平面任意力系的平衡-教学设计

《平面任意力系的平衡》教学设计【课题】平面任意力系的平衡（中国劳动社会保障出版社《工程力学》第三版第四章第一节）【课时】第1课时（45分钟）【课型】新课【教材分析】静力学研究内容---物体受力分析方法和物体在力系作用下处于平衡条件在工程中应用很广。工程中最常见的力系是平面任意力系，前述的平面汇交力系和平面力偶系以及后述的平面平行力系可看成是平面任意力系的特殊形式，许多实际问题都可以简化为平面任意力系问题来处理，分析和解决平面任意力系平衡问题在静力学中占有重要地位。【学情分析】职高学生对工程结构缺乏感性认识，对于作用在工程结构上力的分析难以正确理解，尤其对如何应用平衡方程解决工程上的平衡问题感觉困惑，对所学知识点内容缺乏整合应用的能力。但他们具有初步的分析和解决问题的能力，这就需要教师能合理设疑，引导学生进行自主探究，充分发挥学生学习主体的作用。【教学目标分析】1．识记目标：理解平面任意力系的概念；掌握平面任意力系的平衡条件和平衡方程。2．能力目标：能应用平面任意力系平衡方程解决工程上的平衡问题；培养学生严谨的逻辑思维能力和自主探索问题的能力；提高学生分析和解决问题的能力。3．情感目标：培养学生勤于思考的好习惯和严谨、务实、细致的工作态度；通过小组讨论，培养学生的协作精神。【重点、难点】重点：平面任意力系的平衡条件和平衡方程以及物体在平面任意力系作用下平衡问题的解法。难点：应用平面任意力系平衡方程求解物体平衡问题的方法和步骤以及解题方法的优化。【教学方法及策略】本节课运用创设问题情境---引导学生自主探究---小组合作讨论---练习总结---知识拓展的教学模式；采用启发式教学法，引导学生进行自主探究学习，通过对展示案例的合作讨论，进行解题方法的优化，以达到预期的教学目标。【课件设计思路】为配合讲课需要，新课引入内容采用动态显示，各例题图及受力分析采用实时作图。【教学过程设计分析】学生在前述课题中已经学习了物体的受力分析方法、静力学公理、运用平面汇交力系平衡的解析条件解决平面汇交力系作用下的物体平衡问题、力矩的平衡条件以及平面力偶系的平衡条件等力学知识，而正确地画出物体的受力图是分析、解决静力学平衡问题的基础。图1起重机一、新课引入图1起重机在新课引入时，我直接通过课件展示工程结构力学动态简图（如图1），师生共同分析构件间的约束关系和所受载荷情况后，让学生对水平梁AB进行受力分析，画出受力图。针对梁AB的受力图，引导学生分析其受力特点及与前述平面汇交力系受力特点的区别，从而引出该课题所要讲授的平面任意力系概念。二、新课讲授1、物体在平面力系作用下，不但有在平面内发生移动的可能性，而且有在平面内发生转动变化的可能性。师设问：要使物体在平面任意力系作用下仍保持平衡状态，应满足什么条件？引导学生应用已学知识进行自主分析、探索，归纳出平面任意力系的平衡条件。2、针对水平梁的受力图（如图2），在已知梁重G和起吊载荷Q的前提下，引导学生应用平面任意力系的平衡条件，巩固平面汇交力系平衡方程的基础上，探索求解梁AB平衡问题的方法，在此过程中，师适时地向学生渗透学法、解法及方案的多样化，归纳出平面任意力系的平衡方程（①基本形式----两个投影式，一个力矩式；②二力矩式----二个力矩式，一个投影式。）。图2三、随堂训练在学生理解平面任意力系的平衡条件和平衡方程的基础上，出示题2（如图3）作为课堂练习，进行求解平衡问题的进一步探索。学生分组讨论，师加以观察、启发。杆AB上有三个着力点，根据学生原有认知基础，可能会出现两种讨论结果：①利用三力平衡汇交定理画受力图，根据平面汇交力系平衡方程求解未知量；②利用平面任意力系平衡方程求解未知量。此题采用平面汇交力系平衡方程求解时，计算比较繁琐，并且容易出错；用平面任意力系平衡方程进行求解相对比较简单。此时师结合讨论、比较分析结果，向学生渗透解题技巧及方案的优化选择以及运算的准确性，激发学生的发散性思维。图3四、练习小结通过例题1、2的求解，师生共同分析、归纳出平面任意力系平衡问题求解的方法、步骤及解题要点等。五、课后拓展在学生初步熟悉求解平面任意力系平衡问题的方法和步骤后，出示题3（如图4）作为课后延伸练习（课后作业）。工程实际问题形式多样，为简化平面任意力系平衡问题的计算，学生课后对图示小车进行受力分析，画出受力图，应用所学平面任意力系平衡方程进行求解未知量。求解时要注意坐标轴的合理选择、解题方案的优化，对求解平面任意力系平衡问题有进一步的掌握。图4【板书设计】多媒体投影区一、平面任意力系的概念二、平面任意力系的平衡条件三、平面任意力系的平衡方程例题解答区【教学过程】教学环节教学内容师生活动设计意图及目标达成预测导入新课展示工程结构力学简图（例题1），在学生画出研究对象受力图基础上，设问物体受力特点，引出平面任意力系概念。师设问、启发；生自行探索通过学生自行比较引入新课，具有平面任意力系的初步概念。新课讲授针对受力图，探讨物体在平面任意力系作用下保持平衡的要求，引出平面任意力系的平衡条件。师设问，引导；生结合所学知识分析、探索学生分析并获得在平面任意力系作用下物体平衡应满足的条件。依据平面任意力系的平衡条件，探索求解平面任意力系平衡问题的方法和步骤，同时巩固前述课题平衡方程，得到平面任意力系平衡方程的基本形式和二力矩形式。师引导、师生共同探讨求解（例题1）平衡问题的方法和步骤，分组汇报讨论结果。引导学生将平衡条件应用于平衡问题的求解过程中，并能理解平衡方程的应用。课堂练习展示力学简图（例题2），学生讨论其受力图的画法及求解平衡问题的方法，（可能会出现两种方法：一种是平面汇交力系平衡问题求解；另一种是平面任意力系平衡问题求解。）探索求解方法的优化。师设问，生小组讨论例题2所示物体的平衡问题求解方法当被研究物体可以通过两种方法求解时，学生讨论比较后，进行解法的优化。练习小结平面任意力系平衡的充分和必要条件；利用平衡方程解决平衡问题的解题要点。师生共同归纳解决平衡问题的方法和步骤学生对求解方法和步骤有进一步的了解。延伸练习展示力学简图（例题3）进行初步审题，学生课后探索求解方法及优化方案。师提示，生课后探索进一步熟悉巩固求解平衡问题的方法及优化方案的选择。评价分析1、过程评价（自我评价）：完成了没有？有没有疑难？2、效果评价（小组评价）：讨论中是否能应用已学知识？是否能体现求解方案的优化？师随时观察学生课堂动态，对学生及时进行肯定性随堂评价是否体现教师的主导、学生的主体作用，充分发挥学生思维能动性，自主探究，以达预期效果。