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1、工程力学教案 教学内容 64 胡克定律学 校 四川核工业技师学院二校区 授课教师 解小琴 日期 11.26课 型 第六章四节 授课班级 数控 1201 时间 40 分钟教材分析工科各专业一般都要涉及机械运动及强度计算的问题，工程力学的定律、定理与结论广泛应用于各种工程技术之中。本节教学任务选自机械工业出版社普通高等教育机电类实用型规划教材工程力学第六章第四节“轴向拉压杆的变形与胡克定律” 。该任务是在学习轴力、轴力图、轴向拉压杆横截面的应力计算，应力集中等基础知识后，进一步掌握应力与变形的关系。学情分析中职二年级机械加工专业和数控专业二年级的学生本学期刚开始学习工程力学，对于初中起点的同学而言
2、，力学的基础普遍不牢固，对 力学缺乏兴趣，爱因斯坦曾经说过兴趣是最好的老师，所以培养学生的兴趣非常重要，胡克定律是材料力学中最重要的基本定律之一，它给出了应力与应变的定量关系，因此教师在讲解过程中应注意差异和细节，结合教材，精心挑选相关的案例，帮助学生从感性上掌握这些知识，避免理论的空洞与乏味。教 学目 标 知识目标：掌握胡克定理的两个表达式 技能目标：能运用胡克定律，解决工程实际问题 情感目标：培养学生归纳、总结的能力，引导学生勤于思考，激发学生学习工程力学的兴趣。教学重点 胡克定律的两个表达式教学难点 胡克定律的运用教学方法 分组教学法归纳总结教学法启发式教学法教学用具 小黑板 6 块白板
3、笔 12 支课件时间 教 学 过 程课前准备 提前两分钟到班，清点人数，做好课前准备课堂导入（6分钟）观看美剧越狱第一季，片段欣赏，通过影片引入课题胡克定律提问：1、在墙上打孔运用了哪个力学原理？（应力集中）2、所有的孔连在一起组成了一个什么形状？（叉形）3、孔的位置是如何确定的？（运用胡克定律计算得出）新课讲解（15分钟）一：胡克本人Robert Hooke，（16351703）罗伯特胡克 ，英国物理学家、天文学家。1635 年 7 月 18 日生于威特岛的弗雷施瓦特。从小勤奋好学，1655年仅 20 岁的胡克成为著名化学家玻意耳的助手。胡克是 17 世纪英国最杰出的科学家之一。他在力学、光
4、学、天文学等多方面都有重大成就。他所设计和发明的科学仪器在当时是无与伦比的。他本人被誉为英国的“双眼和双手 ”。 胡克在力学方面的贡献尤为卓著。胡克比牛顿大 8 岁，也是牛顿最大的竞争对手，是一对欢喜冤家，在光是粒子还是波的探讨中，争论了一辈子，在探讨万有引力的过程中，他首先发现了引力和距离平方成反比的规律。但由于缺乏数学手段，还没有得出定量的表示，牛顿在他的基础上深入研究，发现了万有引力定律，万人敬仰，但他在他的学术中却丝毫没有提到胡克的功劳，两人从此埋下了阴影。尽管胡克并不贫穷，但是他的日子过得实在不怎么样，晚年生活更是灾难性的。其中主要的原因是在发现引力与距离的平方反比关系”优先权的争夺
5、中得罪了牛顿。胡克死后不久，牛顿就上了英国皇家学会的会长，牛顿派人把胡克的所有试验器具，和所有的研究数据都销毁了，连胡克的画像都没有放过。由于牛顿在国际国内强大的影响力，致使 300 年后英国皇家学会才给胡克平反。 胡克定律（弹性定律），是胡克最重要发现之一，也是材料力学的最重要基本定律之一。二：胡克定律1定理描述只要应力不超过某一极限值时，杆 的轴向变形与轴向载荷成正比、与杆的 长度成反比、与杆的横截面面积成反比。 2表达式第一表达式：L= F N Lo/（EA） 式中：E :弹性模量， 单位为 Pa,常用单位 GPaFN: 轴力，单位为 NLo: 杆的原长A：杆件的横截面积第二表达式： =
6、E 式中： ：应力： 纵向线应变E：弹 性模量，单位为 Pa,常用单位 GPa附表： 常用材料的弹性模量材料名称 牌号 E/GPa低碳钢 Q235 200-210中碳钢 45 205低合金钢 16Mn 200合金钢 40CrNiMoA 210灰铸铁 - 60-162球墨铸铁 - 150-180铝合金 LY12 71混凝土 - 15.2-36木材（顺纹） - 9-12应知练习（5分钟）1、有 A、B 两根杆，其材料、横截面 积及所受轴力相同，而 LA=2LB,则LA 与 LB 的关系是：（B ）A:LA=LB, B:LA=2LB, C:LA=LB/22、不同材料的 A、B 两杆，几何尺寸相同，
7、则在受到相同的轴向拉力时，两杆的应力和变形的关系是：（ B ） A :应力不同，变形相同 B: 应力相同，变形不同 C: 应力和变形都不相同 知识提升（工程应用）（6分钟）例 6-3：变截面杆 AD 如图所示，已知：F1=20KN,F2=F3=35KN;L1=L3=300mm,L2=400mm;d1=12mm,d2=16mm,d3=24mm,材料的弹性模量 E=210GPa。试求： （1）每段杆的变形量 （2）杆件的总变形 解(1)从右到左求轴力，并作轴力图： （2）求每段杆的变形量。由胡克定律第一表达式可得： AB 段：L AB=FN1L1/EA1=20103300 10-3 4/210 1
8、09 122 10-6 =2.53 10-4 m =0.253mm BC 段： LBC=FN2L2/EA2=-15 103 400 10-3 4/210 109 16210-6=-1.42 10-4m =-0.142mmCD 段： LCD=FN3L3/EA3 =-50 103 300 10-3 4/210 109 242 10-6=-1.58 10-4 m =-0.158mm (3)杆件的 总变 形量 LAD=LAB+LBC+LCD=0.253+(-0.142)+(-0.158)=-0.147mm (缩短） 小结胡克胡克，相生相克 弹性范围，表达变形 应力越大，应变越大 轴力越大，变形越大 原形越长，变形越大 面积越大，变形越小 弹性模量，实验测定 材质不同，E 值不同 作业布置（2分钟）思考：胡克定律的适用范围？预习：材料在拉伸与压缩时的力学性能 计算： P102，6-6
