Построение эпюр продольных сил и нормальных напряжений
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«ПЕРЕВОЗСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
Методическая разработка учебного занятия
тема «Построение эпюр продольных сил, нормальных напряжений и перемещений»
Перевоз,
2014г.
Организация-разработчик: ГБОУ СПО «Перевозский строительный колледж»
Разработчик: М.Н. Кокина
Методическая разработка учебного занятия на тему «Построение эпюр продольных сил, нормальных напряжений и перемещений» по дисциплине «Техническая механика»/ Перевозский строит. колледж; Разр.: М.Н. Кокина. – Перевоз, 2014. –18 с.
В данной работе указаны цель учебного занятия, задачи. Подробно рассмотрен ход занятия, в приложении представлен демонстрационный и раздаточный материал. Методическая разработка написана с целью систематизации учебного материала.
Методическая разработка предназначена для преподавателей и студентов, обучающихся по специальности 270802, 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений».
Работа может быть использована при проведении, занятий, открытого занятия, олимпиады. Студентам может быть полезна при подготовке к зачету, экзамену.
Оглавление
13 TOC \o "1-3" \h \z \u 1413 LINK \l "_Toc406332584" 14Введение 13 PAGEREF _Toc406332584 \h 1441515
13 LINK \l "_Toc406332585" 14План-конспект открытого учебного занятия по дисциплине «Техническая механика» 13 PAGEREF _Toc406332585 \h 1451515
13 LINK \l "_Toc406332586" 14Подготовка к занятию 13 PAGEREF _Toc406332586 \h 1461515
13 LINK \l "_Toc406332587" 14План учебного занятия 13 PAGEREF _Toc406332587 \h 1461515
13 LINK \l "_Toc406332588" 14Ход занятия 13 PAGEREF _Toc406332588 \h 1461515
13 LINK \l "_Toc406332589" 14Приложения 13 PAGEREF _Toc406332589 \h 14121515
15
Введение
Методическая разработка учебного занятия на тему «Построение эпюр продольных сил, нормальных напряжений и перемещений» по дисциплине «Техническая механика» предназначена для студентов 2 курса, специальности 270802, 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений».
Выбор указанной темы обусловлен тем, что данные понятия и методы являются опорной базой для целого ряда технических дисциплин.
В ходе учебного занятия использовались:
компьютерные и мультимедийные технологии;
интерактивная доска;
ноутбук;
объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично-поисковый методы обучения;
раздаточные материалы.
В ходе изучения темы «Построение эпюр продольных сил, нормальных напряжений и перемещений» у обучающихся формируются следующие компетенции:
ПК 1.3.Выполнять несложные расчеты и конструирование строительных конструкций.
ОК 1 Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2 Организовывать собственную деятельность, определять методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3 Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4 Осуществлять поиск, анализ и оценку информации, необходимой для постановки и решения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5 Использовать информационно-коммуникационные технологии для совершенствования профессиональной деятельности.
ОК 6 Работать в коллективе и команде, обеспечивать ее сплочение, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
ОК 7 Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.
План-конспект открытого учебного занятия по дисциплине «Техническая механика»
Преподаватель: Кокина Марина Николаевна
Группа: 2-131, специальность 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений».
Тема занятия: Построение эпюр продольных сил, напряжений и перемещений
Вид занятия: практическое.
Тип занятия: комбинированный урок с использованием компьютерных и мультимедийных технологий с элементами игры.
Форма проведения: работа в группах, самостоятельная работа.
Межпредметная связь: «Математика», «Материаловедение», «Физика».
Основная цель учебного занятия: Научиться строить эпюры продольных сил, напряжений и определять перемещение для бруса при растяжении или сжатии.
Задачи учебного занятия:
Учебная:
– рассмотреть алгоритм нахождения продольной силы методом сечений и построения ее эпюры;
- научиться вычислять нормальное напряжение для растяжения или сжатия в поперечном сечении для ступенчатого бруса и строить эпюру для данного напряжения;
- научиться определять перемещение свободного конца бруса.
Развивающая:
- развитие интеллектуальных качеств обучающихся, познавательного интереса и способностей;
- развитие умения использовать полученные знания.
Воспитательная:
– формирование сознательного отношения к изучаемому материалу;
– воспитание культуры труда, формирование навыков самостоятельной работы.
Методы обучения:
Объяснительно-иллюстративный.
Репродуктивный.
Частично-поисковый.
Средства обучения:
– интерактивная доска;
– ноутбук.
Раздаточный материал:
- карточки-задания;
Учебная литература:
Олофинская, В.П. Техническая механика. – М.: ФОРУМ-ИНФРА-М, 2011
Олофинская, В.П. Техническая механика. Сборник тестовых заданий. – М.: ФОРУМ, 2011
Подготовка к занятию
1.Разбить группу на две равносильные команды.
2.Выдать задания командам:
a) Выбрать капитана;
b) Придумать название команды и ее девиз;
c) Составить кроссворд по теме «Растяжение и сжатие» (10 слов);
План учебного занятия
Организационный момент (3 минуты);
Актуализация ранее полученных знаний. (12 минут);
Актуализация материала на примере решения задач (15 минут);
Закрепление материала (55 минут);
Подведение итогов и результатов занятий (5 минут);
Ход занятия
Организационный момент. (3 минуты)
Проверка присутствующих. Объявление темы и целей занятия. (Слайд 1)
Представление жюри. В состав жюри входят приглашенные преподаватели. (По ходу занятия члены жюри вносят баллы в итоговую ведомость – приложение 1).
Знакомство с командами. Визитная карточка. (5 баллов)
Актуализация ранее полученных знаний. (12 минут)
Мы изучили тему «Растяжение и сжатие прямого бруса» в разделе «Сопротивление материалов». Познакомились с основными понятиями и определениями. Изучили методику нахождения величины внутренних усилий. Рассмотрели принципы построения эпюр. Сегодня мы в течение занятия повторим эту тему, обобщим и систематизируем полученные знания, отработаем навыки вычисления внутренних усилий и напряжений и построения их эпюр. Работать будем в командах. Но, прежде, чем приступить к решению, давайте повторим теоретический материал.
Разминка (фронтальный опрос).
Сейчас мы с вами проведем небольшой блиц-опрос по теме «Растяжение и сжатие прямого бруса». Каждой команде по очереди предстоит ответить на вопросы. Право первого ответа мы разыграем с помощью интерактивного игрального кубика. Если выпадает четное число, то первой отвечает вторая команда, если нечетное – первая.
Правильный ответ – 10 баллов.
Дайте определение понятия Сопротивление материалов (Слайд 2)
Установите соответствие между понятиями и определениями (Слайд 3).
Покажите на схеме положение внутренних усилий. (Слайд 4)
Какой внутренний силовой фактор возникает при растяжении или сжатии? (Слайд 5)
Какой метод используется для определения продольной силы? (Слайд 6).
Установите порядок выполнения действий метода сечений? (Слайд 7).
Как называется диаграмма, график, показывающий изменение какой-либо величины по длине бруса. (Слайд 8).
Кто вывел данную экспериментальную формулу? (Слайд 9).
Что понимается под напряжением? (Слайд 10)
Составить формулу для определения нормального напряжения при растяжении или сжатии. (Слайд 11)
3. Актуализация материала на примере решения задач (15 минут)
Ознакомиться с примером построения эпюр продольных сил, напряжений и перемещений. (Слайд 12)
Задача 1. Двухступенчатый стальной брус нагружен силами F1=30 кН F2=40 кН.
Построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений по длине бруса. Проверить прочность бруса, если допускаемое напряжение [
·] = 160 МПа. Определить перемещение
·l свободного конца бруса, приняв Е=2
·10 5 МПа. Площади поперечных сечений А1=1,5см2;А 2 =2см2.
Решение.
Разбить брус на участки, начиная от свободного конца. Границами участков являются сечения, в которых приложены внешние силы, а для напряжений также и место изменения размеров поперечного сечения.
Определить по методу сечений продольную силу для каждого участка (ординаты эпюры N) и построить эпюры продольных сил N. Проведя – параллельно оси бруса базовую (нулевую) линию эпюры, отложить перпендикулярно ей в произвольном масштабе получаемые значения ординат. Через концы ординат провести линии, проставить знаки и заштриховать эпюру линиями, параллельными ординатам.
Для построения эпюры нормальных напряжений определяем напряжения в поперечных сечениях каждого из участков. В пределах каждого участка напряжения постоянные, т.е. эпюра на данном участке изображается прямой, параллельной оси бруса.
Перемещение свободного конца бруса определяем как сумму удлинений (укорочений) участков бруса, вычисленных по формуле Гука.
Разбиваем брус на участки.
Определяем ординаты эпюры N на участках бруса:
N1= - F1= -30кН
N2= - F2= -30кН
N3= -F1+F2= -30+40=10 кН
Строим эпюру продольных сил
Вычисляем ординаты эпюры нормальных напряжений
·1 =13 EMBED opendocument.MathDocument.1 1415=13 EMBED opendocument.MathDocument.1 1415= –200МПа
·2 =13 EMBED opendocument.MathDocument.1 1415=13 EMBED opendocument.MathDocument.1 1415= –150МПа
· 3=13 EMBED opendocument.MathDocument.1 1415=13 EMBED opendocument.MathDocument.1 1415= 50МПа
Строим эпюры нормальных напряжений.
4. Проверяем прочность бруса, если допускаемое напряжение [
·] = 160 МПа.
Выбираем максимальное по модулю расчетное напряжение. I
·max I = 200 МПа
Подставляем в условие прочности I
·max I
· [
·]
200 МПа
· 160 МПа. Делаем вывод, что прочность не обеспечена.
5. Определяем перемещение свободного конца бруса Е = 2
·10 5 МПа.
·l=
·l1+
·l2+
·l313 EMBED opendocument.MathDocument.1 1415
·l1=13 EMBED opendocument.MathDocument.1 1415=13 EMBED opendocument.MathDocument.1 1415= – 0,5мм
·l2=13 EMBED opendocument.MathDocument.1 1415=13 EMBED opendocument.MathDocument.1 1415= – 0,225мм
·l3=13 EMBED opendocument.MathDocument.1 1415=13 EMBED opendocument.MathDocument.1 1415= 0,05мм
·l= - 0,5 – 0,225 + 0,05 = – 0,675мм
Брус укоротился на 0,675мм
Закрепление материала. (55 минут) (Слайд 13, Слайд 14)
Задание – эстафета (25 минут)
Двухступенчатый стальной брус нагружен силами F1, F2.
Построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений по длине бруса. Проверить прочность бруса, если допускаемое напряжение [
·] = 160 МПа. Определить перемещение
·l свободного конца бруса, приняв Е=2
·10 5 МПа. Площади поперечных сечений А1=5 см2;А 2 =10 см2. Длина l = 0,5 м. Первая команда F1= 50 кН, F2 = 30 кН. Вторая команда F1= 30 кН, F2 = 50 кН.
F1
l l l
l l l
Задание каждого этапа эстафеты – 5 баллов
1 этап эстафеты (по 1 человеку от команды)
Разбить брус на участки. Пронумеровать эти участки.
2 этап эстафеты (по 1 человеку от команды)
Найти величину продольной силы на первом участке.
3 этап эстафеты (по 1 человеку от команды)
Найти величину продольной силы на втором участке.
4 этап эстафеты (по 1 человеку от команды)
Найти величину продольной силы на третьем участке.
5 этап эстафеты (по 1 человеку от команды)
Построить эпюру для продольной силы.
6 этап эстафеты (по 1 человеку от команды)
Найти величину нормального напряжения на первом участке.
7 этап эстафеты (по 1 человеку от команды)
Найти величину нормального напряжения на втором участке.
8 этап эстафеты (по 1 человеку от команды)
Найти величину нормального напряжения на третьем участке.
9 этап эстафеты (по 1 человеку от команды)
Построить эпюру для нормального напряжения.
10 этап эстафеты (по 1 человеку от команды)
Проверить прочность бруса. Допускаемое напряжение [
·] = 160 МПа.
11 этап эстафеты (конкурс капитанов) – 10 баллов
Определить перемещение свободного конца бруса.
Работа в группах (Карточки с заданиями) (10 минут) (Слайд 15)
Каждой команде необходимо выполнить задание. Задания мы разыграем с помощью интерактивного игрального кубика. Если выпадает нечетное число, то первое задание достается первой команде, если четное – то второй. Второе задание автоматически переходит к другой команде. Время выполнения – 10 минут задано на интерактивном таймере. (Карточки – задания приложение 2)
Разгадывание кроссвордов. (10 минут) (Слайд 16)
Команды отгадывают кроссворд, составленный соперниками. Время разгадывания – 10 минут задано на интерактивном таймере.
Каждый правильный ответ 5 баллов.
Творческое задание. (10 минут) (Слайд 17)
Сочинить стихотворение со словами:
Растяжение
Сжатие
Эпюра
Сила
Гук
Прочность
Выполнение данного задания - 10 баллов.
Подведение итогов (5 минут) (Слайд 18)
Заполнить таблицу:
Я знал
Я узнал
Я хочу узнать
Пока обучающиеся заполняют таблицу, жюри подсчитывает количество баллов, набранное каждой командой.
Объявление победителей. Выставление оценок.
Спасибо за работу на занятии! (Слайд 19)
Приложения
Приложение 1.
Итоговая ведомость
Вид задания
1 команда
Название
Капитан
2 команда
Название
Капитан
Визитная карточка команды
Максимальное количество баллов - 5
Фронтальный опрос
Максимальное количество баллов – 5 за каждый правильный ответ
Эстафета
1 этап эстафеты
Максимальное количество баллов – 5
2 этап эстафеты
Максимальное количество баллов – 5
3 этап эстафеты
Максимальное количество баллов – 5
4 этап эстафеты
Максимальное количество баллов – 5
5 этап эстафеты
Максимальное количество баллов – 5
6 этап эстафеты
Максимальное количество баллов – 5
7 этап эстафеты
Максимальное количество баллов – 5
8 этап эстафеты
Максимальное количество баллов – 5
9 этап эстафеты
Максимальное количество баллов – 5
10 этап эстафеты
Максимальное количество баллов – 5
11 этап эстафеты (конкурс капитанов)
Максимальное количество баллов – 10
Работа в группах (карточки с заданиями)
Максимальное количество баллов – 10
Разгадывание кроссвордов
За каждый правильный ответ - 5 баллов
Творческое задание
Максимальное количество баллов – 10
Итого
Приложение 2
Карточки – задания
Задание 1
Для стального прямого бруса построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений. Проверить прочность бруса, если допускаемое напряжение [
·] = 160 МПа.
Задание 2
Для стального прямого бруса построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений. Проверить прочность бруса, если допускаемое напряжение [
·] = 160 МПа.
Приложение 3
Слайды
Слайд 1 Слайд 2
Слайд 3 Слайд 4
Слайд 5 Слайд 6
Слайд 7 Слайд 8
Слайд 9 Слайд 10
Слайд 11 Слайд 12
Слайд 13 Слайд 14
Слайд 15 Слайд 16
Слайд 17 Слайд 18
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Слайд 19
13 PAGE \* MERGEFORMAT 141815
А2
А1
F2
А1
А2
F2
F1