1.3 结构的计算简图与实验模型（教案）《土木工程力学基础》同步精品课堂（机工版·第2版）

《土木工程力学基础》教案 详 细 教 案 一、设计摘要 课程课题 任务1.3 结构的计算简图与实验模型 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 结构的计算简图与实验模型学情分析显示，学生在理解计算简图的简化方法和实验模型的相似性原则方面表现良好，但在将理论知识应用于实际结构分析时存在困难。学生需要更多实践机会来提高解决复杂结构问题的能力，特别是在荷载分析和支座条件对结构响应的影响方面。教学中应加强案例研究和实际操作，以增强学生的分析和实验技能。 背景分析 土木工程背景分析指出，该领域历史悠久，与人类社会发展紧密相关。随着城市化进程加快和基础设施需求增长，土木工程在技术、材料和设计理念上不断创新。同时，面临人口增长、资源限制和环境挑战，土木工程正向智能化、绿色化发展，以实现可持续发展。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 激发学生对土木工程和力学的兴趣和热情，鼓励他们探索这个领域的奥秘。在复杂的工程问题解决过程中，培养学生的耐心和对细节的关注。帮助学生适应不断变化的技术环境和工作要求。 掌握结构的简化 学会荷载的简化并掌握实验模型 学习任务 描述 掌握结构的简化 学会荷载的简化并掌握实验模型 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 掌握结构的简化 教学难点 学会荷载的简化并掌握实验模型 教学难点突破方法 一是配套使用微课资源；二是配套使用考试题库；三是配套开展在线考试。建议的教学方法为“五环四步”,即每个模块按照“能力发展动员、基础能力诊断、能力发展训练、能力水平鉴定和能力教学反思”五个环节设计；每个任务按照“任务布置、协作行动、成果展示、学习评价”四个步骤进行。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 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：卢光斌，2021年9月第2版；机械工业出版社出版。 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） [引入主题]（2分钟） 图片引入。 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。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。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入] （3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 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（2分钟） 1.结构的简化 (1)将空间杆系结构简化为平面杆系结构一般的杆系结构都是空间结构(图1-9a) 。 当某一平面内的杆系可以简化为独立承受该平面内的荷载时，可将这个平面杆系分离出来， 按平面杆系结构分析计算(图1-9b)。 (2)用杆件的轴线代替杆件(图1-9c、d) 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） [学习新知] （14分钟） (3)用符号表示杆件之间理想化的结点 杆件结构中，杆件之间的连接区称为结点。 按杆件的位移、受力特点，经常将实际的结点简化为理想化的结点： 1)铰结点。被连接的杆件在连接处可以相对转动，但不能相对移 动。铰的符号用小圆圈表示。 装配式钢筋混凝土门架的顶铰就是铰结点(图1-10a 、b 、c)。工程中 还根据被连接杆件的受力变形特点而将结点抽象为铰结点(图1-9a 、c)。两端铰结中间不受力的直杆称为链杆。 2)刚结点。被连接杆件在连接处既不能相对移动，又不能相对转 动。刚结点的符号用深色小块表示，也可用线段相接的形状表示 (图1-10d 、b)。 (4)用符号表示理想化的支座结构与基础或其他支承物的连接 区称为支座。 主要讲解结点。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT 的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 2. 荷载的简化 结构构件的自重、楼面上人群或物品的重量、厂房中设备的重量、水压、风压、雪压、 车轮的轮压等，都是以力的形式直接作用在结构上的，称为直接作用，习惯称为荷载。 荷载按其作用的范围或分析的条件，可以简化为分布荷载和集中荷载。在杆系结构的计 算简图中，杆件用轴线代替，分布荷载则表现为沿着一条线段分布(图1-14c 、f)。 教师根据荷载的简化讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握工序等主要流程的内容 突破了课程内容难点。 实验模型 一些重大工程，要建立试验模型进行模拟测试，检验工程计算的精度。图1-15中所陈 列的是按1:100比例做成的贵州巴陵河大桥的实验模型。 1. 杆件 采用容易变形的钢锯条、塑料条、硬纸条做杆件。在实验中观察结构的变形，依据力与 变形一致的关系，推断杆件内部的受力。 2. 结点 将几根钢锯条端部的圆孔对齐，插入螺栓，即形成铰结点(图1-16a)。 在12mm 厚的小木块的不同侧面上锯出锯缝，插入钢锯条，即形成刚结点(图1-16b)。 3.支座 将两根塑料短链杆的一端用螺栓拼到木条的两个孔上，另一端孔对孔穿螺栓再与锯条端 孔相连，形成固定铰支座；在木条上开一个V 形槽，限制锯条的端部左右移动和向下移动， 容许转动，也可模拟固定铰支座(图1-16c)。 将塑料短链杆的一端用螺栓拼到木条的孔上，另一端用螺栓与锯条端孔相连，形成可动铰支 座；用笔杆支承杆端，限制向下移动，容许转动和水平移动，也可模拟可动铰支座(图1-16d)。 用手固定小木块，将锯条插进锯缝中，则形成固定端支座(图1-16e)。 4.荷载 链条展开，模拟分布荷载；链条集中，模拟集中荷载(图1-3)。周围的许多物品，都可以用来模拟荷载。 教师讲解实验模，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结结构的简化。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 结构的计算简图与实验模型课程旨在教授学生如何通过简化实际结构来建立计算模型，并学习如何设计和构建实验模型以验证理论分析。课程内容涵盖结构力学基本原理、荷载分析、材料属性以及实验技术，强调理论与实践的结合，培养学生分析和解决结构工程问题的能力。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作 业（13分钟） [完成作业] （13分钟） 1.简述荷载。 2.简述杆件。 3.简述荷载的简化。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在教授结构的计算简图与实验模型课程中，我意识到需要加强学生对结构力学原理的深入理解，并提高他们将理论应用于实际问题的能力。教学中应更多地结合实际案例，增加互动式学习环节，如模拟实验和小组讨论，以激发学生兴趣，提高他们的实践操作技能和创新思维。同时，反思教学方法，探索更有效的技术手段来辅助教学，确保学生能够掌握关键概念并熟练运用于工程实践中。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 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 $$