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柳州城市职业学院教师教案本课程名称建筑力学教材名称建筑力学教学班级10建筑工程技术1、5教师姓名沈杰所属系部经贸系教研室房地产与建筑使用时间2010/2011学年度下学期课堂教案任课教师：沈杰授课题目绪论授课时间第1周星期一第1次课授课时数2教学目标与教学要求1、明确本课程的内容、任务及其要求。2、了解力学的发展3、了解学科分类4、掌握静力学基本概念教学重点与教学难点1、静力学基本概念2、刚体的概念教学过程教学内容及其教学思路教学活动及其组织设计开场白：引言【本节点睛】——主讲教师的话【本章点睛】【讲授与训练】绪论一、工程力学的研究对象与基本任务从土木工程建筑物的设计和施工，机械制造和运转，到卫星、飞船的发射和运行，都与工程力学密切相关，工程力学已渗透到一些非传统的应用领域，如体育运动、医学等。工程力学本课程为《工程材料》、《土力学与地基基础》、《桥梁工程》、《地质路基》、《铁路轨道》等课程的学习打下基础。一、什么是力学？1、力学是研究物体机械运动规律的科学。2、机械运动是指物体在空间的位置随时间的变化。二、力学的发展1、古代：墨子、阿基米德墨子讲授(1分钟)讲授(12分钟)讲授与训练(15分钟)教学内容及其教学思路教学活动及其组织设计在二千四百多年前，墨子在生产、生活中对“力”现象的理解和研究成果，不仅与“牛顿力学”以及近代教材科学类似，而且其探微之处的贴切性、本质性，较牛顿力学规律却有过之。阿基米德古希腊的阿基米德对杠杆平衡、物体重心位置、物体在水中受到的浮力等作了系统研究，确定它们的基本规律，初步奠定了静力学即平衡理论的基础。2、近代：牛顿、伽利略牛顿牛顿继承和发展前人的研究成果(特别是开普勒的行星运动三定律)，提出物体运动三定律。伽利略伽利略在实验研究和理论分析的基础上，最早阐明自由落体运动的规律，提出加速度的概念。3、现代：量子力学(描述微观粒子运动规律)是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科三、什么是工程力学？1、工程力学是以固体材料制成的构件和结构为研究对象的力学分支学科。结构——建筑物中承受荷载并起骨架作用的部分。构件——结构中的单个部分。结构和构件都是肉眼能分辨的，并且相对于地球静止或以速度小于光速运动的宏观物体。2、分类①理论力学：a、静力学：研究力系或物体的平衡问题，不涉及物体运动状态改变；如工程建筑物。若物体相对于地球静止或作匀速直线运动，则称物体处于平衡状态。b、运动学：研究物体如何运动，不讨论运动与受力的关系；如航天飞机、火箭。c、动力学：研究力与运动的关系。如何提供加速度？略讲(9分钟)案例分析（6-7分钟）讲授(40分钟)教学内容及其教学思路教学活动及其组织设计②材料力学：研究构件在外力作用后发生变形时的承载能力问题，对实际工程中的构件做强度、刚度和稳定性等方面的计算。工程结构和构件受力作用而丧失正常功能称为失效。③结构力学：研究杆件结构的内力、变形计算方法，结构的组成规律。④弹性力学：研究实体结构和薄壁结构的内力、变形计算方法。3、工程力学的研究对象①结构按几何观点分为：杆件结构、薄壁结构、实体结构。杆件建筑结构中的梁、柱，机构结构中传动轴等板（壳）如：楼板实体如：水坝②结构按空间观点分为：平面结构、空间结构。工程力学研究平面杆件结构。4、任务：①对平衡状态的物体进行静力分析是工程力学的一项任务。②研究物体运动时其位置变化的规律—轨迹、速度和加速度等，建立物体的运动状态的变化与作用于其上力之间的关系。③研究构件的强度、刚度和稳定性问题，为构件选择合适的材料、确定合理的截面形状和尺寸提供计算方法和试验方法。4、本课程的内容①静力学②材料力学③结构力学四、学习方法：勤思考、多练习§1-2工程力学中的力学模型与研究方法一、力学模型1、刚体：在外力作用下，物体的形状和大小（尺寸）保持不变，而且内部各部分相对位置保持恒定（没有形变），这种理想物理模型。详讲对比分析略讲(3分钟)教学内容及其教学思路教学活动及其组织设计2、刚体系：由若干个刚体组成的系统。3、变形体：在任何外力作用下，变形不能忽略不计的物体。二、研究方法：1、理论分析2、实验分析3、计算机分析第1章静力学基本概念§1-1力和平衡的概念一、力的概念：1、力是物体之间相互的机械作用。2、机械作用的效果：使物体的运动状态或形状、大小发生改变。3、力的三要素：大小、方向〔包括方位和指向〕和作用点。可用一带箭头的有向线段表示，长度表示大小，线段的方位和箭头的指向表示方向，线段的起点或终点表示力的作用点。4、力的单位：N或kN5、力是矢量。书中用黑体字母F表示矢量，细体字母F表示大小。手写时用上方加一横线的细体字母表示矢量。二、力系、等效力系、平衡力系、平衡条件1、力系：作用在物体上的一群力。2、等效力系：如果作用于物体上的一个力系，可以用另外一个力系所代替，而不改变原力系对物体所产生的运动效应，则这两个力系互为等效力系。3、平衡力系：作用在物体上，使物体处于平衡状态的力系。4、平衡条件：使物体处于平衡状态时，作用在物体上的力系所必须满足的条件。【单元小结】一、什么是力学？二、什么是工程力学？三、力学模型四、力的概念五、力系、等效力系、平衡力系、平衡条件课堂教案任课教师：沈杰授课题目静力学公理授课时间第1周星期五第2课授课时数2教学目标与教学要求掌握静力学公理及两个推理教学重点与教学难点1、静力学公理的内容2、应用教学过程教学内容及其教学思路教学活动及其组织设计开场白：引言【本节点睛】——主讲教师的话1．2静力学公理1、公理一：二力平衡公理：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：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。如图所示的刚体，说明F2的方向与Fl相反则刚体平衡。二力等值、反向、共线是刚体平衡的必要与充分条件。只有两个着力点而处于平衡的构件，称为二力构件。当构件呈杆状时，则称为二力杆。二力构件的受力特点是：所受二力必沿其两作用点的连线。二力平衡公理是作用于刚体上最简单的力系平衡时所必须满足的条件。对于刚体，这个条件既必要又充分，但对非刚体（如柔索、链条、皮带等等），这个条件只是必要条件而不是充分条件。如图3、a）所示，柔性绳受两个等值、反向、共线的拉力作用可平衡；而图3、b）示，绳受两个等值、反向、共线的压力就不能平讲授(1分钟)讲授(12分钟)讲授与训练(15分钟)教学内容及其教学思路教学活动及其组织设计衡。由二力平衡公理的内涵与外延说明二力平衡公理适用于刚体，也可有条件的运用到非刚体（变形体）中，如图3a所示，而不是只适用刚体。2、公理二：加减平衡力系公理：（力系简化的理论依据）在作用着已知力系的刚体上，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效果。推论：力的可传性原理：（作用在刚体上的力是滑动矢量，同一刚体上）作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移到刚体上任意一点，而不改变该力对刚体的作用效果。（运动效应）在外效应的讨论中，由实践人们有这样的体会，以等量的力在车后B点推和在车前A点拉车效果是一样的。如图1a）、b）示。即力沿作用线移动，不会改变力对物体的外效应。如图2a示的变形杆AB，沿杆的轴线受到两个等值、反向的拉力作用，杆AB被拉长了，若把这两个力沿作用线分别移到了杆的另一端，如图2b示，杆AB被压短了。这说明变形效应（内力效应）改变了。因此，力的可传性原理只适用于刚体，而不适用于变形体。3、公理三：刚化公理变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化成刚体，则平衡状态保持不变。这个公理阐明了把变形体抽象成刚体模型的条件。如柔性绳在等值、反向、共线的两个拉力作用下处于平衡状态（图3a示），此时可将柔性绳刚化成刚体（图3c示），而柔性绳在两个等值、反向、共线的压力作用下就不能平衡，这时就不能将其刚化成刚体。4、公理四：力的平行四边形公理：作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力也作用于该点上。合力的大小和方向，用这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。合力F等于力F1和F2的矢量和。推论：三力平衡汇交定理。略讲(9分钟)案例分析（6-7分钟）讲授与训练(40分钟)详讲教学内容及其教学思路教学活动及其组织设计若作用于物体同一平面上的三个互不平行的力使物体平衡，则它们的作用线必汇交于一点。这就是三力平衡汇交定理。5、公理五：作用与反作用公理：两个物体间的作用力与反作用力总是成对出现，且大小相等，方向相反，沿着同一直线，分别作用在这两个物体上。例如将重量为G的球放在桌面上，球对桌面有一作用力FN，桌面对球即有一反作用力FN，，前者作用于桌面上，而后者作用于球上，不是二力平衡。如果再分析球的受力情况，可知球受到重力G和桌面施加的反作用力FN的作用，这两个力同时作用在球上，且等值、反向、共线，此二力是平衡力。[课堂小结]：一、公理一：二力平衡公理：二、公理二：加减平衡力系公理力的可传性原理三、公理三：刚化原理四、公理四：力的平行四边形公理、三力平衡汇交定理五、公理五：作用与反作用公理对比分析分析详讲单元小结（2分钟）参考资料：教后小记：课堂教案任课教师：沈杰授课题目距离测量与直线定向授课时间第7周授课时数2教学目标与教学要求1、掌握距离测量的一般方法；掌握直线定线的的概念。2、掌握距离测量的一般方法3、掌握直线定线的的概念教学重点与教学难点1、掌握距离测量的一般方法2、掌握直线定线的的概念教学过程教学内容及其教学思路教学活动及其组织设计开场白：引言【本节点睛】——主讲教师的话距离测量与直线定向一、钢尺量距的工具1、钢尺（1）钢尺的类型和尺长的种类、（2）钢尺的分划刻度（3）端点尺和刻线尺（4）端点尺和刻线尺的主要用途2、标杆标杆通常用于直线定线，材质有木质和铝合金两种。标杆直径约3cm左右，长度有2m、2.5m、3m三种。尺上漆成红白相间的20cm长的色段，下端有尖头铁脚。讲授(1分钟)讲授(12分钟)讲授与分析(15分钟)教学内容及其教学思路教学活动及其组织设计3、测纤测纤通常用直径为3—6m的钢筋制成，上端弯成小圆环，下端磨成尖脚，长度在30—40cm之间。用于标定尺端位置或进行照准。4、铅锤铅锤是用金属制成的圆锥形重物，它上大下尖，上端的中心悬吊在细线下端，当自由静止衙，细线和铅锤尖即同一垂线上，钢尺量距中，铅锤主要用于倾斜地面照准。二、钢尺量距的一般方法1、直线定向定义:当地面上两点间的距离超过尺全长时,在通过两点的竖直面内定出若干中间点以便分段丈量,这种工作称为直线定线.直线定线的方法有目估定线和经纬仪定线两种。(1)目估定线目估定线精度较低,但能满足一般量距的精度要求.①目估定线就是用目测的方法，用标杆将直线上的分段点标定出来。②在平坦地区，定线工作常与丈量距离同时进行，即边定线边丈量。（2）经纬仪定线若量距的精度要求较高或两端点距离较长时，宜采用经纬仪定线。三、钢尺量距的一般方法一般方法量距是指采用目估法标杆定线、整尺法丈量、目估将钢尺拉平丈量。略讲(9分钟)（6-7分钟）讲授与训练(40分钟)详讲对比分析教学内容及其教学思路教学活动及其组织设计（一）平坦地面的距离丈量（1）直线方向标定后就可以进行丈量。具体丈量步骤见书上P45页上。（2）丈量直线完毕后，可得出长度尺寸为ABDnLq（3）在平坦地面上丈量所得的长度为水平距离。为了防止错误和提高丈量距离的精度，需要从B至A按上述同样方法，边定线边丈量，进行返测。以往、返各丈量一次称为一个测回。（二）倾斜地面的距离测量测量工作中，丈量的距离应该是水平距离，若地面倾斜，可采用平量法，也可采用丈量斜距，换算成水平距离的方法。1、平量法（水平尺法）2、斜量法四、距离丈量的精度计算距离丈量的精度是用相对误差来表示的。相对误差是以往返丈量距离之差的绝对值与距离的平均值之比，并将分子化为1，分母取整数的分数形式表示即：12DDKDD返往返往[课堂小结]：本次课我们主要是学习了距离测量和直线定线，其中距离测量是测量的基本工作之一。直线定线重点是学习了两种定线的方法，希望大家能够掌握。[课后作业]：4.6练