1-4 平面任意力系（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 1-4平面任意力系 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．会分析平面任意力系； 2．会建立平面受力时的平衡方程并计算未知力。 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 1.平面任意力系的概念； 2.平面任意力系的平衡条件。 学习难点 .平面任意力系的平衡计算。 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平面任意力系的内容 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： 教师清点人数，安全检查，强调课堂纪律，提出学习建议。 复习旧知： 1.力矩、力偶的概念，正负号的判别，力矩与力偶矩的计算方法。 2.提问: （1）当力的作用线通过矩心时，物体产生转动效应吗？。 （2）力偶既能使物体移动，又能使物体转动吗？ 学生迅速进入角色 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 1． 平面任意力系 1.定义：力系中各力的作用线都在同一平面内，既不汇交于一点，也不全部平行，此力系称为平面任意力系，它是工程上常见的一种力系。 2.平面任意力系的平衡条件：力系中所有各力，在两个互相垂直的坐标轴上投影的代数和等于零，力系中所有各力对力系所在平面内任意点的合力矩等于零。即 ∑FX=0 ∑Fy=0  ∑MO（F）=0    除此之外，还有二力矩式，如下式，应满足 A、B 两点连线不能与 x 轴垂直       ∑FX=0 ∑MA（F）=0 ∑MB（F）=0 三力矩式，如下式，应满足 A、B、C 三点不能共线的条件。 ∑MA（F）=0 ∑MB（F）=0 ∑MC（F）=0 倾听教师讲解，做好记录 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 任务驱动培养学生的竞争意识，小组讨论培养学生的合作精神，成果展示让学生体验成功的喜悦，从而激发学生的学习兴趣 活动三： 调动思维 探究新知 二、平面受力的特殊情况 1. 平面平行力系 （1）定义 在平面力系中各力的作用线互相平行，这种力系称平面平行力系。 （2）平衡方程 平面平行力系是平面任意力系的特殊情况，起重机、桥梁等结构上所受力常常可简化为平行力的情况，它们的平衡方程由平面任意力系平衡方程导出。  平面平行力系独立的平衡方程数目只有两个，即 ∑Fy=0   ∑MO（F）=0 另一种形式为 ∑MA（F）=0 ∑MB（F）=0 第二种式子的使用条件是：A、B 两点连线不能与力系中的各力平行。 （3）平面平行力系实际应用： 例：图示为起重机简图。已知:G＝700kN，最大起重量G1=200kN,试求保证起重机满载和空载时不翻倒的平衡块重。           (a)          (b) 解:首先，取起重机为研究对象，画出起重机的受力图如图(b)所示。    （1）满载时（G1=200kN）     若平衡块过轻，则会使机身绕点B向右翻到， 因此须配一定重量的平衡块。临界状态下，点B悬空，FA=0,平衡块重应为G2min。     由 ∑MB(F)=0，得      G2min×（6+2）－G×2－G1×（12-2）＝0     解得 G2min＝425kN    （2）空载时（G1=0）     此时与满载情况不同，在平衡块作用下，机身可能绕点A向左翻到，临界状态下，点B悬空， FB=0,平衡块重应为G2max。     由　∑MA(F)=0　得      G2max×（6－2）－G×(4+2)＝0     解得 G2max＝1050 kN。     由以上计算可知，为保证起重机安全，平衡块必须满足下列条件：     425kN<G2<1050kN  2.平面力偶系的平衡方程及应用 （1）定义： 作用在物体同一平面内的多个力偶，称为平面力偶系。 （2）平衡方程： 平面力偶系可以合成一个合力偶，设M1 、M2 、…、 Mn 为平面力偶系中各力偶的力偶矩， 为合力的合等于各力偶矩的代数和，即       M= M1+M2+……+Mn=∑Mi 当合力偶矩等于零时，说明物体顺时针方向转动的力偶矩和物体逆时针方向转动的力偶矩相等，物体保持平衡状态。因此，平面力偶系平衡的条件是所有各力偶矩的代数和等于零，即        ∑Mi=0 随教师展示课件一起，小组合作学习，做好记录并展示成果 小组讨论并完成学案任务，分组展示，学生互评，教师总结、评价 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 判断题 1.(  )平面任意力系中各力作用线在同一平面上任意分布。 2.(  )某平面力系的合力为零，其合力矩一定也为零。 3.(   )对于∑Fy=0, ∑MA(F)=0, ∑MB(F)=0,应满足A、B两点连线不能与x轴垂直。 4.(  )平面平行力系平衡方程∑MA(F)=0, ∑MB(F)=0的使用条件是A、B两点连线不能与力系中的各力平行。 独立完成，小组合作展示学习成果，自评、互评、教师评价。 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 1-4平面任意力系 一．平面一般力系 1. 定义 2. 平衡方程 （1） 一力矩式∑FX=0 ∑Fy=0 ∑MO（F）=0 （2） 二力矩式∑FX=0 ∑MA（F）=0∑MB（F）=0 （3）三力矩式∑MA（F）=0 ∑MB（F）=0 ∑MC（F）=0 2． 平面特殊力系 1.平面平行力系 ∑Fy=0 ∑MO（F）=0 2.平面力偶系 ∑Mi=0 教学反思 本次课是一次常规课，为了能达到学生掌握知识的目的，对教材内容进行了处理，使得课堂内容围绕平面任意力系的不同情况展开，达到学习目的。 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 $$