1.4 受力图（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1.4 受力图 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 理想约束力主要涉及理论掌握和实践应用。学生需理解固定铰支座、滑动铰支座等约束类型，掌握其力学特性和工程意义，并通过案例分析提升解决实际问题的能力。教学中要平衡理论教学与实践操作，确保学生能将约束力知识应用于工程设计和施工中。 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。 掌握几种理想约束的约束力 学会隔离体与受力图以及单个物体的受力图的表示 学习任务 描述 掌握几种理想约束的约束力 学会隔离体与受力图以及单个物体的受力图的表示 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 掌握几种理想约束的约束力 教学难点 学会隔离体与受力图以及单个物体的受力图的表示 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） 结构承担的荷载在计算简图中已经准确地表示出来。在荷载作用下，结构或构件有运动 的趋势。之所以平衡，是因为它的运动受到基础或其他支承物的限制。对物体运动预加限制 的其他物体，称为约束。主动改变物体的运动状态或使物体有运动趋势的力，称为主动力； 约束限制物体运动的力，称为约束力。对结构进行力学分析的一项基本内容，就是对研究对 象进行受力分析。 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） 几种理想约束的约束力 1.柔性约束 由绳索、钢丝束、链条、胶带等形成的约束称为柔性约束。柔性约束的约束力作用在与 研究对象的连接点，沿柔性约束的中心线，为拉力(图1-17a)。 2.二力杆件约束 只受二力作用且处于平衡状态的杆件称为二力杆件。依据二力平衡条件，这两个力必在 连接两作用点的直线上。因此，二力杆件约束的约束力作用在与研究对象的连接点，沿连接 二力作用点的直线，指向由研究对象的平衡确定(图1-17b)。 链杆的两端铰接、中间不受力(包括略去自重),是二力杆件的特例。当链杆成为约束 时，称为链杆约束(图1-17b)。 3.光滑接触面约束 当约束与研究对象的接触略去摩擦时，接触面抽象为光滑接触面，此时的约束称为光滑 接触面约束。光滑接触面约束的约束力作用在与研究对象的接触处，沿接触面的公法线，指 向研究对象(图1-17c)。 约束力的字符常采用双注脚：第一注脚表示约束力的性质，或分力的作用线方位。如图 1-17中，第一注脚T 表示柔性约束的拉力，N 表示光滑面约束的法向力，V 表示竖直方位 H 表示水平方位；第二注脚表示力的作用点，或同类约束力的序号。 4.光滑圆柱铰链约束 一个光滑的圆柱销钉插入两构件的光滑圆孔，形成光滑圆柱铰链。将销钉与一个构件看 成一体，作为对另一构件的约束，则约束力作用在钉与孔的接触点(用平面图形表示),作 用线通过孔的圆心，指向孔壁。接触点的位置由研究对象上的力系决定，往往不易判定，因 而约束力的方位也就不易判定。无论方位如何，约束力都通过孔的圆心。当铰链用小圆圈作 为符号时，光滑圆柱铰链的约束力，总是作用在铰上。约束力的方位能够判断时用一个力表 示；方位不能判断时用相互垂直的两个分力表示(图1-17d)。 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） 隔离体与受力图 分析结构或构件的受力，需要把结构或构件从与周围相连的物体中隔离出来，从而明确 研究对象，准确显示其他物体对研究对象的作用。这种从与其他物体连接中隔离出来的研究 对象称为隔离体。用以显示隔离体全部受力的图形称为受力图。 画受力图的步骤为： 1)取隔离体； 2)画主动力； 3)画约束力。 为了不多画力，每画一力都应当思考施力的物体是谁。比如图1-18中，在画斜面上物 块的主动力时，有人除画重力外，还要画一个“下滑力”。只要思考这个“下滑力”的施力 物体是谁，就不难作出正确的判断。 主要讲解隔离体与受力图。 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。 单个物体的受力图 如图1-9a所示，单层厂房在建造时，预制的钢筋混凝土柱是怎样吊装到位的?其中各 阶段的受力如何用图形表示出来? 教师根据单个物体的受力图讲解。 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。 简单物体系统的受力图 两个或多个物体按一定方式连接的系统称为物体系。在物体系内，物体间相互的作用力 称为内力。在以整个物体系为隔离体画受力图时，内力不显示出来；在取个别部分为隔离体 画受力图时，物体系的内力则显示为隔离体的“外力”。此时，需注意作用与反作用的关 系：一对作用力与反作用力，应当共线、反向，标相同的字符表示相同的大小。 教师讲解简单物体系统的受力图，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：总结几种理想约束的约束力。 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） 土木工程课程中，理想约束力的教学重点在于固定铰支座、滑动铰支座等约束类型，强调其力学特性、符号表示和工程应用。课程旨在培养学生分析和解决实际结构问题的能力，通过理论讲解和案例分析，使学生掌握约束力在结构设计和施工中的应用，提升工程实践技能。 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.简述柔性约束。 2.简述二力杆件约束。 3.简述光滑圆柱铰链约束。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在土木工程教学中，反思理想约束力的教学，需确保学生深刻理解固定铰支座、滑动铰支座等约束类型及其力学效应。教学应结合实际工程案例，加强理论与实践的联系，提高学生分析和应用能力。同时，要关注学生对约束力概念的掌握程度，调整教学方法，以促进学生对土木工程中约束力的深入理解和应用。 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 $$