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建筑力学教学计划三篇

教案一：静力学基础——受力分析与平衡方程

课题名称

建筑结构的受力密码——静力学基本概念与平衡原理

一、教学目标

知识与技能

理解静力学基本概念（力、力矩、约束力），能绘制结构受力图

掌握平面力系平衡方程（ΣX=0,ΣY=0,ΣM=0）及应用

能求解简单静定结构的约束力

过程与方法

通过案例分析→受力建模→方程求解的流程，培养力学分析能力

运用隔离体法简化复杂结构受力分析

职业素养

培养严谨的工程受力分析习惯

感受静力学在建筑结构设计中的基础作用

二、教学重点与难点

重点：受力图绘制与平衡方程应用

难点：复杂约束类型（固定端、铰接）的约束力判断

关键点：通过实物模型演示突破约束反力理解瓶颈

三、教学方法

案例教学法、模型演示法、分组练习法

四、教学过程

（一）工程案例导入（5分钟）

情景创设

展示桥梁支座、屋架节点图片，提问：这些结构如何承受荷载？力是如何传递的？

播放简支梁受力变形动画，引出静力学研究对象（物体平衡时的受力规律）

概念唤醒

回顾力的三要素（大小、方向、作用点），强调静力学核心：力系平衡

（二）课本讲解：静力学核心原理（20分钟）

原文内容（参考《建筑力学》教材）

静力学研究物体在力系作用下的平衡条件。平面力系平衡方程包括：

力的投影平衡：ΣX=0（水平方向合力为零）

ΣY=0（竖直方向合力为零）

力矩平衡：ΣM=0（对任一点的合力矩为零）绘制受力图时需明确主动力、约束力及作用位置。

知识点解析

约束类型：

铰接约束：提供水平/竖直约束力（如桥梁支座）

固定端约束：提供约束力+约束力偶（如阳台悬挑梁根部）

平衡方程应用步骤：①取隔离体②画受力图③列方程求解

模型演示

展示简支梁模型：加载砝码（主动力），分析支座约束力（竖直向上），演示ΣY=0的平衡关系

（三）受力分析实战（60分钟）

基础建模（20分钟）

任务1：单杆受力图绘制给定三角支架结构，标注重力G、铰接点A/B的约束力（FAx,FAy,FB）

方程求解（30分钟）

任务2：简支梁平衡计算已知梁长L=4m，中点荷载F=10kN，求两端支座反力步骤：①ΣM=0求一端反力②ΣY=0求另一端反力

易错点辨析（10分钟）

对比错误案例：漏画约束力偶、投影方向错误，强调坐标系选取技巧

（四）互动交流：受力分析诊所（15分钟）

问题1：如何判断约束力的方向？（预留5分钟讨论）

参考答案①根据约束类型：铰接约束垂直于支撑面，固定端约束包含力偶②假设方向，通过平衡方程符号判断正确性（正号与假设一致，负号相反）

问题2：为什么平衡方程需要取不同的矩心？（预留5分钟讨论）

参考答案①简化计算：选择多个未知力作用线的交点作为矩心，消去未知力②验证结果：不同矩心计算结果应一致，确保方程正确性

五、教材分析

本课选自《建筑力学》静力学章节，教材详细推导平衡方程但缺乏工程案例支撑。教学时需补充建筑结构实例（如门式刚架、桁架节点），通过模型演示和分组绘图，帮助学生掌握隔离体选取和约束力判断，重点突破复杂约束的力学简化方法。

六、作业设计

基础作业

绘制简支梁、悬臂梁的受力图，标注约束力方向

计算：跨度6m的简支梁中点受8kN荷载，求两端支座反力

拓展作业观察校园建筑中的阳台、楼梯支座，分析约束类型并绘制受力示意图

七、结语

今天我们揭开了建筑受力的神秘面纱，静力学平衡方程是结构设计的金钥匙。准确的受力分析是确保建筑安全的第一步，课后请认真练习受力图绘制，下节课我们将走进材料力学，探索构件在力作用下的变形规律！

教案二：材料力学基础——轴向拉伸与压缩

课题名称

构件的受力变形——轴向拉压的应力与应变分析

一、教学目标

知识与技能

理解轴向拉压的内力（轴力）、应力（σ）、应变（ε）概念

掌握胡克定律（σ=Eε）及应用，能计算杆件变形量

区分许用应力与强度条件（σ≤[σ]）

过程与方法

通过内力分析→应力计算→强度校核的流程，培养构件强度设计能力

运用截面法求解轴力，建立力-变形-强度的关联思维

工程思维

培养构件强度验算的工程意识

感受材料力学对建筑选材的指导作用

二、教学重点与难点

重点：轴力计算与应力分布规律

难点：胡克定律的适用条件（弹性变形阶段）

关键点：通过实验数据对比突破弹性变形理解瓶颈

三、教学方法

实验演示法、公式推导法、案例分析法

四、教学过程

（一）实验情境导入（5分钟）

拉伸实验演示

展示低碳钢拉伸试件，加载至弹性阶段，观察变形：杆件受拉时长度如何变化？内力如何分布？

引出轴力（N）、应力（σ=N/A）的物理意义

工程关联

对比建筑中的拉压构件：吊索（受拉）、柱（受压），强调强度设计重要性

（二）课本