为滑动铰支座约束力的画法，只有垂直于支撑面方向的反力，而没有平行于支撑面方向的反力。 4．固定端约束 用卡盘夹紧的工件、固定在机床刀架上的刀具属于固定端约束，固定端约束 能限制物体在约束处沿任何方向的移动和转动。 1、约束的构造特点 把杆件的端部与周围物体进行刚性连接。两连接物体不能绕连接点有任何的相对转动。 2、约束的实例 如图(a) 3、约束的力学符号 如图(b) 4、约束的约束特性 限制了物体沿约束接作处任何方向的移动和转动。　 　 倾听教师讲解，做好记录观看PPT、图片及动画，学生自主分析，各小组派代表阐述本组观点 小组讨论学习方法，制定小组学习计划，并以书面形式记录下来以备后续检查效果和随时调整 随教师展示课件一起，小组合作学习，做好记录并展示成果 实例引入，让同学们感受到所学的知识的实际应用，通过PPT视频展示，能更好的表达任务要求，也能让学生更好的理解和提起学习兴趣。 培养学生合作精神，提升学生自主学习的能力 活动四： 巩固练习 素质提升 光滑面约束的绘制 小组合作展示学习成果，自评、互评、教师 培养合作、竞争、自主学习探究能力 课堂小结 作业布置 预习：下一节内容 作业： 1.书面作业：练习册 板书设计 静力学基础 一．约束 1. 定义 2. 约束类型 3.约束反力 二．约束反力的画法 1. 柔性约束 2. 光滑面约束 3. 光滑圆柱铰链约束 4.固定端约束 教学反思 本次教学设计在本次教学过程中，我注重启发学生的思考，鼓励学生积极参与讨论和实验。然而，在实验操作中，部分学生的安全意识有待提高，需要加强安全教育和监督。此外，在今后的教学中，我还需要更深入地挖掘约束的应用案例，同时，我也会不断总结教学经验，改进教学方法和手段，以提高教学质量和效果。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$