《-约束与约束反力》教学设计

《土木工程力学基础》（高教版）《约束与约束反力》教学设计课题1.3约束与约束反力教学时间2课时教学目标知识与技能1、认识约束、主动力、被动力等概念；2、了解工程中常见的约束类型；3、理解重要约束类型的约束反力三要素。4、掌握约束反力的符号表示。过程与方法1、通过观察与思考、应用实例等让学生对工程中常见的约束类型有感性认识；2、引导学生依据力的三要素来表示不同类型的约束反力。情感、态度、价值观1、通过探究建筑工程安装、施工中各物体的受力，培养敢于创新的精神，举一反三的能力；2、通过分析力的三要素，增强安全生产的意识。教学重点常见约束及约束反力。教学难点1、区分约束反力的施力物体和受力物体；2、准备描绘约束反力（大小、方向、作用点）。教学内容及其过程学生活动教师导学一、引入[观察与思考]在日常生活中可以看到：绳索悬挂的灯、支承在墙上或柱子上的梁都掉不下来；人坐在椅子上也摔不下来。为什么灯、梁和椅子上的人都不能向下运动呢？答：因为灯、梁和人的运动受到周围物体的限制，不可能在空间某些方向运动。二、导学提纲1．约束和约束反力的概念（1）限制物体运动的物体在力学中称为约束。（2）对于绳索悬挂的灯来讲，绳索是灯的约束；支承在墙上或柱子上的梁掉不下来，墙或柱子是梁的约束；人坐在椅子上也摔不下来，椅子是人的约束。（3）约束对被约束物体的作用力称为约束反力（约束力），简称反力。约束反力是被动力。（4）主动使物体运动或使物体有运动趋势的力称为主动力，如重力、风压力、土压力等。主动力在工程上称为荷载。（5）主动力通常是已知的，而约束反力则是未知的。2．几种常见约束及其约束反力（1）绳索、链条、皮带等用于限制物体的运动时，称为柔体约束。（2）绘制图示梁的受力让同学来回答问题。1、自主学习自学教材、自主完成导学提纲，记录疑点或无法解决的问题，为交流作准备。通过引导学生回答问题，引入课题——约束的概念。1、布置前置作业课前精心预设前置作业——导学提纲，组织学生自主学习。《土木工程力学基础》（高教版）（3）光滑接触面约束是指当物体限制其他物体运动时，在接触处的摩擦力很小，可以略去不计。（4）绘制图示梯子的受力（5）可动铰支座只能限制物体沿垂直于支承面方向的上下移动，不能限制物体绕支座转动和沿支承面方向的水平移动。（6）桥梁伸缩缝处的可动铰支座如图所示。在实际工程中，大型钢梁或一些钢架桥以及立交桥伸缩缝处，常把一端采用可动铰支座。其作用是：当因热胀冷缩而长度稍有变化时，可动铰支座相应地沿支承面滑动，从而避免温度变化引起的不良后果。2、组内交流在小组长的组织下，有序开展交流与探讨，共同解决存在的问题，并整理交流的结果。3、小组展示各组依次对交流的结果进行展示，并对各组的展示作出补充或评价。2、巡视导学巡视课堂，了解情况，对问题与疑点积极引导，适时点拨。对学困生积极鼓励，并适度助学。《土木工程力学基础》（高教版）（7）固定铰支座限制物体上下、左右移动；但可以产生微小的转动。（8）如图所示的柱子插入杯形基础后，在柱脚与杯口之间填以沥青麻丝，基础允许柱子产生微小的转动，但不允许柱子上下、左右移动。因此这种基础也可看成固定铰支座。（9）门窗用的合页就是圆柱铰链的约束实例。这种约束不能限制物体绕销钉转动，但能限制物体在垂直于销钉轴线的平面内沿任意方向的移动。（10）固定端支座是指构件与支承物固定在一起，构件在固定端既不能沿任何方向移动（也就是说上下、左右都不能移动），同时也不能转动。（11）如图所示的钢筋混凝土柱，插入基础部分较深，而且四周又用混凝土与基础浇筑在一起，也属于固定端支座。三、教师精讲1.柔体约束4、自我检测独立完成，学困生可在同学助学下完成。3、点评与精讲对各组讨论进行点评，对重点内容进行精讲。《土木工程力学基础》（高教版）约束反力的作用线：通过接触点，沿柔体中心线；方向：背离被约束的物体，即为拉力；大小：未知；字母表示：FT。2.光滑接触面约束约束反力的作用线：通过接触点，沿接触面在该点的垂线；方向：指向被约束的物体，即为压力；大小：未知；字母表示：FN3.可动铰支座约束反力的作用线：通过接触点，并垂直于支承面；方向：指向不定；大小：未知；字母表示：FN4.固定铰支座5、反思提高通过课外作业，激发求知欲望，提高学习专业的兴趣。对有能力的学生讲解公法线——更加严谨、适用《土木工程力学基础》（高教版）约束反力的作用线：通过接触点，通常采用两个互相垂直的力表示；方向：指向不定；大小：未知；字母表示：Fx、Fy5.圆柱铰链（简称为铰链）约束反力的作用线：通过接触点，垂直于销钉轴线，通常采用两个互相垂直的力表示；方向：指向不定；大小：未知；字母表示：Fx、Fy6.固定端支座约束反力的作用线：通过接触点，通常采用两个互相垂直的力及一个力偶表示；方向：指向不定；大小：未知；字母表示：Fx、Fy，M四、探究有兴趣的同学可以考虑下，对于固定铰支座、圆柱铰链约束、及固定端支座中的约束反力Fx、Fy还有没有其他表示方法。布置作业课本作业：P26一、3-8三、1课外作业：1、通过本内容的学习，你有哪些收获？还存在哪些困惑？2、参观构件吊装的施工现场，运用所学知识对吊装的受力加以说明。4、反馈小结巡视指导，了解课堂教学效果，对课堂重点——约束类型及约束反力进行小结。5、课外拓展对学有余力的同学要求探究不同的解题方法，并感悟该力学知识在工程中应用，提升学生的能力。