建筑力学电子教案

教案系部：建筑工程系课程：建筑力学班级：建筑工程技术教师：教案授课题目章绪论授课时间1节检查签字授课时数2授课方法讲授教学目标掌握：建筑力学的任务了解：建筑力学的研究对象、研究内容、意义教学重点建筑力学的任务教学难点建筑力学的任务教学内容、方法及过程附记导入新课：土木工程是一门比较古老的学科，从古代的洞穴建筑到现代的高层、超高层建筑，经历了成百上千年的演变，从中人们不断的积累了丰富的实际经验和理论方法，这种经验和理论方法可以指导我们能够在以后的土木建筑中更好、更快、更安全的发展，那么建筑力学就是人们从实际经验中提炼出来，又可以指导人们日常工作的一门理论基础科学，可以说，建筑力学是建筑工程中最基础的，最具理论指导意义的科学，为我们后续课程的开展提供了必备的理论基础知识，所以大家要认真学好这门课程。举例讲解教学内容、方法及过程附记绪论一、建筑力学的任务（掌握）35分钟1荷载定义及其分类荷载:主动作用在房屋上的力。（自重、风压力）分类：按作用时间分：恒荷载和活荷载按分布情况分：分布荷载和集中荷载按性质分：静力荷载和动力荷载2结构定义及其分类结构:是在建筑物或构筑物中起骨架(承受和传递荷载)作用的主要物体。结构体系：框架结构体系剪力墙结构体系框架—剪力墙结构体系筒结构体系巨型框架体系3平衡状态定义平衡状态：结构及其组成结构的各构件相对于地面保持着静止状态。4构件正常工作的三个基本要求强度：结构抵抗破坏的能力。刚度：结构（构件）抵抗变形的能力。稳定性：构件保持原有平衡状态的能力。5由上述四个方面总结出建筑力学的任务建筑力学的任务:是通过研究结构的强度、刚度、稳定性；材料的力学性能；结构的几何组成规则，在保证结构既安全可靠又经济节约的前提下，为构举例讲解件选择合适的材料、确定合理的截面形状和尺寸提供计算理论及计算方法。二、建筑力学的研究对象（了解）15分钟研究对象按几何特征分类：1、杆：它的几何特征是细而长，即lh，lb。杆又可分为直杆和曲杆。2、板、壳：它的几何特征是宽而薄，即at，bt。平面形状的称为板，曲面形状称为壳。教学内容、方法及过程附记3块体：它的几何特征是三个方向的尺寸都是同量级的。4薄壁杆：它的几何特征是长、宽、厚三个尺寸都相差很悬殊，即lbt。三、建筑力学的分析方法（了解）建筑结构分析方法：包括理论分析、实验分析和数值分析三个方面。四、建筑力学的意义（了解）1、基础学科，为后续建筑结构、施工技术、地基与基础等课程奠定理论基础。2、结构设计，正确的对结构受力分析和力学计算，保证结构安全、经济合理。3建筑施工，理解图纸（读图）、组织施工、制定安全质量措施。举例讲解小结：本次课重点掌握建筑力学的任务了解建筑力学的对象、方法、意义理论分析实验分析计算结构实际结构计算模型实验模型后记：教案授课题目章第一章静力学的基本概念授课时间2节第一节力和平衡第二节基本公理检查签字授课时数2授课方法讲授教学目标掌握：静力学公理公理1力的平行四边形法则公理2二力平衡公理公理3加减平衡力系公理公理4作用力和反作用力公理公理5刚化原理了解：力的定义及分类、力系的定义及分类、静力学的研究问题教学重点静力学的基本公理教学难点静力学的基本公理教学内容、方法及过程附记新课导入：在平时生活中，力是无时无刻的存在我们身边的！那么，什么是力那我们下面来学习第一章，从中我们就可以了解到！第一节力和平衡的概念一、力的定义及分类（了解）15分钟力：是物体间相互的机械作用力对物体作用效应：一是使物体的机械运动状态发生改变，叫做力的运动效应或外效应。二是使物体的形状发生改变，叫做力的变形效应或内效应。力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用点。力具有大小和方向，所以说力是矢量。可以用一带箭头的直线段将力的三要素表示出来。举例讲解教学内容、方法及过程附记二、力系的定义及其分类（了解）15分钟力系：是指作用在物体上的一群力。力系的分类：各力的作用线都在同一平面内的力系称为平面力系；各力的作用线不在同一平面内的力系称为空间力系。平面汇交力系：各力作用线都汇交于同一点的力系。平面平行力系：各力作用线平行的力系。平面一般力系：各力作用线既不汇交又不平行的平面力系。三、静力学的研究对象（了解）15分钟刚体：在任何外力的作用下，大小和形状始终保持不变的物体。静力学的研究问题：1、物体的受力分析2、力系的等效替换（简化）3、建立力系的平衡条件合力：凡一个力与一个力系等效，则称此力为该力系的合力。等效力系：使同一物体具有相同效应的力系。平衡：是指物体相对于惯性参考系（如地面）保持静止或作匀速直线运动。平衡力系：使物体处于平衡状态的力系（满足平衡条件的力系）第二节静力学基本公理（掌握）45分钟公理1力的平行四边形法则举例讲解举例讲解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对角线确定。公理2二力平衡公理作用在刚体上的两个力，使刚体处于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。二力杆(二力体，二力构件):仅在两点受力而处于平衡的物体或构件.用途:已知两力的作用点,确定其作用线.公理3加减平衡力系原理在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效果。推论1力的可传性作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任一点，不改变该力对刚体的作用。教学内容、方法及过程附记推论2三力平衡汇交定作用于刚体上的三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三力的作用线通过汇交点。公理4作用和反作用定律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，沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。公理5刚化原理变形体再某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。思考题：1、合力一定大于分力。2、力的可传性适用于刚体和变形体3、静力学将研究对象抽象为_____。举例讲解小结：静力学是研究物体在力系作用下的平衡条件的科学。静力学公理：公理1力的平行四边形法则公理2二力平衡公理公理3加减平衡力系原理公理4作用和反作用定律公理5刚化原理后记：教案授课题目章第一章静力学的基本概念授课时间3节第三节约束反力第四节受力分析检查签字授课时数2授课方法讲授教学目标掌握：各种常见约束特点及约束反力的形式了解：对物体系统进行受力分析教学重点常见约束特点及约束反力教学难点常见约束特点及约束反力教学内容、方法及过程附记新课导入：前面我们学习了力的基本概念，那么力的存在就要受到约束，那么什么是约束呀我们来学习下面的内容！第三节约束与约束反力的概念（掌握）45分钟自由体：空间运动不受限制的物体。非自由体：运动受到某些限制的物体。约束：对非自由体运动起限制作用的周围物体称约束。约束力：约束作用在被约束物体上的力。确定约束力方向的基本原则：约束力的方向恒与约束所限制的运动方向相反。常见约束特点及约束反力:一、柔体约束：绳索、链条、胶带等柔索只承受拉力约束力－FN作用点－接触点方向－沿柔索背离被约束物体举例讲解教学内容、方法及过程附记二、光滑面约束:支持面、啮合齿轮的齿面、机床中的导轨约束力－法向约束力FN作用点－接触点方向－垂直于接触面，指向被约束物体。三、光滑圆柱铰链约束光滑圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平面移动（不限制转动），其约束反力是互相垂直的两个力（本质上是一个力），指向任意假设。四、固定铰链支座五、滚轴支座约束力:沿着支承面的公法线方向六、固定端支座举例讲解教学内容、方法及过程附记第四节物体的受力分析和受力图（了解）30分钟受力分析基础1、根据约束性质确定约束力；2、取隔离体；3、画受力图。物体受力分析的依据1、根据约束的性质2、注意二力杆的判断3、三力平衡汇交定理的应用举例讲解小结：约束：对非自由体运动起限制作用的周围物体称约束。约束力：约束作用在被约束物体上的力。约束力的方向恒与约束所限制的运动方向相反。受力分析1、根据约束性质确定约束力；2、取隔离体；3、画受力图后记：(b)A教案授课题目章习题课授课时间4节复习物体的受力分析检查签字授课时数2授课方法讲授教学目标掌握：受力分析1、根据约束性质确定约束力；2、取隔离体；3、画受力图约束力的方向恒与约束所限制的运动方向相反了解：物体受力分析的依据教学重点物体的受力分析以及约束力的判断教学难点物体的受力分析以及约束力的判断教学内容、方法及过程附记1、画图（a）所示结构ACDB的受力图。（掌握）25分钟(1)取结构ACDB为研究对象。(2)画出主动力：主动力为FP。(3)画出约束反力：约束为固定铰支座和可动铰支座，画出它们的约束反力，如图（b）所示。举例讲解教学内容、方法及过程附记2、重量为的小球，按图(a)所示放置，试画出小球的受力图。（掌握）25分钟(1)根据题意取小球为研究对象。(2)画出主动力：主动力为小球所受重力。(3)画出约束反力：约束反力为绳子的约束反力以及光滑面的约束反力。小球的受力图如图(b)所示。3、对下列图形进行受力分析（掌握）35分钟举例讲解教学内容、方法及过程附记BAEFCDqqADBCF1F2作业：P1-2(a)(b)举例讲解小结：受力分析1、根据约束性质确定约束力；2、取隔离体；3、画受力图约束力的方向恒与约束所限制的运动方向相反后记：教案GCADFBE授课题目章第二章力的投影与平面汇交力系授课时间5节第一节力的投影第二节平面汇交力系的合成检查签字授课时数2授课方法讲授教学目标掌握：力在直角坐标轴上的投影平面汇交力系的合成与平衡平衡条件求解未知力的步骤了解：教学重点力在直角坐标轴上的投影平面汇交力系的合成与平衡平衡条件求解未知力的步骤教学难点力在直角坐标轴上的投影平面汇交力系的合成与平衡平衡条件求解未知力的步骤教学内容、方法及过程附记新课导入：前面一章我们学习了力和约束的关系，在这章我们将继续学习由多个力组成的力系，在力系中的受力情况！第一节力在直角坐标轴上的投影（掌握）25分钟力在坐标轴上的投影xFcosFyFsinF第二节平面汇交力系的合成（掌握）25分钟平面汇交力系：是指作用于物体上的各力的作用线位于同一平面内且汇交于一点的力系。一、几何法(一)两个共点力的合成力三角形的矢序规则：分力矢F1,F2沿三角形某一边界的某一方向首尾举例讲解教学内容、方法及过程附记22yxFFFXyFFtg相接，而合力FR则沿相反方向，从起点指向最后一个分力矢的末端。汇交力系平衡的几何条件:力多边形自行封闭合力FR为力多边形的封闭边平面汇交力系的合成与平衡（几何法）对于由n个力F1、F2、Fn组成的平面汇交力系，可得：从而，平面汇交力系的合力R的计算式为：运用平衡条件求解未知力的步骤为：（掌握）15分钟1、合理确定研究对象并画该研究对象的受力图；2、由平衡条件建立平衡方程；3、由平衡方程求解未知力。实际计算时，通常规定与坐标轴正向一致的力为正。即水平力向右为正，垂直力向上为正。二、合成的解析法（掌握）15分钟例1图示三角支架，求两杆所受的力举例讲解FxFFFFFnxxxxRx321FyFFFFFnyyyyRy3212222)()(YXRyRxRFFFFFXYFFtgYFXFRyRx2222)()(YXFFFRyRxRXYarctg取B节点为研究对象，画受力图由∑FY=0，建立平衡方程：负号表示假设的指向与真实指向相反。由∑FX=0，建立平衡方程：教学内容、方法及过程附记030sin0FFNBCKNFFNBC602030cos0NBANBCFF例2图(a)所示体系，物块重F=20kN，不计滑轮的自重和半径，试求杆AB和BC所受的力。1.取滑轮B的轴销作为研究对象，画出其受力图。2、列出平衡方程：由∑FY=0，建立平衡方程：由∑FX=0，建立平衡方程：反力FNBA为负值，说明该力实际指向与图上假定指向相反。即杆AB实际上受拉力。举