土木工程力學(xué)（第三版）教案 28-靜定平面桁架的內(nèi)力

西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師課時授課計劃課程名稱《工程力學(xué)》授課學(xué)時2學(xué)時授課班級鐵道工程技術(shù)（高職一年級）班級人數(shù)XX授課地點XX授課形式線上線下混合教學(xué)教學(xué)課題9.3靜定平面桁架的內(nèi)力教材資源選用教材：“十二五”國家規(guī)劃教材《土木工程力學(xué)（第三版）》高等教育出版社，王秀麗主編，2024年出版。參考教材：《工程力學(xué)》王建中主編人民交通出版社，2011年出版。教學(xué)目標知識目標了解靜定平面桁架的分類；掌握結(jié)點法求桁架內(nèi)力的方法。能力目標能夠判斷零桿；能夠用結(jié)點法求桁架內(nèi)力。素質(zhì)目標培養(yǎng)學(xué)生的民族自信心和民族自豪感；培養(yǎng)學(xué)生嚴謹仔細、認真細心的品質(zhì)。教學(xué)重點重點內(nèi)容零桿的判別方法突破措施動畫演示加深理解通過視頻演示，加深學(xué)生對零桿的判別方法的理解。教學(xué)難點難點內(nèi)容結(jié)點法求桁架內(nèi)力突破措施講練結(jié)合通過教師講解和學(xué)生練習(xí)結(jié)合，加深學(xué)生對結(jié)點法求內(nèi)力的理解。加強練習(xí)通過習(xí)題，加深學(xué)生對結(jié)點法求內(nèi)力的熟練度，使學(xué)生熟能生巧。教學(xué)策略教法學(xué)法自主探究法、小組合作法等。教學(xué)資源（自建）在線開放課、知到APP、智慧職教云、力學(xué)小實驗、演示動畫、微課、PPT、文本、圖片等。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容課程思政融入點課前自學(xué)教師推送《武漢長江大橋》的介紹視頻，讓學(xué)生觀看并發(fā)表感想；教師推送在線開放課中《桁架各部分名稱》的視頻講解，幫助學(xué)生預(yù)習(xí)知識；教師推送課前習(xí)題，掌握學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況，以便及時調(diào)整教學(xué)策略。1.通過視頻《武漢長江大橋》激發(fā)學(xué)生對力學(xué)知識的好奇，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情感和民族自豪感。2.逐步養(yǎng)成學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，提高學(xué)生主觀學(xué)習(xí)的能動性。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容課程思政融入點新課引入點評課前作業(yè)，讓學(xué)生記錄課前作業(yè)中出現(xiàn)的問題，有針對性地聽課；選取有關(guān)《武漢長江大橋》的優(yōu)秀感想進行展示，引起學(xué)生共鳴；以武漢長江大橋、南京長江大橋、九江長江大橋等桁架結(jié)構(gòu)圖片引入本課。培養(yǎng)學(xué)生分析問題、總結(jié)問題的能力；激發(fā)學(xué)生對力學(xué)知識的好奇，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情感和民族自豪感。靜定平面桁架（約）一.計算簡圖圖中所示鐵路桁梁有左右兩片主桁架，取一片主桁架分析。各桿軸線位于同一平面，且外力也簡化在該平面內(nèi)的桁架稱為平面桁架。桁架計算簡圖的簡化特點是：用軸線代表直桿；各桿兩端用鉸連接；荷載、支座反力作用在結(jié)點上（自重也分散于結(jié)點）。這樣，桁架計算簡圖中的桿件均為鏈桿，其受力變形形式為軸向拉伸壓縮，材料得到充分利用。二、平面桁架的名稱桁架的桿件依其所在的位置可分為弦桿和腹桿兩類。桁架上、下緣的桿件稱為弦桿，上緣的桿件稱為上弦桿，下緣的桿件稱為下弦桿；桁架上、下弦桿之間的桿件稱為腹桿。腹桿又分豎桿和斜桿。上弦或下弦相鄰結(jié)點之間的區(qū)間稱為節(jié)間。兩支座間的水平距離稱為跨度。桁架最高點至支座間連線的豎直距離稱為桁高。靜定平面桁架按外形分類，可分為：平行弦桁架折弦桁架三角形桁架。靜定平面桁架按幾何組成分類，可分為：（1）簡單桁架由一個鉸結(jié)三角形出發(fā)，逐次增加二元體所形成的桁架。（2）聯(lián)合桁架由兩個簡單桁架按照兩剛片規(guī)則組成的桁架。（3）復(fù)雜桁架除簡單桁架、聯(lián)合桁架以外的其它桁架。通過桁架計算簡圖的簡化，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會把復(fù)雜的問題簡單化，要懂得去除繁雜、透過本質(zhì)看問題、解決問題。通過“靜定平面桁架按不同分類有著不同名稱”這一知識點引導(dǎo)學(xué)生一個問題，從不同角度看，觀點是不一樣的。因此，不能以偏概全，而是應(yīng)全面思考問題。結(jié)點法計算桁架的內(nèi)力在計算靜定平面桁架的內(nèi)力時,若所截取的隔離體只含一個結(jié)點,這種計算方法叫做結(jié)點法。步驟為：（1）選選取研究的結(jié)點。選取原則是能解：要求有已知力（包括F=0），欲求的未知軸力不超過兩個。（2）取截取結(jié)點連同所連的桿端為隔離體。（3）畫畫受力圖。未知軸力設(shè)為拉力，用代數(shù)量表示軸力。（4）平衡用平面匯交力系的兩個投影方程、解兩個未知力。合理安排選取結(jié)點的順序，合理地選設(shè)投影軸，可以使問題能解，而且簡便（即一個方程解一個求知力）。例：用結(jié)點法計算圖中所示桁架各桿的軸力。計算和作圖時提醒學(xué)生嚴謹認真，工程上因為粗心大意引起的事故非常多，造成的危害非常大。因此我們不管在做題時還是平時生活中都應(yīng)保持嚴謹認真的態(tài)度，杜絕一切因粗心而導(dǎo)致的危害發(fā)生。桁架中軸力為零的桿件稱為零桿。在用結(jié)點法計算桿件的軸力時，利用投影軸垂直于一些軸力的技巧，可以直接判斷零桿分析桁架在指定外力作用下的內(nèi)力時，先依次判斷零桿。零桿一經(jīng)確定，權(quán)當在指定外力作用下該桁架無此桿件，以便零桿的繼續(xù)判斷。利用投影軸垂直于一些軸力的技巧，還可判斷軸力相等的桿件。在桁架內(nèi)力計算之前先判斷零桿，在計算中判斷等軸力桿，會使計算過程簡化。桁架中的零桿雖然不受力，但卻是保持結(jié)構(gòu)堅固性所必需的。因為桁架中的載荷往往是變化的。在一種載荷工況下的零桿，在另種載荷工況下就有可能承載。如果缺少了它，就不能保證桁架的堅固性。因此零桿雖然不受力，但也并不是可有可無，它在結(jié)構(gòu)中非常重要。引導(dǎo)學(xué)生我們做人也一樣，有時會因為一些挫折覺得自己一無是處，但是不要氣餒，其實每個人都可以在自己的適合的領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱。桁架分類：（1）按外形分類，可分為平行弦桁架、折弦桁架、三角形桁架；（2）按幾何組成分類，可分為簡單桁架、聯(lián)合桁架、復(fù)雜桁架。2.結(jié)點法計算桁架的內(nèi)力的步驟：（1）選選取研究的結(jié)點。選取原則是能解：要求有已知力（包括F=0），欲求的未知軸力不超過兩個。（2）取截取結(jié)點連同所連的桿端為隔離體。（3）畫畫受力圖。未知軸力設(shè)為拉力，用代數(shù)量表示軸力。（4）平衡用平面匯交力系的兩個投影方程、解兩個未知力。3.零桿判定的方法。培養(yǎng)學(xué)生的愛國情感和民族自豪感。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會把復(fù)雜的問題簡單化，要懂得去除繁雜。另外，保持嚴謹認真的態(tài)度，杜絕一切因粗心而導(dǎo)致的危害