2.2 平面汇交力系的平衡（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2.2 平面汇交力系的平衡 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 在平面汇交力系平衡的学习中，学生普遍能够理解平衡条件∑Fx=0和∑Fy=0的重要性，但在应用合力投影定理和图解法求解具体问题时存在困难，尤其是对力的分解和矢量合成的理解不够深入。因此，需要通过更多实例和练习加强这些概念的掌握，以提高学生解决实际工程问题的能力。 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。 掌握平面力系的分类 学会平面汇交力系的平衡方程 学习任务 描述 掌握平面力系的分类 学会平面汇交力系的平衡方程 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 掌握平面力系的分类 教学难点 学会平面汇交力系的平衡方程 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） 一个80N重的球放在与水平面成45°的光滑斜面上，并用与斜面平行的绳AB系住，求绳AB受到的拉力及球对斜面的压力。 使用解析法，首先确定力在坐标轴上的投影。球的重力可以分解为沿斜面和垂直斜面的两个分量。通过建立平衡方程，可以求出绳AB的拉力和球对斜面的压力。 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） 平面力系的分类 图2-3a 所示两台起重机正在起吊一个圆柱形构件。一台起重机只承受半根构件的重量。 在左侧吊钩处钢丝绳所在平面内，用圆表示左边的半根构件。它的重力W/2 作用在圆心。 以吊钩、钢丝绳、半根构件为隔离体画受力图(图2-3c)。略去钢丝绳、吊钩的重量，隔离 体只受两个力。根据二力平衡原理，这两个力作用在通过重心的竖直线上。如果力系各力的 作用线在同一直线上，这个力系称为共线力系。 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） 以吊钩为隔离体画受力图(图2-3d): 吊钩承受两绳段的拉力及动滑轮的拉力，这三个 力的作用线汇交于一点。如果力系各力的作用线汇交一点，这个力系称为汇交力系。 以构件为隔离体画受力图(图2-3e): 构件用它的轴线表示，承受的重力用均布荷载表 示。两端吊绳的支承力竖直向上，与分布荷载平行。如果力系各力的作用线相互平行，这个 力系称为平行力系。 以起重机的吊臂为隔离体画受力图(图2-3b): 吊臂的自重作用在重心处，顶端承受吊 重。液压变幅杆视为链杆，支承力沿链杆指向吊臂。下端铰支，支座反力用竖直、水平方位 的两个分力表示。这个力系的各力不共直线，不完全汇交，不完全平行，称为一般力系。 图2-3中，所取的隔离体都能简化为平面图形，作用在隔离体上的外力都位于这个平面 内。如果力系各力的作用线位于同一平面内，这个力系称为平面力系。 主要讲解平面力系的分类。 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。 平面汇交力系的平衡方程 图2-4a 所示的平面汇交力系(F₁ 、F₂ 、F₃)中，力F₁ 、F₂可以用合力FR₁代替 ，F的大小和方向由平行四边形的对角线确定；图2-4b中，力FR、F₃ 可以用合力Fe 代替， Fr 的大小和方向由平行四边形的对角线确定。这样，汇交力系 (F₁、F₂、F₃) 就可用一个 力代替，这个力Fr 为该汇交力系的合力(图2-4c)。 教师根据平面汇交力系的平衡方程讲解。 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。 作用在物体上的力系的合力不等于零，物体的运动状态就要发生改变。要求物体平衡， 合力必须为零；只要汇交力系的合力为零，物体就能处于平衡状态。合力由力系的各力合成，用力在直角坐标轴上的投影表示这一关系，并且令合力为零。用平衡方程可以求解受力图上的未知力。 教师讲解平衡状态，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：总结平面力系的分类。 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） 本课程深入探讨了平面汇交力系的平衡原理，包括平衡条件、合力投影定理及其应用，通过理论讲解和实例分析，使学生能够熟练地运用这些原理解决实际工程中的受力分析问题，为后续的结构设计和力学分析打下坚实的基础。 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） 1.什么是平面汇交力系的平衡条件？ 2.平面汇交力系平衡的几何条件是什么？ 3.如何判断一个平面汇交力系是否处于平衡状态？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在教授平面汇交力系平衡的课程中，我发现学生对于平衡方程的理解较为到位，但在实际操作中，对于力的分解和矢量合成的应用仍显不足。未来教学中，我将增加更多互动式练习和实际案例分析，以增强学生的实践能力和空间想象能力，确保他们能够更准确地将理论知识应用于解决实际问题。 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 $$