工程力學教案教學內(nèi)容6．4胡克定律學校四川核工業(yè)技師學院二校區(qū)授課教師解小琴日期11.26課型第六章四節(jié)授課班級數(shù)控1201時間40分鐘教材分析工科各專業(yè)一般都要涉及機械運動及強度計算的問題，工程力學的定律、定理與結(jié)論廣泛應用于各種工程技術之中。本節(jié)教學任務選自機械工業(yè)出版社普通高等教育機電類實用型規(guī)劃教材《工程力學》第六章第四節(jié)“軸向拉壓桿的變形與胡克定律”。該任務是在學習軸力、軸力圖、軸向拉壓桿橫截面的應力計算，應力集中等基礎知識后，進一步掌握應力與變形的關系。學情分析中職二年級機械加工專業(yè)和數(shù)控專業(yè)二年級的學生本學期剛開始學習《工程力學》，對于初中起點的同學而言，力學的基礎普遍不牢固，對力學缺乏興趣，愛因斯坦曾經(jīng)說過興趣是最好的老師，所以培養(yǎng)學生的興趣非常重要，胡克定律是材料力學中最重要的基本定律之一，它給出了應力與應變的定量關系，因此教師在講解過程中應注意差異和細節(jié)，結(jié)合教材，精心挑選相關的案例，幫助學生從感性上掌握這些知識，避免理論的空洞與乏味。教學目標知識目標：掌握胡克定理的兩個表達式技能目標：能運用胡克定律，解決工程實際問題情感目標：培養(yǎng)學生歸納、總結(jié)的能力，引導學生勤于思考，激發(fā)學生學習工程力學的興趣。教學重點胡克定律的兩個表達式教學難點胡克定律的運用教學方法分組教學法歸納總結(jié)教學法啟發(fā)式教學法教學用具小黑板6塊白板筆12支課件時間教學過程課前準備提前兩分鐘到班，清點人數(shù)，做好課前準備課堂導入（6分鐘）觀看美劇《越獄》第一季，片段欣賞，通過影片引入課題《胡克定律》提問：1、在墻上打孔運用了哪個力學原理？（應力集中）2、所有的孔連在一起組成了一個什么形狀？（叉形）3、孔的位置是如何確定的？（運用胡克定律計算得出）新課講解（15分鐘）一：胡克本人RobertHooke，（1635－1703）羅伯特·胡克，英國物理學家、天文學家。1635年7月18日生于威特島的弗雷施瓦特。從小勤奮好學，1655年僅20歲的胡克成為著名化學家玻意耳的助手。胡克是17世紀英國最杰出的科學家之一。他在力學、光學、天文學等多方面都有重大成就。他所設計和發(fā)明的科學儀器在當時是無與倫比的。他本人被譽為英國的“雙眼和雙手”。胡克在力學方面的貢獻尤為卓著。胡克比牛頓大8歲，也是牛頓最大的競爭對手，是一對歡喜冤家，在光是粒子還是波的探討中，爭論了一輩子，在探討萬有引力的過程中，他首先發(fā)現(xiàn)了引力和距離平方成反比的規(guī)律。但由于缺乏數(shù)學手段，還沒有得出定量的表示，牛頓在他的基礎上深入研究，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，萬人敬仰，但他在他的學術中卻絲毫沒有提到胡克的功勞，兩人從此埋下了陰影。盡管胡克并不貧窮，但是他的日子過得實在不怎么樣，晚年生活更是災難性的。其中主要的原因是在發(fā)現(xiàn)引力與距離的平方反比關系”優(yōu)先權(quán)的爭奪中得罪了牛頓。胡克死后不久，牛頓就上了英國皇家學會的會長，牛頓派人把胡克的所有試驗器具，和所有的研究數(shù)據(jù)都銷毀了，連胡克的畫像都沒有放過。由于牛頓在國際國內(nèi)強大的影響力，致使300年后英國皇家學會才給胡克平反。胡克定律（彈性定律），是胡克最重要發(fā)現(xiàn)之一，也是材料力學的最重要基本定律之一。二：胡克定律定理描述只要應力不超過某一極限值時，桿的軸向變形與軸向載荷成正比、與桿的長度成反比、與桿的橫截面面積成反比。表達式第一表達式：ΔL=FNLo/（EA）式中：E:彈性模量，單位為Pa,常用單位GPaFN:軸力，單位為NLo:桿的原長A：桿件的橫截面積第二表達式：σ=εE式中：σ：應力ε：縱向線應變E：彈性模量，單位為Pa,常用單位GPa附表：常用材料的彈性模量材料名稱牌號E/GPa低碳鋼Q235200-210中碳鋼45205低合金鋼16Mn200合金鋼40CrNiMoA210灰鑄鐵----60-162球墨鑄鐵-----150-180鋁合金LY1271混凝土-----15.2-36木材（順紋）------9-12應知練習（5分鐘）1、有A、B兩根桿，其材料、橫截面積及所受軸力相同，而LA=2LB,則?LA與?LB的關系是：（B）A:?LA=?LB,B:?LA=2?LB,C:?LA=?LB/22、不同材料的A、B兩桿，幾何尺寸相同，則在受到相同的軸向拉力時，兩桿的應力和變形的關系是：（B）A:應力不同，變形相同B:應力相同，變形不同C:應力和變形都不相同知識提升（工程應用）（6分鐘）例6-3：變截面桿AD如圖所示，已知：F1=20KN,F2=F3=35KN;L1=L3=300mm,L2=400mm;d1=12mm,d2=16mm,d3=24mm,材料的彈性模量E=210GPa。試求：（1）每段桿的變形量（2）桿件的總變形解(1)從右到左求軸力，并作軸力圖：（2）求每段桿的變形量。由胡克定律第一表達式可得：AB段：?LAB=FN1L1/EA1=20х103х300х10-3х4/210х109х∏х122х10-6=2.53х10-4m=0.253mmBC段：?LBC=FN2L2/EA2=-15х103х400х10-3х4/210х109х∏х162х10-6=-1.42х10-4m=-0.142mmCD段：?LCD=FN3L3/EA3=-50х103х300х10-3х4/210х109х∏х242х10-6=-1.58х10-4m=-0.158mm(3)桿件的總變形量?LAD=?LAB+?LBC+?LCD=0.253+(-0.142)+(-0.158)=-0.147mm(縮短）小結(jié)胡克胡克，相生相