1.4 平面力系的平衡方程及其应用（教案）《机械基础》（多学时）同步精品课堂（高教版·第3版）

《机械基础》（第3版）教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务1.3 约束、约束力、力系和受力图的应用 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 学生已具备静力学基本概念，能区分汇交与任意力系，但对力矩平衡理解薄弱，列平衡方程时易漏力矩项；计算投影和力矩常出现符号错误，需强化坐标系设定与步骤化训练。 背景分析 本节课程是机械、土木等专业的核心基础，平面力系平衡方程直接服务于工程结构受力分析与机构设计，为后续材料力学、机械设计奠定计算模型。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 能够结合本节课所学知识，增强动手能力和解决问题的能力。 掌握平面汇交力系和平面任意力系的平衡方程 能够学会功率与效率的公式以及机械效率的计算 学习任务 描述 掌握平面汇交力系和平面任意力系的平衡方程 能够学会功率与效率的公式以及机械效率的计算 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 掌握平面汇交力系和平面任意力系的平衡方程 教学难点 能够学会功率与效率的公式以及机械效率的计算 教学难点突破方法 能够学会基础知识并运用 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 《机械基础》，主编：栾学钢 赵玉奇 陈少斌，2024年8月第3版；高等教育出版社出版。 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） 思考：如图所示，储罐架在砖座上，储罐半径 r=0.5m,G=24kN，砖座间距离L=0.8m。不计摩擦，试求砖座对储罐的约束力。 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（12分钟） 一、平面力系的平衡方程 1.平面汇交力系的平衡方程 平面汇交力系合成的结果是一合力，若平面汇交力系的合力为零，则该力系将不引起物体运动状态的改变，即该力系是平衡力系。 平面汇交力系平衡的条件：当平面汇交力系平衡时，力系中所有的力在x、y轴上投影的代数和分别为零 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（20分钟） 2.平面任意力系的平衡方程 平面任意力系平衡的条件 平面任意力系的平衡方程可以表述为：力系中各力在坐标轴上投影的代数和等于零，且各力对平面内任意一点的力矩的代数和等于零。平面汇交力系是平面任意力系的一种特殊情况，力矩平衡方程自然满足，因此其独立的平衡方程只有两个。 主要讲平面任意力系的平衡方程内容。 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。 二、功率与效率 1、功率 单位时间所做的功称为功率，用P表示 功率的单位为W,工程中以kW为常用单位。 功率是机械的主要技术指标之一，它代表机械的工作能力，是正确选择和使用机械的重要依据。机器的铭牌中都明确标示机器的额定功率。 当机械的功率一定时，力和速度成反比：速度越大，力越小；速度越小，力越大。 例如，在进行金属切削粗加工时，若材料硬、背吃刀量(切削深度)大，则常选择较…·低的转速，以获得较大的切削力，否则会使电动机过载甚至烧毁；汽车爬坡时需要较 ·大的驱动力矩或较大的牵引力，驾驶员采用低挡位的速度，以便在一定功率的情况下获得较大的牵引力。 教师根据功率与效率讲解。 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学习内容，突破了课程内容难点。 2,机械效率 机械在运转时，必须输入一定的功率，输人功率常由电动机或发动机提供。输入功率的一部分用于克服有用阻力以完成指定的工作，称为有用功率。例如，机床加工时克服切削力的功率，汽车行驶时克服地面及空气阻力的功率，起重机克服重力的功率等，都是有用功率。同时，输入功率中的另一部分要克服机械传动中的无用阻力，称为无用功率。 教师讲解机械效率，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； 图片展示更加直观的让学生感受到知识的魅力，加强学生学习的动力。 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：总结平面汇交力系的平衡方程。 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） 本课从平面汇交力系到任意力系，系统推导∑Fx=0、∑Fy=0、∑Mo=0三组平衡方程，结合工程实例训练列方程、求未知力，并讨论功率P=Fv在机械调速与切削参数选择中的应用。 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.简述平面汇交力系的平衡方程。 2.简述回转运动的公式。 3.简述机械效率的内容。 板书 设计 一 、平面力系的平衡方程 二 、功率与效率 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 教学中发现学生对力矩方程的建立最易出错，投影正负号与矩心选择混乱；后续应增加互动演示与错例剖析，分步训练“受力图-列方程-校核”流程，并引入功率实例强化方程的工程意义。 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 $$