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20010至2011学年第一学期____材料力学____课程教案课程编码：_______05123102_________总学时/周学时：80学时/5学分开课时间：2010年9月6日第1周至12月31日第17周授课年级、专业、班级：2009级土木工程专业093班使用教材：材料力学中国电力出版社授课教师：___王吉民_____________开课学院：建筑工程学院本课程教学目的：本课程的任务是使学生了解材料力学的基本原理，学习建筑结构的组成方式、受力性能、内力与位移的计算方法，为学习结构力学打下理论基础，并为专业设计中合理选择结构型式提供基础知识。本课程教学要求：1．掌握材料力学基本概念和计算原理、方法；2．具有解决一般土木建筑结构构件内力和变形的计算能力；3．利用强度理论，会校核构件在各种应力状下的强度条件。本课程教学方法理论授课、作业、答疑学生创新精神和实践能力培养方法学生创新精神和实践能力的培养重重于力学模型的建立，即根据工程实例，通过结构简化、荷载简化和约束简化，提出计算模型，即提高学生解决工程问题的能力。考核方式期末闭卷考试成绩占70％，作业与考勤占20％，实验成绩占10％。教学参考资料1.孙训方,方孝淑,关来泰编.材料力学（Ⅰ）.第四版.北京:高等教育出版社.2002年2.孙训方,方孝淑,关来泰编.材料力学（Ⅱ）.第四版.北京:高等教育出版社.2002年3.刘鸿文主编.材料力学（Ⅰ）(第四版）.北京:高等教育出版社.2004年4.刘鸿文主编.材料力学（Ⅱ）（第四版）.北京:高等教育出版社.2004年对教案的分析总结第1次授课的教学整体安排周次1授课时间20100908课时安排2学时章节名称第1章绪论；第2章轴向拉伸和压缩：2.1轴向拉伸和压缩的概念与实例；2.2轴向拉伸或压缩时的内力和应力授课类型理论课√实验课□习题课□授课方式讲授√讨论□指导□教学目的和要求1.掌握材料力学的性质、任务和研究对象;2.掌握构件的强度、刚度和稳定性问题的概念;3.理解材料力学的基本假设、基本概念及研究方法；4.了解杆件基本变形形式的受力和变形特点；5.掌握轴力的计算和轴力图的绘制。教学方法和手段以多媒体演示与黑板表达相结合，并配以一定数量的提问、解答。实例教学：1、竹子的力学自然美；2、高层建筑结构的力学概念设计。教学内容（包括基本内容、重点、难点）1.介绍材料力学这门课的性质、任务、研究方法及研究对象;2.讲述材料力学与生产实践的关系,让学生懂得其重要性,激起学习它的兴趣;3.介绍变形固体的几个基本假设、基本概念;4.介绍内力、截面法和应力的概念，变形与应变的概念；5.杆的四种基本变形形式的受力特点和变形特点及组合变形的概念；6.先介绍轴向拉（压）基本变形的受力特点和变形特点,并讲述其应用情况；7.介绍内力的概念、截面法求内力的步骤和过程,轴力的符号规则。并用截面法分析得出轴向拉（压）时,其内力是沿着轴向方向的一个力,也就是轴力通过例题讲述如何绘制轴力图。(重点)教学过程设计复习___分钟，授新课_88_分钟，安排讨论__分钟，布置作业_2_分钟讨论练习作业第2次授课的教学整体安排周次1授课时间20100910课时安排3学时章节名称第2章轴向拉伸和压缩：2.2轴向拉伸或压缩时的内力和应力（续）；2.3材料拉伸和压缩时的力学性能。授课类型理论课√实验课□习题课□授课方式讲授√讨论□指导□教学目的和要求1.掌握拉（压）杆横截面及斜截面上应力的计算；2.了解低碳钢、铸铁拉(压)的应力—应变曲线图及其它材料的力学性能；3.理解塑性材料和脆性材料的拉压力学性能；4.掌握拉压实验的量测技术。教学方法和手段以多媒体演示与黑板表达相结合，并配以一定数量的提问、解答。多媒体演示：试件拉伸过程。教学内容（包括基本内容、重点、难点）1.引入应力的概念，通过观察轴向拉（压）的实验现象,提出平面假设,并结合材料的均匀形假设及静力学关系,推出轴向拉（压）横截面上的应力公式,以此应力公式为基础,分析给出其斜截面上的应力计算公式;(难点)2.通过讲述例题,让学生进一步掌握轴向拉（压）时应力的计算；(重点)3.介绍拉(压)标准试件、实验仪器设备、实验条件及拉伸图的概念；4.介绍低碳钢拉伸的应力——应变曲线图及特征点：四个变形阶段、三个强度指标、两个塑性指标、卸载定律及冷作硬化现象;(重点)5.介绍其它塑性材料和铸铁拉伸时的力学性能;6.介绍低碳钢、铸铁的压缩力学性能,并与其拉伸力学性能对比分析,得出塑性材料和脆性材料的特点；7.介绍名义应力与工程应力的概念；介绍名义应变与工程应变的概念。教学过程设计复习_2_分钟，授新课_131_分钟，安排讨论__分钟，布置作业_2_分钟讨论练习作业第3次授课的教学整体安排周次4授课时间20100929课时安排2学时章节名称第2章轴向拉伸和压缩：2.4轴向拉伸和压缩时的强度计算；2.5轴向拉伸或压缩时的变形。授课类型理论课√实验课□习题课□授课方式讲授√讨论□指导□教学目的和要求1.理解极限应力、允许应力的概念及区别；2.了解安全因数的含义及选取原则；3.理解变形、应变的概念及胡克定律；4.了解横向变形与纵向变形的关系；5.掌握轴向拉压变形的计算。教学方法和手段以多媒体演示与黑板表达相结合，并配以一定数量的提问、解答。教学内容（包括基本内容、重点、难点）1.引进极限应力、允许应力、安全因数的概念，理解失效的概念；2.给出拉压强度条件，理解危险截面的概念，并指出应注意的问题；3.通过例题着重讲述拉压强度条件的应用;(重点)4.引入纵向变形、纵向应变的定义及计算公式；5.介绍胡克定律的形式及适用范围；6.介绍横向变形及其纵向变形的关系,引出泊松比的概念；7.通过例题讲述轴向拉压变形的计算，(重点)，并会计算变截面时轴向位移的计算。（难点）教学过程设计复习_2_分钟，授新课_86_分钟，安排讨论__分钟，布置作业_2_分钟讨论练习作业第4次授课的教学整体安排周次5授课时间20101008课时安排3学时章节名称第2章轴向拉伸和压缩：2.6轴向拉伸或压缩时的应变能；2.7简单拉压超静定问题；2.8应力集中的概念授课类型理论课√实验课□习题课□授课方式讲授√讨论□指导□教学目的和要求1.理解应变能的概念，掌握轴向拉压应变能的计算；2.理解超静定的概念及求解方法；3.掌握拉压超静定问题的解法；4.了解应力集中的概念。教学方法和手段以多媒体演示与黑板表达相结合，并配以一定数量的提问、解答。教学内容（包括基本内容、重点、难点）1.介绍应变能的概念及功能原理,并分析给出轴向拉压应变能的计算公式；(难点)2.介绍静定问题、超静定问题、多余约束，多余约束反力、超静定次数、静定基、相当系统等概念；3.讲授拉压超静定问题的解法:（重点）1)引出变形协调条件,并根据变形协调条件建立变形几何方程;2)将力与变形间的物理关系代入变形几何方程，得补充方程;3)联立静力平衡方程及补充方程，求出全部未知量;4)强度、刚度的计算与静定问题相同。4.通过例题讲述如何建立各种拉压超静定问题的变形协调条件及拉压超静定问题的解题步骤；（难点）5.介绍应力集中。(难点)教学过程设计复习_4_分钟，授新课_129_分钟，安排讨论__分钟，布置作业_2_分钟讨论练习作业第5次授课的教学整体安排周次6授课时间20101013课时安排2学时章节名称第3章扭转：3.1扭转的概念和实例；3.2外力偶矩的计算·扭矩和扭矩图；3.3纯剪切；授课类型理论课√实验课□习题课□授课方式讲授√讨论□指导□教学目的和要求1.了解扭转的受力特点和变形特点；2.掌握外力偶矩、扭矩的计算和扭矩图绘制；3.理解纯剪切的概念；4.掌握剪切虎克定律和切应力互等定理；5.理解薄壁圆筒扭转的应力公式。教学方法和手段以多媒体演示与黑板表达相结合，并配以一定数量的提问、解答。教学内容（包括基本内容、重点、难点）1.讲述扭转变形的受力特点和变形特点及工程实例；2.分析出扭转时横截面上只有一个内力形式——扭矩，并给出扭矩的计算及正负号规定；3.通过例题给出外力偶矩的计算公式和扭矩图的绘制步骤;(重点)4.观察薄壁圆筒扭转的实验现象,得出其横截面上只有沿切线方向的应力,考虑到薄壁的特点及静力学关系,分析给出其计算公式；5.介绍纯剪切的概念及剪切虎克定律,并证明切应力互等定理。教学过程设计复习__分钟，授新课_88_分钟，安排讨论__分钟，布置作业_2_分钟讨论练习作业第6次授课的教学整体安排周次6授课时间20101015课时安排3学时章节名称第3章扭转：3.4圆杆扭转时的应力；3.5圆杆扭转时的变形；3.6圆杆扭转时的应变能授课类型理论课√实验课□习题课□授课方式讲授√讨论□指导□教学目的和要求1.掌握圆轴扭转时横截面上的应力分布规律及计算公式；2.理解极惯性矩Ip，抗扭截面模量的含义及强度条件；3.掌握强度条件的应用；4.掌握剪切虎克定律和切应力互等定理；5.理解薄壁圆筒扭转的应力公式；6.了解扭转变形的特点；7.理解扭转变形公式及刚度条件；8.掌握刚度条件的应用及扭转应变能的计算。教学方法和手段以多媒体演示与黑板表达相结合，并配以一定数量的提问、解答。教学内容（包括基本内容、重点、难点）1.讲述扭转的变形实验——平面假设——扭转时横截面上只有剪应力；2.从变形、物理、静力三方面推出圆轴扭转时的切应力公式;(难点)3.说明极惯性矩Ip，抗扭截面模量的含义及计算公式4.介绍扭转的强度条件及应注意的问题；5.通过例题着重讲述强度条件的应用；(重点)6.介绍扭转变形的描述量——扭转角，然后推出扭转角公式；7.给出刚度条件的二种形式；8.通过例题着重讲解扭转刚度条件的应用;(重点)9.用功能原理给出扭转应变能的计算公式。教学过程设计复习_2_分钟，授新课_131_分钟，安排讨论__分钟，布置作业_2_分钟讨论练习作业第7次授课的教学整体安排周次7授课时间20101020课时安排2学时章节名称第3章扭转：3.7非圆截面杆的扭转。第4章弯曲内力：4.1弯曲的概念及梁的计算简图；4.2剪力和弯矩剪力图和弯矩图授课类型理论课√实验课□习题课□授课方式讲授√讨论□指导□教学目的和要求1.了解非圆截面杆扭转的特点,特别是矩形截面自由扭转的应力计算；2.理解弯曲变形的受力特点、变形特点；3.理解对称弯曲、平面弯曲的概念；4.掌握梁在任一指定截面处的剪力和弯矩值的计算。教学方法和手段以多媒体演示与黑板表达相结合，并配以一定数量的提问、解答。教学内容（包括基本内容、重点、难点）1.介绍非圆截面杆的扭转特点,特别是矩形截面自由扭转的应力情况；(难点)2.介绍弯曲的受力特点、变形特点，交待纵向对称面、对称弯曲、平面弯曲和梁的概念；(难点)3.介绍梁的计算简图；4.用截面法分析得出梁弯曲时横截面上只有二种内力——剪力和弯矩，并给出剪力和弯矩的正负规定；5.通过例题给出梁在任一指定截面处的剪力和弯矩值的计算步骤。(重点)教学过程设计复习__分钟，授新课_88_分钟，安排讨论__分钟，布置作业_2_分钟讨论练习作业第8次授课的教学整体安排周次7授课时间20101022课时安排3学时章节名称第4章弯曲内力：4.2剪力和弯矩剪力图和弯矩图；4.3剪力、弯矩与荷载集度之间的关系；授课类型理论课√实验课□习题课□授课方式讲授√讨论□指导□教学目的和要求1.理解弯矩方程、剪力方程、剪力图和弯矩图的概念；2.掌握截面法绘制剪力图和弯矩图；3.理解弯矩、剪力和荷载集度的微分关系；4.了解微分关系的几何意义和物理意义；5.掌握用微分关系绘制和校核剪力图和弯矩图。教学方法和手段以多媒体演示与黑板表达相结合，并配以一定数量的提问、解答。教学内容（包括基本内容、重点、难点）1.先复习求指定截面处的剪力和弯矩值的计算；2.再引出弯矩方程、剪力方程、剪力图和弯矩图的概念；3.通过例题介绍用截面法做剪力图、弯矩图的步骤及应注意的问题；(重点)4.先通过例题说明弯矩、剪力和荷载集度之间普遍存在一种微分关系；5.证明弯矩、剪力和荷载集度的微分关系;(难点)6.解释微分关系的几何意义