圆轴扭转时的应力与强度计算-许秀兰

教学设计--圆轴扭转时的应力与强度计算学校潍坊工商职业学校执教人许秀兰授课班级13机电一、二班课程名称工程力学课时2节（90分钟）课题第九章第二节圆轴扭转时的应力与强度计算课型新授课一、教材及教学内容分析1．使用教材21世纪高职高专规划教材《工程力学》机械工业出版社张秉荣等主编2．本章教材处理本章共三节：从扭转概念入手，对圆轴扭转时的内力、应力和变形进行分析，并给出扭转变形的强度和刚度的计算与校核方法。根据教学过程以及学生构建知识的思维方式，将本章五节的知识内容融为一体，安排6个课时如下：第一、二课时扭转的概念、扭矩与扭矩图第一部分第三、四课时圆轴扭转时的应力与强度计算第五、六课时圆轴扭转时的变形与刚度计算3．教学内容分析第九章第二节圆轴扭转时的应力与强度计算圆轴扭转时的应力惯性矩Ip和抗扭截面系数Wp圆轴发生扭转时强度计算(1)教材的缺陷：教材中本节内容中的圆轴扭转时的应力分布规律及切应力公式的推导，理论性较强，且用到高等数学中相关的积分与求导知识，不便于学生理解与学习。(2)教学内容的处理：为此对本节教学内容进行重新整合，力求以应用为导向，在基础理论的学习上，坚持必需、够用的原则，简化理论推导过程，注重理论应教材本节内容结构结构用。二、教学对象分析1．学情分析学生对学习工程力学有一定的热情，能在老师的引导下展开学习活动；但对学习缺乏主动性，在学习过程中对自己的学习进行调节、监控的能力较弱；学生分析问题、解决问题能力较差，抽象思维水平较低；但喜欢动手操作，习惯于直观性较强的学习方式；该班学生初步形成了民主、平等、互助的学习气氛，有利于老师在课堂上展开形式多样的教学活动。2．分组方式全班学生分成五个小组。把学习成绩最好及学习积极性高的学生分成两组，其余的学生分为三个小组，每组由成绩中等的学生带领成绩较差的学生进行学习。三、教学目标1、知识目标：掌握圆轴扭转的内力分布规律及切应力的求解；掌握圆轴扭转的强度条件；能灵活运用圆轴扭转的强度条件进行相关计算。2、能力目标：具有将工程实例简化成力学计算模型的能力具有对构件进行承载能力验算的能力具有观察问题、分析问题和解决问题的能力3、情感目标：善于思考，具有创新意识具有一定的沟通知识和技巧具有与人合作的精神和认真严谨的学习态度四、教学重点与难点1．教学重点①圆轴扭转的内力；②圆轴扭转的强度条件的应用。2．教学难点圆轴扭转的强度条件的灵活应用五、教学方法及学习方法1．教学方法模块化教学、课堂讨论式教学、案例分析教学法、提出问题教学法2．学习方法问题学习法、小组合作学习法等。通过导趣、导疑、导创，使学生在学习过程中学会思考，学会合作，找到学习的乐趣，由生疑到探究，由探究到结论，积极合作，参与知识形成的全过程，培养自主分析解决问题的能力及创新能力。六、教学用具多媒体课件、黑板七、教学设计思路“学生是学习的主人，教师是课堂的组织者、引导者与合作者。”基于以上理念，并改革课堂教学中教师始终“讲”、学生被动“听”的局面，充分相信学生，把学习的主动权交给学生，充分调动学生的学习积极性。为此，我在教学中构建了探索性学习的课堂教学的纵向结构，即“情境导入——引导探索——解决问题——交流评价——总结提高”的基本教学模式。本节课模拟薄壁圆筒扭转实验，形象的演示圆轴扭转时的应力分布情况及分布规律，通过精心设计的问题，引导学生主动探究学习，在轻松愉悦的氛围中学习知识，形成浓厚的课堂气氛，以激发学生的学习积极性主动性。八、教学程序阶段教学内容教师活动学生活动教学意图创设情境，导入新课（5分钟）圆轴扭转时横截面上的应力（模拟薄壁圆筒扭转实验）教师展示课件，模拟薄壁圆筒扭转实验,积极引导学生观察思考，学生根据常识及上节课所学内容回答问题。正式教学内容之前，创设情境，引起学生的好奇与思考，激发学生的求知欲和内在动机，产生学习的愿望和意向。案例分析项目教学一、圆轴扭转时的应力１、剪应力及其分布规律结论：（1）横截面上没有正应力。（2）横截面上有切应力。2、根据实验及静力平衡条件推出公式3、最大切应力二、惯性矩Ip和抗扭截面系数Wp(1）实心圆截面（2）空心圆截面三、圆轴扭转强度条件][maxtWT（等直圆轴）老师引导学生观察实验、视频，师生共同总结，得出结论。①在老师引导下思考或个别讨论；②学生归纳总结学生自通过问题，培养学生的探究意识及创新精神，在学生解决问题的过程中，引导他们自己得出结论，更能促进学生的学习积极性和主动性。模拟练兵提高技能技能训练例1：某一传动轴所传递的功率P=80kW，其转速n=582r/min，直径d=55mm，材料的许用切应力MPa，试校核该轴的强度。例2：如图所示的实心传动轴，Nk1=50KW，Nk2=150KW，Nk3=100KW，n=300r/min，许用应力[τ]=100MPa，试设计此轴的直径D。明确提出所求问题，巡堂指导学生思考、分析；②引导学生逆向推导所求各项问题；③注意根据实际情况作出及时的指导或提出新的要求。学生在老师的引导下，思考所求问题及应用到的原理与公式对所求结果能灵活分析、判断。结合工程实例，讲解圆轴扭转强度条件应用，培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生的职业素养。总结评价加深印象1、利用提问的形式，环环相扣，进行总结；2、强调并归纳总结本节课重点，形成知识体系；3、评价学生学习实训情况，增强学生学习的信心。查漏补缺，并进行情感教育。所体会到的知识与教师引导讲解的内容结合起来，形成自己的认识。完善知识体系，培养学生的分析归纳能力布置作业P2089-3按时完成一边听说明，一边作记录。尊重学生的个体差异，设计探究作业供学有余力的同学思考。同时培养学生的合作精神和创新能力。七、板书设计第二节圆轴扭转时的应力与强度计算一、圆轴扭转时的应力１、剪应力及其分布规律２、横截面上任一点的切应力计算公式3、最大切应力发生在周边上，计算公式为二、惯性矩Ip和抗扭截面系数Wp(1）实心圆截面（2）空心圆截面三、圆轴扭转强度计算等直圆轴：四、举例讲解八、教学后记在设计本节课时，我改变了以往以教师讲授为主，学生接受式学习方式，把学习的主动权交还给学生，但是，学生能行吗会发生许多意想不到的事吗我带着种种担心踏入课堂。一节课上完了，的确有许多意外（例如：个别学生阅读能力很差，对题意不能正确理解，这远超出了事前的估计），但是学生进入学习状态后所迸发的主动性和潜能却让我惊喜，在创设的问题情境中，对老师所提出的问题，学生很快进入角色，抢着回答问题。在巩固练习环节中，大部分学生积极参与，利用本节课知识积极讨论、辩论、争论，课堂气氛浓厚。而课后通过作业反馈情况以及与学生的交谈中，了解到由于本节课内容是学生运用直觉思维一步步推理归纳出来的，因而他们理解和记忆都较深刻，做作业时也相对较为顺利。学生非常认同这种教学形式，并要求老师尽可能多让他们在做中学。尽管在整体的学习上，学生仍习惯被动的接受式学习，但通过这一节课让学生显露出的潜力，仍然让我对教学充满了期待。也使我更了解我的学生，更清楚应该如何上好一节课——就是让学生自主探究，在做中学习。