4.4 梁的正应力强度条件（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4.4 梁的正应力强度条件 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 梁的正应力强度条件学情分析显示，学生普遍理解正应力与弯矩的关系，但对于如何准确计算惯性矩和应用正应力公式存在一定困难。他们需要更多实践来掌握不同截面形状的梁的正应力分布，以及如何根据材料属性和荷载条件评估梁的强度。教学中应加强实例分析和互动讨论，以提高学生的实际应用能力。 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。 掌握梁横截面上的正应力 学会截面二次矩的运用 学习任务 描述 掌握梁横截面上的正应力 学会截面二次矩的运用 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 掌握梁横截面上的正应力 教学难点 学会截面二次矩的运用 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） 悬索桥结构分析案例 在悬索桥的结构分析案例中，通过有限元结构分析软件进行计算分析，可以得出梁在不同荷载作用下的正应力分布情况。这种分析对于评估桥梁结构的安全性和耐久性至关重要 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） 梁横截面上的正应力 观察与推想 用矩形截面海绵直杆比拟直梁(图4-17a), 并将梁看成由无数纵向纤维粘结而成。在海绵杆的表面画两圈垂直于轴线的横线，代表两个横截面。在横线中间画几条纵线，代表纵 向纤维。双手在海绵杆的两端施加力偶，使它作平面弯曲(图4-17b) 。 观察横线，仍然垂 直于轴线。表明横截面在梁作平面弯曲之后仍为垂直于轴线的平面。观察纵线，各条纵线 的变形由伸长量大到伸长量小，再由缩短量小到缩短量大。由于梁的轴线在纵向对称平 面内弯成平面曲线，横截面仍然垂直于轴线，可以推断同一高度的纵向纤维层的伸缩量 相同。在纵向纤维层由伸长到缩短的连续变化中，必有一层既不伸长也不缩短。这一纵 向纤维层称为中性层 (图4-17c)。中性层与横截面相交的直线称为横截面的中性轴。 可 见，中性层一侧的纵向纤维受拉，另一侧的纵向纤维则受压；中性轴将横截面分成了受 拉和受压两个区域。 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） 海绵直梁变形之前，两横截面之间的纵向纤维的长度相同。纤维的伸缩量与纤维原长之 比为线应变，表示纤维的伸缩程度。在弹性范围内，纵向纤维的伸缩程度与纵向分布内力的 密集程度成正比——线应变与正应力成正比。 中性层的纵向纤维既不伸长，也不缩短——横截面上中性轴处的正应力为零。 主要讲解梁横截面上的正应力。 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。 截面二次矩 1.平面图形的形心 图形的几何中心称为形心。土木工程中常见的具有对称轴的杆件截面，形心在对称轴 上。截面如果有两条对称轴，这两条对称轴的交点就是截面图形的形心(图4-18)。 图4-19所示T 形截面，形心C 在对称轴y 上 。C 点 在y 轴的什么位置，需由形心公式计算确定。 教师根据截面二次矩讲解。 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。 2.对中性轴的截面二次矩 如图4-20所示，截面内微面积△A与它到某轴的距离y 的二次方的乘积y²△A称为微面积对该轴的二次矩。截面内所有的微面积对中 性轴z的二次矩的总和，称为对中性轴的截面二次矩。 教师讲解对中性轴的截面二次矩，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：总结梁横截面上的正应力。 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） 梁的正应力强度条件课程深入讲解了正应力的计算方法、影响因素及其在梁设计中的应用。通过理论讲授和案例分析，学生能够掌握如何根据材料属性和荷载条件评估梁的强度，确保结构安全。课程强调了惯性矩的重要性，并训练学生解决实际工程问题的能力。 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） 1.什么是梁的正应力强度条件？ 2.梁的最大正应力通常发生在哪个位置？ 3.如何计算矩形截面梁在纯弯曲下的正应力？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在梁的正应力强度条件教学中，发现学生对理论概念理解良好，但在实际计算和应用中存在困难。未来教学应增加更多实际案例和互动环节，以提高学生的实践操作能力和问题解决技巧。同时，需要强化对材料力学性质的讲解，帮助学生更好地将理论知识与工程实践相结合。 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 $$