2.2 拉伸与压缩时材料的力学性能（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2.2 拉伸与压缩时材料的力学性能 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 本课程通过低碳钢与铸铁的拉压试验与性能对比，直观展示塑性与脆性材料的差异，并引入断后伸长率、断面收缩率及冷作硬化概念，内容层层递进，既贴合工程实际又易于理解，符合学生认知规律，具备良好的教学适切性。 背景分析 课程以低碳钢与铸铁的拉压试验为切入点，通过对比塑性、脆性材料应力-应变差异，引入断后伸长率、断面收缩率和冷作硬化概念，既衔接先修力学基础，又为后续强度设计、工艺优化奠定材料认知与选型依据。 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。 掌握力学性能的概念 能够学会判断低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 学习任务 描述 掌握力学性能的概念 能够学会判断低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 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 掌握力学性能的概念 教学难点 能够学会判断低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 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） 金属材料在外力作用下所表现出来的性能称为力学性能。 力学性能一般是通过试验来测定的。 如图所示，把拉伸试样装夹在拉伸试验机上，试样的原始直径为d。,原始标距为L。 在给试样逐渐施加拉伸载荷的同时连续测量拉力F和相应的伸长量△L,直到试样被拉断为止，根据测得的数据绘制拉力-伸长量曲线，求出相关的力学性能指标。 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 、低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 1. 低碳钢拉伸时的力学性能 低碳钢的拉力一伸长量曲线如图2-11所示。当拉力逐浙增加时，低碳钢试样经历 了弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。Oe段为试样的弹性变形阶段。在此阶段，试样的伸长量与拉力成正比，若去掉载荷，试样能够恢复到原来的形状。 e 点以后，即使去掉载荷。试样也不能恢复到原来的形状，进入塑性变形阶段。这时，曲线上出现了水平或锯齿形线段，这种现象称为“屈服”。此时，拉力不变，而试样继续发生伸长变形。 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） 不同材料的力学性能是有区别的，表现在拉力一伸长量曲线的形状上。低碳钢等材 料在断裂前有明显的塑性变形，其断裂称为“韧性断裂”;铸铁等材料在断裂前无明显的塑性变形，拉力一伸长量曲线上无“屈服”现象，也无“缩颈”现象，其断裂称为“脸性断裂”。 2. 低碳钢压缩时的力学性能 低碳钢压缩时的力学性能有如下特点：上屈服强度ReH、下屈服强度ReL.与低碳钢拉伸时相同，在出现“屈服”现象后，试样将被压扁，不会断裂。 主要讲不同材料的力学性能是有区别的，表现在拉力一伸内容。 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、铸铁拉伸与压缩时的力学性能 如图所示，虚线是灰铸铁拉伸时的应力-应变曲线，从拉伸开始至试样被拉断，应力和应变都很小，没有“屈服”和“缩颈”现象。 图中的实线是灰铸铁压缩时的应力-应变曲线，可以看出，灰铸铁的抗压强度远大于其抗拉强度。 教师根据铸铁拉伸与压缩时的力学性能讲解。 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。 三、塑性与冷作硬化 1.塑性 在材料的拉伸与压缩试验中，还可以测得材料的力学性能指标——塑性。 塑性是材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。 常用的塑性指标是断后伸长率和断面收缩率。 (1)断后伸长率 断后伸长率是指断后标距的残余伸长与原始标距之比的百分率 (2)断面收缩率 断而收缩率是指断裂后试样横截面积的最大缩减量与原始横截面积之比的百分率， 在国家标准中采用符号Z 表示 断后伸长率A和断面收缩率Z 的数值越大，表明材料的塑性越好。通常把A>5% 的材料称为塑性材料，如低碳钢；把A<5% 的材料称为脆性材料，如灰铸铁。 2. 冷作硬化 在制造零件的过程中，对零件施加载荷使其产生塑性变形，则材料的下屈服强度有所提高、塑性下降的现象称为“冷作硬化”。在工程实际中，常用“冷作硬化” 来提高某些结构件，如钢筋、链条、冷轧钢板及钢缆绳等的承载能力。 教师讲解塑性与冷作硬化，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：总结断后伸长率。 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） 课程以低碳钢与灰铸铁的拉压试验为主线，对比弹性-屈服-断裂全过程，阐明塑性指标A、Z及冷作硬化机理，揭示塑性材料受拉、脆性材料受压的工程选材原则。 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.简述低碳钢压缩时的力学性能。 2.简述断面收缩率的计算公式。 3.简述冷作硬化的作用。 板书 设计 一、低碳钢拉伸与压缩时的力学性能 二、铸铁拉伸与压缩时的力学性能 三、塑性与冷作硬化 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本课实验与理论和应用衔接紧密，低碳钢与铸铁对比鲜明，学生易悟塑脆差异；但冷作硬化机理讲解可能偏快，应补动画与现场测试，强化数据感受与工艺联系。 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 $$