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1、机械设计基础课程单元教学设计单元标题：轴向拉伸与压缩横截面 上内力的计算单兀教学学时2在整体设计中的位置第9次授课班级上课地点教 学 目 标能力目标知识目标素质目标1. 能辨认工程中常见的基本变形；2. 能使用截面法求解轴力；3. 能利用直接法求轴力；4. 能绘制杆件的轴力图；1. 认识工程中常见的四 种基本变形；2. 掌握拉伸与压缩变形 的受力和变形特点；3. 理解内力的概念；4. 掌握截面法求内力；5. 掌握直接法求轴力；6. 掌握轴力图；1、培养学生热爱本专业、爱 学、会学的思想意识。2、培养学生应用理论知识分 析和解决实际问题的能力；3、培养学生的团队合作意 识；4、培养学生仔细、认真
2、、严 谨的工作态度。能力训练任务及案例任务：求拉压杆的轴力画轴力图； 案例1:截面法求一等直杆轴力 案例2:求作等直杆轴力图教 学 材 料1、教材2、使用多媒体辅助教学。单元教学进度步骤教学内容教学方法学生活动工具手段时间分配1复习、导入复习：静力学受力分析导入：静力求解不是我们的最终目的，工程 中的构件是否能安全可靠的工作、构件的尺 寸是否合理都是我们需要解决的问题，这节 课我们来分析构件的承载能力。工程中杆受力发生拉压变形如图示，画 出杆的轴力图提问讲授讨论回答黑板 课件 视频5分钟2设置情 景提出问 题问题探究问题引领听讲思考黑八、板、ppt5分钟3讲授新 知提供咨 询一. 概念1. 强
3、度要求：强度是构件承受外力时抵抗 破坏的能力2. 刚度要求：刚度是构件承受外力时抵抗 变形的能力。3. 稳定性要求：稳定性是构件承受外力时 保持原有平衡状态的能力。4. 构件的承载能力：构件强度、刚度和稳 定性统称为构件的承载能力。5. 内力：当构件受到外力作用而变形 时，其内部各部分材料之间因相对位置发生 改变，从而引起相邻部分材料间因力图恢复 原有形状而产生的相互作用力，称为内力。二. 截面法用一假想的截面从要求内力处将杆件切开分成两段，取其中的任意一段为研究对象， 画出其受力图，利用平衡方程，求出内力。 其步骤可归结为下列四步：切、取、代、平三. 杆件的基本变形：讲授法 启发式 问题探究
4、 讨论法 分数 激励听讲讨论回答黑八、板、ppt10分钟1.轴向拉伸和压缩2.剪切四.拉伸与压缩的受力与变形特点1.受力特点：杆件受到的力（或合力） 与其轴线重合。3讲授新 知提供咨 询2 .变形特点：杆件受到的力（或合力） 与其轴线重合时，发生的伸长或缩短变形。五.截面法求轴力1.轴力：与杆件的轴线重合的内力（用 Fn或N表示）2.截面法：用一假想的截面从要求内力处将杆件切开分成两段，取其中的任意一段为研究对 象，画出其受力图，利用平衡方程，求出内 力。其步骤可归结为下列四步：切、取、代、平如图（a）所示，用截面1-1假想地将杆件切开，取左（右）段为研究对象，受力图如图（b）（c）由刀X=0
5、得 N-P=0所以N=P讲授法 启发式 问题探究 讨论法 分数 激励听讲讨论回答里八、板、ppt10分钟P p(Q)a3. 轴力的正负：轴力指向离开截面（拉力） 为正；轴力指向指向截面（压力）为负。4. 轴力图：将杆件的轴力随截面位置变 化的关系用一个图形来表示。5. 例题：3讲授新 知提供咨 询解：（1 ）求1-1截面上的轴力为了显示1-1截面上的轴力，并使轴力成为作用 于研究对象上的外力，假想沿1-1截面将等直杆分为两部分，取其任一部分为研究对象。 现取左段为研究对象，其受力图如图（b ）所示。列平衡方程E Fx =0 N F1 =0 解得N =F =10kN（2）求2-2截面的轴力 取2
6、-2截面左段为研究对象，并画其受力图，如图5-3（c）所示。由平衡方程Z Fx =0N2F2 =0解得N2 = F1 F2 =35kN（3）求3-3截面的轴力 取3-3截面左段为研究对象，并画其受力图，如图5-3（d）所示。由平衡方程瓦 Fx =0N3 F1 F2 +F3 =0讲授法 启发式 问题探究 讨论法 分数 激励听讲讨论回答里八、板、ppt10分钟解得 N3 二 F1 F2 - F3 二 20kN任一截面上的轴力的数值等于该截面一侧 所有轴向外力的代数和，当外力的方向与该 截面正的轴力方向相反时取正，反之取负。即NF这就是计算轴力的直接法。3讲授新 知提供咨 询六.轴力图为了形象地表示
7、轴力沿杆件轴线的变化 情况，常取平行于杆轴线的坐标表示杆横截 面的位置，垂直于杆轴线的坐标表示相应截 面上轴力的大小，正的轴力(拉力)画在横 轴上方，负的轴力(压力)画在横轴下方。 这样绘出的轴力沿杆轴线变化的图线，称为 轴力图。案例应用2作图示等直杆轴力图。讲授法 启发式 问题探究 讨论法 分数 激励听讲 讨论 回答黑八、板、ppt15分钟Alt営ACJm工伽(通丄创IIH曲解：首先用 面上的轴力。在杆 将杆件截开，并取/ 段上只有一个20 外力是沿轴线指向勺 这个向右的外力取一Nab =-20k同理可得Nbc =(Ncd =根据ab bc 画出轴力图，如图 知，Nmax发生在 值为30kN
8、。3Q冃直接法求解出/ 件的AB段中丿 左段为研究对象 kN的外力，并一 假想截面的，故 负号，所以可得20+40 )kN 二-30kNCD段内轴力的5-4 (b )丿CD段内任意横kK忏件各横截 弔一假想截面 一。由于左 且这个向右的 在计算时= 20kN大小和符号， 所示。由图可賣截面上，其4任务分析分析杆的受力，制定解题方案一一利用 直接法求拉压杆截面上的轴力，画轴力图。启发诱导讨论5分钟5任务实施小组讨论、确定实施步骤，个体完成计 算。请部分同学到黑板上完成。启发、诱 导、个别 指导操作黑板纸本20分钟6点评1. 知识的掌握情况；2. 空间力系在平面上的投影；引导、归 纳展示、汇 报、听讲听讲 记录5分钟7效果对整个单元的知识学习与实际操练的各教师评价总结归纳记录3评价个环节进行评价，填写过程考核评价表学生评价评价分钟8布置作业课后习题、预习2分钟课后体会Slmndlong Poly technic College
