2020工程力学教案(项目二-平面力系)4课时

教案首页教学主题内容项目二平面力系2.1平面力系的合成课时数2授课班级授课日期3-18出勤情况教学目标知识目标技能目标素养目标1、力的投影法；2、合力投影定理；1、能运用所学解决生活中存在的力矩力偶问题；2、能结合数学三角函数，对本科熟练计算；1、培养学生具有质量意识、工匠精神；2、培养学生遵守焊接相关标准和规范，做到严谨学习；教学重点1、力在直角坐标系的投影；2、合力投影定理；教学难点1、合力投影定理；2、三角函数的运用；学情分析本节课内容为平面力系知识，对数学的三角函数要求掌握较为熟练，通过对学情进行了解，学生的该项知识点需要进行强化练习。教学资源现场教学，工程力学教材，多媒体教学，自制PPT，手机APP作业内容处理教师现场以PPT结合板书的形式授课，通过职教云的相关功能提高学习效果，授课结束后，完成职教云对应作业，下次课点评错误较多作业。教学策略设计思路：1、通过网络视频、图片等，让学生了解本课所学知识点；2、通过课前完成预习笔记，完成预习部分；3、课前完成课前测试，掌握上节课所学；4、课中完成随堂测试，掌握本节课所学；5、课后完成课后测试，对本节知识进行加固；教学方法：项目教学法、讲授法、讨论法、自主学习法。授课步骤时间分配教学内容教师活动学生活动设计理念课程导入51、复习旧课上节课是复习课，对项目一进行了复习。2、引入新课本节内容为力矩、力偶只是，主要内容如下：(1)力的投影法；(2)合力投影定理；1、采用讲授法，对旧课复习。2、引入新课，通过PPT汇总知识进行提问、总结、讲解。1、学生讨论，回答上节课所学问题。2、学生通过课堂练习、答问、讨论进行知识的掌握。1、复习旧课。2、引入新课。教学过程53025101、完成课前测试2、力在平面直角坐标轴上的投影力是矢量，大小用数值表示（F1=10牛顿、F2=15牛顿），方向用力作用线和某基准线的夹角α表示。一般x轴水平向右为正向，y轴铅直向上为正向，两轴垂直，称为直角坐标轴。若力的大小为F，方向和x轴的夹角为α，现要求该力在x轴的投影。投影正负规定：从力矢量起点投影到端点投影方向和坐标轴同向，投影值为正，反之，从力矢量起点投影到端点投影方向和坐标轴反向，投影值为负。所以，上述力F在x、y轴的投影Fx=-F·cosαFy=+F·sinα若已知力F和x轴的夹角为α，则Fx=±F·cosαFy=±F·sinα特例：力和一坐标轴平行，力在该轴的投影等于该力的数值，在另一轴的投影等于零。例，常用W表示重力，画铅直向下的重力，Wx=0，Wy=-W；画水平力F2，F2x=±F，F2y=0。投影和分力有什么不同？数值大小不一定相同：两分力方向和坐标轴平行,分力分力和坐标轴平行,数值等于投影值；分力和坐标轴不平行,不相等。物理量不同：分力是矢量,按平行四边形分解任意方向,也可用FxFy表示；投影标量,只有大小和正负。如果已知力在两个轴的投影Fx和Fy，即可求该力的大小和方向3、合力投影定理合力投影定理：合力在某轴上的投影，等于各个分力在同一轴上投影的代数和。证明：两汇交力F1、F2的合力可以用以这两力为边的平行四边形的对角线FR表示（左图向x轴引垂线）各力投影：F1x=ac，F2x=ab=cd（对边、同位角），FRx=ad=ac+cd==ac+ab=F1x+F2x若力系的分力不止两个分力，有三、四、五……多个，同样有：FRx=F1x+F2x+F3x+……=∑FixFRy=F1y+F2y+F3y+……=∑Fiy例：已知：F1=450N，F2=140N，F3=300N求：合力的大小与方向解法：中学物理方法，每两个力用平行四边形合成……？必须严格按比例画各力和形状，太麻烦。解：根据合力投影定理FRx=F1x+F2x+F3x=-450+0+300×cos60°=-300NFRy=F1y+F2y+F3y=0-140-300×sin60°=-400N4、完成随堂测试1、教师布置测试题目，学生5分钟内完成，教师讲解并补充。2、教师通过讲授法讲解力在直角坐标系的投影，并布置练习。3、教师展示所授课件，讲解、提问、答疑。4、教师设置课中测内容，并讲解题目，了解学生所学情况。1、完成课前测试，对上节课所学有一定复习，对不足处进行查缺补漏。2、学生完成课堂练习，并拍照上传职教云讨论环节。3、学生答问、思考、讨论，并结合自已的理解，回答问题。4、学生完成课中测，每人只有一次测试机会。1、及时对知识点复习。2、教学结合，练习提高。3、梳理知识点，对比掌握所学。4、学生、教师了解所授、所学情况。小结5本节内容为力矩、力偶只是，主要内容如下：1、力的投影法；2、合力投影定理；作业布置1、完成职教云课后练习；2、结合教材和职教云课件，完成2.2(P26)平衡方程预习笔记；教学后记（可附加：过程评价文件、引导文文件、实训操作记录文件等）教案首页教学主题内容项目一刚体静力学基础2.2平面力系的简化与平衡（1）课时数2授课班级授课日期3-22出勤情况教学目标知识目标技能目标素养目标1、掌握平面汇交力系的简化方法和平衡条件；2、熟练应用平衡条件求解物体或物体系的平衡问题；1、结合机械基础和本教材，对照学习；2、能将力的简化和平衡运用到其它学科；1、对生活中的事物感兴趣，从而提高自主学习的能力；2、对工程安全问题有理性认识，意识到所有的安全隐患是由于材料、设计等因素导致；教学重点1、平面汇交力系的求解；2、运用平面汇交力系的平衡方程分析解决实际问题；教学难点1、运用平面汇交力系的平衡方程分析解决实际问题；2、受力图的分解；学情分析本节课学习平面力系简化与平衡，在项目一的基础上，进行力的计算，需要掌握平衡方程和三角函数，部分学生三角函数基数较差，计算能力不强。因此需要重点加强三角函数的运用。教学资源现场教学，工程力学教材，多媒体教学，自制PPT，手机APP作业内容处理教师现场以PPT结合板书的形式授课，通过职教云的相关功能提高学习效果，授课结束后，完成职教云对应作业，下次课点评错误较多作业。教学策略设计思路：1、通过网络视频、图片等，让学生了解本课所学知识点；2、通过课前完成预习笔记，完成预习部分；3、课前完成课前测试，掌握上节课所学,同时对上节课内容复习；4、课中完成随堂测试，掌握本节课所学，对掌握知识点查缺补漏；5、课后完成课后测试，对本节知识进行加固；教学方法：项目教学法、讲授法、讨论法、自主学习法。授课步骤时间分配教学内容教师活动学生活动设计理念课程导入51、复习旧课上节课所学内容为平面力系的合成，主要内容如下：(1)力的投影法；(2)合力投影定理；2、引入新课本节内容为约束和约束力，主要内容如下：(1)平面力系的简化；(2)平面力系的平衡方程；(3)例题讲解；1、采用讲授法，对旧课复习。2、引入新课，并以由浅入深的思路进行讲解。1、学生讨论，回答上节课所学问题。2、学生记笔记，划重点，思考。1、复习旧课。2、引入新课教学过程152025101、平面力系的简化(1)平面力系力作用线在同一平面的力系。如下图所示的悬臂吊车，作用于横梁AB上的外力作用线都在同一平面内。如下图的飞机,外力虽然不在同一平面,但左右对称,可将外力合成到对称面,在该平面进行受力分析计算。(2)平面力系的简化为了研究在平面力系作用下构件的平衡问题，在外力作用线的平面内，任选择一点A作为简化中心。将n个外力都平移到简化中心上，可得到汇交于点A的平面力系F1、F2、…、Fn。3、平面力系的平衡方程构件平衡，汇交A点的平面力系合力为零：根据§1-2力的平移定理，上述每一附加力偶矩Mi等于“原力对平移点的力矩”，即Mi=MA（Fi）而且构件平衡时，n个附加力偶矩的代数和也等于零（省略证明过程），即ΣMi=ΣMA（Fi）=0（b）。可得平面力系的平衡方程为：即，各力在两个坐标轴上投影的代数和分别等于零，各力对任一点力矩的代数和也等于零。4、练习例：已知：W=70kN，a=30°求：FCD、FA。解：B点已知力W，A点固定铰链两个分力，C点二力杆件钉孔连线）。建立平衡方程如下：ΣMA（Fi）=0FCx×0.15+FCy×1.14-W×(1.14+0.36)=0FCcos30°×0.15+FCsin30°×1.14-70×1.5=0FC=150kNΣFx=0FAx-FCcos30°=0FAx=FCcos30°=150×0.866=130kNΣFy=0FAy+FCsin30°-W=0FAy=W-FCsin30°=70-150×0.5=-5kN5、完成课堂测试1、教师复习力的分解与合成，并通过职教云提问和讨论环节，引导学生参与课堂。3、教师讲解平衡方程的建立过程，并通过板书和PPT分享教学资源，并讲解例题，结合职教云随机点名设置提问环节；4、教师讲解练习，并布置课堂练习，学生完成练习，通过职教云讨论环节，签名、拍照并上传。5、教师设置随堂测试，学生5分钟完成，教师点评；1、学生答问，并完成课堂任务，拍照上传讨论环节，完成知识点的复习。3、学生听课，做笔记，并完成课堂答问；4、学生完成课堂练习；5、学生完成课堂测试，了解自己对知识掌握情况。1、讲授法，提问法、练习法结合。3、学生答问，教师答疑；4、点评学生所做题目，答疑解惑；5、课堂练习，课堂及时吸收所学；小结5本节内容为约束和约束力，主要内容如下：1、平面力系的简化；2、平面力系的平衡方程；3、例题讲解；作业布置1、完成职教云课后作业2.2；2、结合教材和职教云课件，完成2.2平面力系平衡方程（2）预习笔记；教学后记（可附加：过程评价文件、引导文文件、实训操作记录文件等）教案首页教学主题内容项目一刚体静力学基础2.2平面力系的简化与平衡（2）课时数2授课班级授课日期3-29出勤情况教学目标知识目标技能目标素养目标1、掌握平面汇交力系的简化方法和平衡条件；2、熟练应用平衡条件求解物体或物体系的平衡问题；1、结合机械基础和本教材，对照学习；2、能将力的简化和平衡运用到其它学科；1、对生活中的事物感兴趣，从而提高自主学习的能力；2、对工程安全问题有理性认识，意识到所有的安全隐患是由于材料、设计等因素导致；教学重点1、平面任意、平行力系的求解；2、平面任意力系平衡的公式的三种形式；教学难点平面任意力系平衡的公式应用：一般形式、二矩式、三矩式。学情分析部分学生三角函数基数较差，计算能力不强。需要通过大量课堂练习，并要求学生拍照上传，教师及时讲解不同学生出现的代表性的问题。教学资源现场教学，工程力学教材，多媒体教学，自制PPT，手机APP作业内容处理教师现场以PPT结合板书的形式授课，通过职教云的相关功能提高学习效果，授课结束后，完成职教云对应作业，下次课点评错误较多作业。教学策略设计思路：1、通过网络视频、图片等，让学生了解本课所学知识点；2、通过课前完成预习笔记，完成预习部分；3、课前完成课前测试，掌握上节课所学；4、课中完成随堂测试，掌握本节课所学；5、课后完成课后测试，对本节知识进行加固；教学方法：提问法、启发法、讲授法。授课步骤时间分配教学内容教师活动学生活动设计理念课程导入51、复习旧课上节课所学内容为平面力系平衡方程，主要内容如下：(1)平面力系的简化；(2)平面力系的平衡方程；2、引入新课本节内容还将继续学习平面力系平衡方程，如下：(1)平面一般力系；(2)平面其他力系；(3)例题讲解；1、采用讲授法，对旧课复习。2、引入新课，并以由浅入深的思路进行讲解。1、学生讨论，回答上节课所学问题。2、学生记笔记，划重点，思考。1、复习旧课。2、引入新课教学过程52015255完成课前测试2、平面一般力系平面一般力系的平衡方程一矩式、二矩式、三矩式，一矩式的意义：各力在两个坐标轴上投影的代数和分别等于零，各力对任一点力矩的代数和也等于零。平面任意力系的充分与必要条件是：力系的主矢和主矩同时为零。即：R’=0，MO=0(1)一般形式=0=0=0(2)二矩式=0其中A、B两点的连线不能与x轴（或y轴）垂直。(3)三矩式其中A、B、C三点不能共线。3、平面其他力系(1)平面汇交力系力作用线在同一平面上，且汇交于一点的力系。以汇交点A为矩心时，无论是否平衡,都有ΣMA≡0，力矩方程不能说明力系是否平衡，平面汇交力系的平衡方程只剩下：各力在两个坐标轴上投影的代数和分别等于零。(2)平面平行力系力作用线在同一平面上，且互相平行的力系，选x轴与力作用线垂直，y轴与之平行，无论是否平衡，都有ΣFx≡0，不能说明平衡。4、例：已知：F=1kN，a=8°求：FAB、FBC、工件受力。解：因为已知力F=1kN作用在铰接点B上，所以应先选择销钉B为对象。销钉B受力图：主动力F与两个二力杆的约束F1、F2构成平面汇交力系，用汇交力系的两个平衡方程：ΣFx=0F1cosa-F2cosa=0F1=F2ΣFy=0F1sina+F2sina-F=02F1×sin8°-1滑块Ｃ受力图，二力杆作用力F’2与工件、地面的光滑约束力FN1、FN2构成汇交力系，用两个平衡方程：ΣFx=0F’2cosa-FN2=0FN2=F’2cos8°=3.59×0.9903=3.56kN根据作用与反作用定律，工件受力F’N2=3.56kN。4、完成随堂测试1、教师布置测试题目，学生5分钟内完成，教师讲解并补充。2、教师由浅入深地讲解原理，并设置课堂答问环节，及时掌握学生所学。3、教师通过讲授法讲解知识点，并设置题目，学生通过职教云讨论环节完成练习，拍照上传app，教师及时讲解所出现的问题。4、教师设置随堂测试，了解学生对知识点掌握情况。1、完成课前测试，对上节课所学有一定复习，对不足处进行查缺补漏。2、学生结合课前笔记，理解掌握内容，并进行课堂答问。3、学生思考、讨论，并完成练习，通过职教云讨论环节拍照上传app。4、学生完成课中测，每人只有一次测试机会。1、及时对知识点复习。2、讲授法，提问法结合。3、以学生为主体，教师引导学生完成该知识点学习。4、及时掌握所学，及时总结。小结5本节内容为约束和约束力，主要内容如下：1、平面一般力系；2、平面其他力系；3、例题讲解；作业布置1、完成职教云课后作业2.3；2、完成前期所有课件时长的学习；3、课后需要复习，下节课课堂考试；教学后记（可附加：过程评价文件、引导文文件、实训操作记录文件等）教案首页教学主题内容项目二平面力系习题课课时数2授课班级授课日期4-1出勤情况教学目标知识目标技能目标素养目标1、掌握刚体静力学基础；2、掌握平面汇交力系、平面任意力系的合成与平衡问题；1、能将力的简化和平衡运用到其它学科；1、锻炼学生的计算能力；2、使学生对生活中的事物感兴趣，从而提高自主学习的能力；教学重点1、平面力系的概念；2、平面力系的平衡方程的应用；3、平面汇交力系、平面任意力系的合成；教学难点1、平面任意力系的主矢、主矩的求解；2、平面任意力系的平衡实际应用；学情分析本节课是对项目二平面力系进行复习，通过两周的学习，同学们能基本掌握平面汇交力系、平面任意力系的合成与平衡问题，但部分学生三角函数基数较差，计算能力不强，不够熟练，因此，设置习题课，将先进行知识点梳理，然后进行随堂考试环节，并预留20分钟对出错率高的题进行讲解。教学资源现场教学，工程力学教材，多媒体教学，自制PPT，手机APP作业内容处理教师现场以PPT结合板书的形式授课，通过职教云的相关功能提高学习效果，授课结束后，完成职教云对应作业，下次课点评错误较多作业。教学策略设计思路：1、通过网络视频、图片等，让学生了解本课所学知识点；2、通过课前完成预习笔记，完成预习部分；3、课前完成课前测试，掌握上节课所学；4、课中完成随堂测试，掌握本节课所学；5、课后完成课后测试，对本节知识进行加固；教学方法：项目教学法、讲授法、讨论法、自主学习法。授课步骤时间分配教学内容教师活动学生活动设计理念课程导入51、复习旧课平面力系主要内容如下：(1)平面汇交力系、平面一般力系的概念；(2)平面汇交力系的合成与平衡；(3)平面一般力系的平衡；2、引入新课本节课为习题课，对教材知识点进行复习，并完成一定课堂练习，如下：(1)平面力系的平衡方程；(2)课堂练习；1、采用讲授法，对旧课复习。1、学生讨论，回答上节课所学问题。1、复习旧课。教学过程525401010201、完成课前测2、平面力系的平衡方程(1)合力投影定理合力在某轴上的投影，等于各个分力