4.6 直梁弯曲知识应用（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4.6 直梁弯曲知识应用 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 学生在直梁弯曲知识应用方面普遍理解弯矩和剪力的基本概念及其关系，但在复杂载荷组合和不同支承条件下的梁弯曲分析中存在困难。他们需要更多实践操作和案例分析来加深对梁的挠度、应力分布和截面特性影响的理解。此外，学生对于如何通过改变梁的截面形状来提高其抗弯能力的认识不足，这需要通过实验和设计项目来加强。 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。 掌握动荷载对直梁弯曲的影响 学会交变应力、制动力和冲击荷载 学习任务 描述 掌握动荷载对直梁弯曲的影响 学会交变应力、制动力和冲击荷载 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 掌握动荷载对直梁弯曲的影响 教学难点 学会交变应力、制动力和冲击荷载 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） 抬头看教室里的一根楼盖梁，它可能是砖混结构中的外伸梁(图4-1c)。如果不是，去寻找这样的外伸梁。你能用学过的力学知识对它进行定性分析吗? 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） 你能用学过的力学知识对它进行定性分析吗? 1)画梁的计算简图。 观察梁承受楼盖哪一区域的荷载?集中荷载用Fp标大小，均布荷载用q 标大小。 2)用实验模型比拟梁的受力与变形。 3)勾画梁的剪力图和弯矩图。 4)勾画梁的挠曲线。 5)判断梁的危险截面。 ①假设为塑性材料、矩形截面。 ②假设为脆性材料、T 形截面。 6)勾画危险截面的弯曲正应力分布图。 7)估计最大挠度的截面位置。 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） 1)参考图1-9a,自选材料制作厂房排架柱的实验模型，准备分别用直吊、斜吊的方法 做起吊柱的实验。 2)参照图1-19所示的两种方法绑扎，缓慢起吊到位。叙述施工过程中直吊、斜吊的 特点。 3)确定柱在起吊的过程中关于弯曲强度的最不利状态，画此时柱的受力图，勾画弯矩 图，勾画挠曲线。 4)分析最不利状态下柱可能的危险截面，勾画这些截面的弯曲正应力分布图。 5)分析为什么斜吊可能弯曲强度不够。 主要讲解画梁的计算简图。 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。 动荷载对直梁弯曲的影响 1. 冲击荷载 小实验：将锯条的两端分别搁置在两本书上，比拟简支桥梁(图4-30a)。用左手食指 压住锯条的一端，不让锯条纵向移动。右手捏住笔杆从锯条的左端滑到右端，比拟车轮从桥 上经过。观察梁的变形。 将牙签剪成4根10mm长的小段，间断地横在锯条上，用透明胶固定，比拟桥面不平整 (4-30b) 。 重复上述实验，观察桥梁的变形和振动。 从竖向探讨车轮的运动状态。桥面绝对水平时，车轮在竖向处于平衡状态，桥面只承受 车轮传来的车体重量。如果桥面不平，车轮的位置突然向上拾升，桥面除了给车轮用以平衡 重力的竖向约束力外，还要增添改变车体运动状态的力。然而，在很短的时间内完成运动状 态的改变，需要的力很大。由于作用与反作用的关系，桥面承受的压力也就突然增大，桥梁 受到冲击。因此，梁的变形、位移也就突然增大；若车轮的位置突然下降，然后拾升，也会 对桥面产生冲击。冲击会造成桥梁振动。 教师根据动荷载对直梁弯曲的影响讲解。 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.制动力 小实验：如图4-32a 所示，锯条放在桌面上，笔杆穿进透明胶胶圈中。手握笔杆导向， 使胶圈在锯条上滚动。突然下压笔杆，胶圈不再滚动。由于手、笔、圈向前运动的惯性，胶 圈与锯条间的摩擦力会带动锯条向前滑动(图4-32b)。用手指压住锯条，不让锯条滑动。 再做制动实验，胶圈就可以刹住了(图4-32c)。 汽车、火车在桥上刹车时，依靠桥面或轨面对车轮的滑动摩擦力使汽车、火车的速度降 下来。摩擦力在这里称为制动力。它的反作用力作用于桥面或轨面，传到梁上，由梁的固定 铰支座的纵向约束力来平衡；制动力通过支座传到桥墩上，使墩身弯曲。在厂房中，行车刹 车形成的制动力也会使支承吊车梁的立柱弯曲。 3.交变应力 小实验：用笔在一段铁丝的中部点一小点，如图4-33a中的A 点。在通过A 点的纵向对 称平面内用双手反复对铁丝施加反向力偶。当铁丝上凸弯曲时，A点处的弯曲正应力为拉应 力；铁丝平直时，A 点处的弯曲正应力为零；铁丝下凸弯曲时，A 点处的弯曲正应力为压应 力。 教师讲解制动力，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：总结动荷载对直梁弯曲的影响。 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） 直梁弯曲知识应用课程涵盖了梁的受力分析、弯矩与剪力图的绘制、挠度计算以及不同载荷和支座条件下的梁设计。课程强调理论学习与实际应用的结合，通过案例研究和实验操作，培养学生解决实际工程问题的能力，重点在于提高学生对梁结构设计原理的理解和分析技能。 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.简述直梁弯曲时弯矩和剪力的关系。 2.描述直梁在受到均布载荷时的弯曲特性。 3.解释直梁在受到集中载荷时的弯曲和挠度情况。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 直梁弯曲课程需强化实践环节，增加案例分析和实验操作，以加深学生对梁的受力、挠度和应力分布的理解。同时，应注重培养学生的创新思维和设计能力，鼓励他们探索不同截面形状对梁性能的影响。此外，还需关注学生对复杂载荷组合分析的掌握情况，适时提供辅导，确保他们能够熟练应用理论知识解决实际工程问题。 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 $$