建筑力学电子教案

建筑力学电子教案一、课程概述1.课程名称：建筑力学2.课程性质：专业基础课3.授课对象：土木工程专业本科学生4.课程目标-使学生掌握建筑力学的基本概念、基本理论和基本方法。-培养学生分析和解决工程实际力学问题的能力。-为后续专业课程的学习奠定坚实的力学基础。

二、教学内容与学时安排

静力学1.静力学基本概念（2学时）-力的概念、力的三要素、力的表示方法。-刚体、平衡的概念。-静力学公理：二力平衡公理、加减平衡力系公理、力的平行四边形法则、作用与反作用公理。2.平面汇交力系（4学时）-平面汇交力系的合成方法：几何法、解析法。-平面汇交力系的平衡条件及平衡方程的建立与求解。3.力矩与平面力偶系（4学时）-力矩的概念、计算方法及性质。-力偶与力偶矩的概念，力偶的性质。-平面力偶系的合成与平衡条件。4.平面一般力系（6学时）-平面一般力系向一点简化：主矢和主矩的概念及计算。-平面一般力系的平衡条件及平衡方程的各种形式（基本形式、二矩式、三矩式）。-物体系统的平衡问题：静定与超静定的概念，静定问题的求解方法。

材料力学1.轴向拉伸与压缩（6学时）-轴向拉压杆的受力特点和变形特点。-内力：轴力的概念、轴力图的绘制。-应力：正应力和切应力的概念、计算公式及分布规律。-变形：胡克定律，轴向拉压杆的变形计算。-强度条件：许用应力、强度计算方法。2.剪切与挤压（4学时）-剪切和挤压的概念，实用计算方法。-剪切强度条件和挤压强度条件的应用。3.扭转（6学时）-扭转的概念，外力偶矩的计算。-扭矩和扭矩图，圆轴扭转时的应力和变形计算。-圆轴扭转的强度条件和刚度条件。4.平面弯曲（8学时）-平面弯曲的概念，梁的分类。-梁的内力：剪力和弯矩的概念、剪力图和弯矩图的绘制方法。-梁的应力：弯曲正应力和弯曲切应力的计算公式及分布规律。-梁的变形：挠度和转角的概念，简单梁的变形计算。-梁的强度条件和刚度条件。

三、教学方法1.课堂讲授：系统讲解课程的基本概念、理论和方法。2.案例分析：通过实际工程案例分析，加深学生对知识的理解和应用能力。3.多媒体教学：利用图片、动画等多媒体手段，直观展示教学内容。4.小组讨论：组织学生进行小组讨论，培养学生的团队协作和创新思维能力。

四、教学资源1.教材：选用权威的建筑力学教材。2.参考资料：相关的力学手册、学术期刊、在线课程资源等。3.教学软件：力学分析软件，用于辅助教学和学生实践。

五、考核方式1.平时成绩（30%）-出勤情况（10%）-课堂表现（10%）-作业完成情况（10%）2.期末考试成绩（70%）：采用闭卷考试，考核学生对课程知识的掌握程度和应用能力。

六、各章节详细教案

静力学基本概念1.教学目标-理解静力学的基本概念，包括力、刚体、平衡等。-掌握静力学公理。2.教学重难点-重点：力的概念、静力学公理。-难点：对刚体和平衡概念的准确理解。3.教学方法-课堂讲授为主，结合简单实例说明概念。4.教学过程-导入：通过展示一些建筑结构的图片，引出静力学在建筑工程中的重要性。-讲解力的概念：-定义：力是物体间的相互机械作用。-三要素：大小、方向、作用点。-表示方法：力的图示和力的示意图。-介绍刚体和平衡概念：-刚体：在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变的物体。-平衡：物体相对于地球保持静止或匀速直线运动的状态。-讲解静力学公理：-二力平衡公理：作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。-加减平衡力系公理：在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。-力的平行四边形法则：作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。-作用与反作用公理：作用力和反作用力总是同时存在，两力的大小相等、方向相反，且沿同一直线分别作用在两个相互作用的物体上。-课堂小结：回顾本节课的重点内容，强调概念的理解。-布置作业：让学生思考生活中符合静力学公理的实例。

平面汇交力系1.教学目标-掌握平面汇交力系的合成与平衡方法。2.教学重难点-重点：平面汇交力系合成的几何法和解析法，平衡方程的应用。-难点：力在坐标轴上投影的计算及平衡方程的求解。3.教学方法-讲授与实例分析相结合，通过多媒体演示合成过程。4.教学过程-复习导入：回顾力的概念和静力学公理。-平面汇交力系的合成：-几何法：通过力多边形法则求合力。-解析法：利用力在坐标轴上的投影计算合力的大小和方向。-平面汇交力系的平衡条件：-平衡条件：合力为零。-平衡方程：$\sumF_x=0$，$\sumF_y=0$-例题讲解：通过具体例题，详细讲解合成与平衡方程的应用。-课堂练习：布置一些相关练习题，让学生上台解答，及时纠正错误。-课堂小结：总结平面汇交力系的合成与平衡方法。-布置作业：完成课后相关习题。

力矩与平面力偶系1.教学目标-理解力矩和力偶的概念，掌握其计算方法和性质。-掌握平面力偶系的合成与平衡条件。2.教学重难点-重点：力矩的计算、力偶的性质、平面力偶系的合成与平衡。-难点：力偶系的合成与平衡方程的应用。3.教学方法-利用动画演示力矩和力偶的作用效果，结合实例讲解。4.教学过程-力矩的概念：-定义：力使物体绕某点转动的效应，用矩来度量。-计算公式：$M_O(F)=\pmFd$-力偶的概念：-定义：大小相等、方向相反、作用线平行的两个力组成的力系。-力偶矩：度量力偶对物体的转动效应。-力偶的性质：-力偶无合力。-力偶对其作用面内任一点的矩恒等于力偶矩，与矩心位置无关。-只要保持力偶矩不变，力偶可在其作用面内任意移转，或同时改变力和力偶臂的大小，而不改变力偶对刚体的作用效应。-平面力偶系的合成：合成结果为一个合力偶，合力偶矩等于各分力偶矩的代数和。-平面力偶系的平衡条件：合力偶矩为零，即$\sumM=0$-例题讲解：通过实例说明力矩和力偶系的计算与应用。-课堂练习：安排练习题巩固知识。-课堂小结：归纳总结力矩和力偶系的重点内容。-布置作业：完成课后相关作业。

平面一般力系1.教学目标-掌握平面一般力系向一点简化的方法，理解主矢和主矩的概念。-掌握平面一般力系的平衡条件及平衡方程的应用。2.教学重难点-重点：平面一般力系的简化、平衡方程的建立与求解。-难点：力系简化过程中主矢和主矩的计算，平衡方程的灵活应用。3.教学方法-结合实例详细讲解简化过程，通过大量练习巩固平衡方程的应用。4.教学过程-平面一般力系向一点简化：-主矢：$\overrightarrow{F}_R=\sum\overrightarrow{F}$-主矩：$M_O=\sumM_O(F)$-平面一般力系的平衡条件：主矢和主矩都为零。-平衡方程：-基本形式：$\sumF_x=0$，$\sumF_y=0$，$\sumM_O=0$-二矩式：$\sumF_x=0$，$\sumM_A=0$，$\sumM_B=0$（A、B两点连线不垂直于x轴）-三矩式：$\sumM_A=0$，$\sumM_B=0$，$\sumM_C=0$（A、B、C三点不共线）-例题讲解：针对不同形式的平衡方程，通过例题展示求解过程。-课堂练习：布置多种类型的练习题，让学生分组完成并讨论。-课堂小结：强调平面一般力系简化和平衡方程的要点。-布置作业：完成课后作业，要求学生总结解题思路。

轴向拉伸与压缩1.教学目标-掌握轴向拉压杆的受力分析、内力计算、应力计算和变形计算方法。-理解强度条件并能进行强度计算。2.教学重难点-重点：轴力计算、应力分析、强度条件应用。-难点：应力和变形公式的推导与应用。3.教学方法-结合实际构件讲解受力和变形情况，通过动画演示公式推导过程。4.教学过程-轴向拉压杆的受力特点和变形特点：-受力特点：外力作用线与杆轴线重合。-变形特点：轴向伸长或缩短。-内力：-轴力：通过截面法计算，绘制轴力图。-应力：-正应力计算公式：$\sigma=\frac{N}{A}$-应力分布规律：均匀分布。-变形：-胡克定律：$\Deltal=\frac{Fl}{EA}$-强度条件：-许用应力：$[\sigma]=\frac{\sigma_{lim}}{n}$-强度计算：$\sigma\leq[\sigma]$-例题讲解：通过实际杆件的例题，详细讲解各参数的计算和强度校核。-课堂练习：安排相关练习题，让学生掌握强度计算方法。-课堂小结：总结轴向拉压的重点内容。-布置作业：完成课后作业，思考实际工程中轴向拉压的应用。

剪切与挤压1.教学目标-理解剪切和挤压的概念，掌握实用计算方法。-能进行剪切和挤压强度计算。2.教学重难点-重点：剪切和挤压的实用计算方法及强度条件。-难点：确定剪切面和挤压面。3.教学方法-利用实物模型展示剪切和挤压现象，结合实例讲解计算方法。4.教学过程-剪切和挤压的概念：-剪切：构件受一对相距很近、大小相等、方向相反的横向外力作用，两力间的截面发生相对错动。-挤压：构件相互挤压的接触面上产生的压力。-剪切强度计算：-剪切面：发生剪切变形的截面。-剪切应力计算公式：$\tau=\frac{F_s}{A_s}$-剪切强度条件：$\tau\leq[\tau]$-挤压强度计算：-挤压面：两构件相互挤压的接触面。-挤压应力计算公式：$\sigma_jy=\frac{F_jy}{A_jy}$-挤压强度条件：$\sigma_jy\leq[\sigma_jy]$-例题讲解：通过实例计算，让学生掌握剪切和挤压强度计算。-课堂练习：布置练习题，巩固所学知识。-课堂小结：总结剪切和挤压的重点内容。-布置作业：完成课后作业，分析生活中剪切和挤压的实例。

扭转1.教学目标-理解扭转的概念，掌握扭矩计算和扭矩图绘制方法。-掌握圆轴扭转时的应力和变形计算方法，能进行强度和刚度计算。2.教学重难点-重点：扭矩计算、应力和变形公式应用、强度和刚度条件。-难点：应力和变形公式的推导及应用。3.教学方法-通过动画展示扭转过程，结合实例讲解计算方法。4.教学过程-扭转的概念：-定义：杆件受到垂直于轴线的力偶作用，使杆件的任意两个横截面发生绕轴线的相对转动。-扭矩：-计算方法：截面法，绘制扭矩图。-圆轴扭转时的应力：-计算公式：$\tau=\frac{T\rho}{I_p}$-应力分布规律：沿半径线性分布。-圆轴扭转时的变形：-扭转角计算公式：$\varphi=\frac{Tl}{GI_p}$-强度条件：-许用切应力：$[\tau]$-强度计算：$\tau_{max}\leq[\tau]$-刚度条件：-单位长度扭转角：$[\theta]$-刚度计算：$\theta_{max}\leq[\theta]$-例题讲解：通过实际轴的例题，讲解扭矩、应力和变形计算及强度、刚度校核。-课堂练习：安排练习题，提高学生计算能力。-课堂小结：总结扭转的重点内容。-布置作业：完成课后作业，思考汽车传动轴的扭转问题。

平面弯曲1.教学目标-理解平面弯曲的概念，掌握梁的内力计算和内力图绘制方法。-掌握梁的应力计算方法，能进行强度计算。-掌握梁的变形计算方法，能进行刚度计算。2.教学重难点-重点：梁的内力分析、应力和变形公式应用、强度和刚度条件。-难点：内力图绘制、应力和变形公式推导及综合应用。3.教学方法-结合实际梁的受力情况讲解，通过多媒体演示内力图绘制过程。4.教学过程-平面弯曲的概念：-定义：