静力学基本概念—单元教学设计.doc

《工程力学》单元教学设计

《工程力学》单元教学设计

《水工建筑物》教学文本

1-

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表1教案计划表

单元名称

第一章物体的受力分析

学时

1

项目名称

第一节静力学基本概念

教学地点

多媒体教室

学生角色

设计辅助人员

教学目标

知识目标

技能目标

态度目标

（1）掌握力的概念

（2）掌握刚体的概念

（3）掌握力系的概念

（4）掌握平衡的概念

（1）能解释本课程的基本任务与学习方法。

（2）能找出工程中的结构和构件

（1）能按时到课，遵守课堂纪律，积极回答课堂问题，按时上交作业；

（2）课下能积极认真练习教室布置的工作任务；

（3）认真完成老师布置的预习任务。

能力训练任务

及案例

通过观察思考理解有关结构和构件的概念

举例分析生活中的结构类型

教学重点、难点

重点：刚体的概念

难点：平衡的概念力系的分类

教学方法、手段

案例法，讲练结合法，黑板、多媒体课件，动画。

教学组织过程

由工珵事例引入本章的几个概念

教师辅导答疑，教师提供答案，评价此过程。

教学条件

工程案例；练习题；课程相关课件。

作业

基础试题（填空、选择题等）

备注

2.教学实施

【步骤l】复习巩固和引入新课

教学地点

教师任务

学生任务

教学条件

时间（分钟）

多媒体教室

学习任务引入

与教师互动回答

多媒体课件

5

【步骤2】课程介绍及知识讲授

教学地点

教师任务

学生任务

教学条件

时间（分钟）

多媒体教室

讲解本章的几个知识点

听课，获取有关知识和信息

多媒体

课件

30

教学内容及要求：

1.力的概念

力是物体间相互的机械作用，这种作用能使物体的机械运动状态发生改变，同时还能使物体产生变形。力使物体的机械运动状态发生改变，称力的运动效应或外效应；力使物体的形状发生改变，称力的变形效应或内效应。

就力对物体的外效应来说，又可以分为两种情况，即力的移动效应和转动效应。例如，人沿直线轨道推小车使小车产生移动，这是力的移动效应；人作用于绞车手柄上的力使鼓轮转动，这是力的转动效应。在一般情况下，一个力对物体作用时，既有移动效应，又有转动效应。如打乒乓球时，如果球拍作用于乒乓球的力恰好通过球心，只有移动效应；如果此力不通过球心，则不仅有移动效应，还有绕球心的转动效应。

实践证明，力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点。这三者称为力的三要素。

(1)力的大小。力的大小表示物体间机械作用的强弱程度，力的国际单位制是牛顿()，千牛顿()，。

(2)力的方向。力的方向表示物体间的机械作用具有方向性。它包含方位和指向。如重力“铅直向下”’“铅直”是指力的作用线在空间的方位，“向下”是指力沿作用线的指向。

(3)力的作用点。力的作用点是力作用在物体上的位置。实际上，当两个物体直接接触时，力总是分布地作用在一定的面积上。如手推车时，力作用在手与车箱接触的面积上。当力作用的面积很小以至可以忽略其大小时，就可以近似地将力看成作用在一个点上。

力是一个定位矢量，可用一个带箭头的线段表示，如图1-1所示。线段AB的始端A或末端B表示力的作用点，线段AB的长度表示力的大小，用线段的方位角和箭头表示力的方向。

图1-1

2.刚体的概念

由于结构或构件在正常使用情况下产生的变形很小，例如，桥梁在车辆、人群等荷载作用下的最大竖向位移一般不超过桥梁跨度的1/700～1/900。物体的微小变形对于研究物体的平衡问题影响很小，忽略微小变形可使所研究的问题得以简化,因而，可以将物体视为不变形的理想体——刚体，即在任何外力的作用下，大小和形状始终保持不变的物体称为刚体。

显然，现实中刚体是不存在的。任何物体在力的作用下，总是或多或少地发生一些变形。在材料力学中，主要是研究物体在力作用下的变形和破坏，所以必须将物体看成变形体。在静力学中，主要研究的是物体的平衡问题，为研究问题的方便，则将所有的物体均视为刚体。

3.力系的概念

作用在物体上的一群力称为一个力系。按照力系中各力作用线分布的情况，力系可分为：平面力系（力系中各力的的作用线共面）和空间力系（力系中各力的作用线不完全共面）。本书主要研究平面力系，平面力系一般又可分为以下4种。

（1）平面汇交力系:力系中各力作用线汇交于一点。

（2）平面力偶系:力系中各力组成若干个力偶。

（3）平面平行力系:力系中各力作用线相互平行。

（4）平面一般力系:力系中各力作用线既不完全交于一点，也不完全平行。

4.平衡的概念

所谓平衡，是指物体相对于地球表面保持静止或作匀速直线运动的状态。平衡状态的物体上作用的力系，称为平衡力系。将平衡力系必须满足的条件称力系的平衡条件。力系的平衡条件是静力学研究的主要问题之一。

在刚体静力学中，所研究的对象（物