План-конспект ОТКРЫТОГО УРОКА ПО «ТЕХНИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ» Специальность 23.02.03 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» на тему: «Балочные системы. Разновидности опор и виды нагрузок».

Приложение 2

ООО «Инфоурок»

План-конспект

ОТКРЫТОГО УРОКА

ПО «ТЕХНИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ»

Специальность 23.02.03 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Московской области «Электростальский колледж».

на тему:

«Балочные системы. Разновидности опор и виды нагрузок».

Разработал: Балакин Владимир Викторович

ФИО

слушатель курсов профессиональной переподготовки: «Педагог среднего профессионального образования. Теория и практика реализации ФГОС нового поколения»

Проверил: Трикин Е.В.

ФИО руководителя практики

г.Электросталь, 2019 г.

Тема урока: Балочные системы. Разновидности опор и виды нагрузок.

Дата проведения: 17 октября 2019 г.

Тип урока: комбинированный.

Технология урока: Объяснительно-иллюстративная; информационно-коммуникационная; здоровьесберегающая.

Цель урока:

1. Образовательные: -изучение видов нагрузок, разновидности опор,

-формирование умений учащихся в определении реакций опор в жесткой заделке и шарнирных опорах.

2. Развивающие:

- развитие пространственного воображения,

- развитие мышления (учить анализировать условие задачи)

- формирование умения определения реакции опор в нагруженных балках,

- развитие умений математически и графически оформлять решенные задачи.

3.Воспитательные:

- воспитание любви к изучению предмета,

- воспитание умения самостоятельно решать задачи,

- воспитание трудолюбия и исполнительности.

4.Здоровьесберегающие цели: - обеспечение условий физического, психического, социального и духовного комфорта студентов на уроке,

- пропаганда здорового образа жизни

Задачи урока: закрепление и контроль знаний, умений и навыков.

Планируемые образовательные результаты урока:

1. Получить понятие о нагрузках, действующих на балки.

2. Получить понятие о балках и балочных системах.

3. Научиться находить реакции в опорах балки.

Основные термины, понятия: сила (сосредоточенная и распределенная), момент, опоры, опорные реакции, балки.

Оборудование: мультимедиа; плакаты «Виды нагрузок»; «Разновидности опор»; «Уравнения равновесия для определения реакций опор" .

План урока:

1. Начало урока (подготовка к уроку) – 2 мин.

2. Проверка домашнего задания - 8 мин.

3. Проверка знаний учащихся при подготовке к новой теме.

Повторение пройденного материала по теме «Определение равнодействующей плоской системы произвольно расположенных сил. Условие равновесия» в виде тестирования -10 мин.

4. Организация осмысления восприятия новой информации (объяснение нового материала) – 40 мин.

5. Закрепление нового материала – 20 мин.

6. Контроль за результатом деятельности. Самостоятельное решение задач по объясненной теме – 10 мин.

7. Подведение итогов урока и домашнее задание.– 3 мин.

Ход урока:

1.Организационный момент .
- взаимное приветствие преподавателя и студентов,
- определение отсутствующих студентов,
- проверка подготовленности студентов (наличие конспектов предыдущего занятия),
- организация внимания.
2. Проверка домашнего задания.
- проверка заданной на дом задачи по определению равнодействующей.
- опрос по пройденной предыдущей теме:
а) Чему равен главный вектор системы?
б) Чему равен главный момент системы сил при приведении ее к точке?
в) Чем отличается главный вектор от равнодействующей плоской системы произвольно расположенных сил.
г) Тело движется равномерно и прямолинейно (равновесие). Чему равны главный вектор и главный момент системы?
д) Назовите условие равновесия плоской системы произвольно расположенных сил.
3 . Проверка знаний учащихся при подготовке к новой теме.
Повторение пройденного материала .
Проведение тестирования по пройденному материалу. (4 вариантов тестов по 5 вопросов см. приложение 1)
Всем студентам группы раздаются тесты и чистые бланки, где отмечаются правильные ответы.

4. Изучение нового материала.
- сообщение темы и цели изучения нового материала,
- показ практической значимости изучаемого материала ( в том числе
для будущих автомехаников),
- постановка перед учащимися учебной проблемы,
- организация внимания

Вопросы к студентам перед сообщением новых знаний.
- Дайте определение понятию «сила»
- Чем характеризуется сила
- Что такое равнодействующая плоской системы сходящихся сил и
какими способами ее можно определить
Объяснение нового материала.
а) Виды нагрузок.
По способу приложения нагрузки делятся на:
-сосредоточенные

- распределенные, которые можно заменить равнодействующей сосредоточенной силой

G = q l,
q- интенсивность нагрузки
l – длина стержня

б) Разновидности опор балочных систем.
Вопросы к студентам:
- Назовите виды шарниров.
-Какие реакции возникают в подвижном и неподвижном шарнире.
-Что такое жесткая заделка (защемление)
-Какие реакции возникают в заделке.

Балка – конструктивная деталь в виде прямого бруса, закрепленная на опорах и изгибаемая приложенными к ней силами. Высота сечения балки незначительна по сравнению с ее длиной.

Жесткая заделка (защемление).
Опора не допускает перемещений и поворотов. Заделку заменяют двумя составляющими силы R_Ах и R_Аy и парой с моментом М_R.

Для определения этих неизвестных удобно использовать систему уравнений в виде.
∑ F_kx = 0 ∑ F_ky = 0 ∑ m_kA (F_k ) = 0

Каждое уравнение имеет одну неизвестную величину и решается без подстановок.
Для контроля правильности решений используют дополнительное уравнение моментов относительно любой точки на балке, например, В.
∑ m_kВ (F_k ) = 0

Шарнирно-подвижная опора.
Опора допускает поворот вокруг шарнира и перемещение вдоль опорной
поверхности. Реакция направлена перпендикулярно опорной поверхности.

Шарнирно-неподвижная опора.
Опора допускает поворот вокруг шарнира и может и может быть заменена
двумя составляющими силы вдоль осей координат.

Балка на двух шарнирных опорах.

Не известны три силы, две из них – вертикальные, следовательно, удобнее
для определения неизвестных использовать систему уравнений по второй форме:

∑ F_kx = 0 ∑ m_kA (F_k ) = 0 ∑ m_kВ (F_k ) = 0

Составляются уравнения моментов относительно точек крепления
балки. Поскольку момент силы, проходящей через точку крепления, равен 0,
в уравнении остается одна неизвестная сила.

Из уравнения ∑ F_kx = 0 определяем R_Вх

Из уравнения ∑ m_kA (F_k ) = 0 определяем R_Ву

Из уравнения ∑ m_kВ (F_k ) = 0 определяем R_Ау

Для контроля правильности решения используется дополнительное
уравнение:
∑ F_ky = 0

При равновесии твердого тела, где можно выбрать три точки, не лежа-
щие на одной прямой, удобно использовать систему уравнений в третьей форме.

∑ m_kA (F_k ) = 0 ∑ m_kВ (F_k ) = 0 ∑ m_kС (F_k ) = 0

в) Примеры решения задач.
Пример1.

Одноопорная (защемленная) балка нагружена сосредоточенными силами
и парой сил. Определить реакции заделки.

Решение.
1. В заделке может возникнуть реакция, представляемая двумя составляя-ющими (R_{Ау ,} R_Ах ) и реактивный момент М_А. Наносим на схему балки воз-можные направления реакций.
Замечание: Если направления выбраны неверно, при расчетах получим
отрицательные значения реакций. В этом случае реакции на схеме следует направить в противоположную сторону, не повторяя расчета.
В силу малой высоты считают, что все точки балки находятся на одной прямой; все три неизвестные реакции приложены в одной точке. Для реше-ния удобно использовать систему уравнений равновесия в первой форме.

2. Используем систему уравнений:

∑ F_kx = 0 ∑ F_ky = 0 ∑ m_kA (F_k ) = 0

∑ F_kx = - R_Ах + 30 Сos 60⁰ + 20 Сos 90⁰ = 0

R_Ах = 30 Сos 60⁰ + 20 Сos 90⁰ = 15 кН

∑ F_ky = R_Ау - 30 Сos 30⁰ - 20 Сos 0⁰ = 0

R_Ау = 30 0,866 + 20 1= 45,98 кН

∑ m_kA (F_k ) = -М_А + 30 3 Sin 60⁰ + 100 + 20 10 = 0

М_А = 377,кН м

Знаки полученных реакций с (+), следовательно, направления реакций
выбраны верно.

3. Для правильности решения составляем уравнение моментов относительно точки В.

∑ m_kВ (F_k ) = -М_А + R_Ау 10 – 30 7 Sin 60⁰ + 100 = 0

Подставляем значения полученных реакций:
- 377,94 + 45,98 10 – 210 0,866 + 100 = 0
-559,8 + 559,8 = 0
Решение выполнено верно.

Пример 2.

Двухопорная балка с шарнирными опорами А и В нагружена сосредоточенной силой F, распределенной нагрузкой с интенсивностью q
и парой сил с моментом m. Определить реакции опор.

Решение.
1. Левая опора (точка А) – подвижный шарнир, здесь реакция направлена
перпендикулярно опорной поверхности.
Правая опора (точка В) – неподвижный шарнир, здесь наносим две составляющие реакции вдоль осей координат. Ось ОХ совмещаем с продоль-ной осью балки.

2. Поскольку на схеме возникнут две неизвестные вертикальные реакции,
использовать первую форму уравнений равновесия нецелесообразно.

3. Заменяем распределенную нагрузку сосредоточенной:

G = q l G = 2 6 = 12 кН
Сосредоточенную силу помещаем в середине пролета, далее задача реша-
ется с сосредоточенными силами.

4. Наносим возможные реакции в опорах (направление произвольное).

5. Для решения выбираем уравнение равновесия в виде:
∑ F_kx = 0 ∑ m_kA (F_k ) = 0 ∑ m_kВ (F_k ) = 0

6. Составляем уравнения моментов относительно точек крепления:

∑ m_kA = G 3 + m – R_Ву 10 + F 12 Sin 45⁰ = 0

R_Ву 10 = G 3+ m + F 12 Sin 45⁰

R_Ву 10 = 12 3 + 100 + 25 12 0,7

R_Ву = 34,6 кН

Реакция направлена верно.

∑ m_kВ = R_Ау 10 – G 7 + m + F 2 Sin 45⁰ = 0

R_Ау 10 = G 7 - m - F 2 Sin 45⁰

R_Ау 10 = 12 7 - 100 - 50 0,7

R_Ау = - 5,1 кН

Реакция отрицательная, следовательно, R_Ау нужно направить в противо-
положную сторону.

7. Используя уравнение проекций, получим:

∑ F_kx = R_Вх + F Сos 45⁰ = 0

R_Вх = - F Сos 45⁰ R_Вх = - 17,5 кН

R_Вх – горизонтальная проекция в опоре В.
Реакция отрицательна, следовательно, на схеме ее направление будет
противоположно выбранному.

8. Проверка правильности решения.
Для этого используем четвертое уравнение равновесия

∑ F_ky = 0

- R_А - G + R_Ву - F Сos 45⁰ = 0
Подставим полученные значения реакций.
Если условие выполнено, решение верно.

- 5,1 - 12 + 34,6 - 25 0,7 = 0

5. Закрепление нового материала.
Вопросы для закрепления:
1. Какие виды нагрузок вы знаете.
2. Замените распределенную нагрузку распределенной. (вызвать к доске студента и предложить решить задачу)

3. Рассчитайте величину суммарного момента сил системы относительно
точки А.

F₁ = 10 н F₂ = 5 н F₃ = 20 н F₄ = 7 н m = 15 н м а = 2м

4. Назовите систему уравнений равновесия при определении реакций в
заделке.

5. Назовите систему уравнений равновесия балки при определении реакций в шарнирных опорах.

6. Определите реактивный момент в заделке одноопорной балки:

F₁ = 10 Н F₂ = 5 Н F₃= 15 Н M= 15 Нм a = 2 м β = 30⁰

6. Формы контроля и оценки результатов урока.

Задача для самостоятельного решения в классе.

F= 20кн F =5 кН m= 20 кН м a= 2 м
Определить величины реакций в заделке.
Проверить правильность решения.

Каждый работа студента оценивается по 5-ти бальной шкале.

«5» (отлично) – за глубокое и полное овладение содержанием учебного материала, в котором студент свободно и уверенно ориентируется; за умение практически применять теоретические знания. Оценка «5» (отлично) предполагает грамотное и логичное решение задачи.

«4» (хорошо) – если студент полно освоил учебный материал, владеет научно-понятийным аппаратом, ориентируется в изученном материале, осознанно применяет теоретические знания на практике, но при решении имеются отдельные неточности.

«3» (удовлетворительно) – если студент обнаруживает знание и понимание основных положений учебного материала, но допускает неточности, в применении теоретических знаний при решении задач.

«2» (неудовлетворительно) – если студент имеет разрозненные, бессистемные знания, допускает грубые ошибки в определении базовых понятий, искажает их смысл; не может практически применять теоретические знания при решении задач.

Информация о домашнем задании:

Выдаются на дом карточки с заданиями, с двумя разделами а) и б). В каждом разделе находится свой тип балки. Ученику дается на выбор, дома, решить по одной задаче из каждого раздела.

Пример домашнего задания (всего 25 вариантов):

Данные для решения задач:

Список использованных материалов:

1. Вереина Л.И., Краснов М.М. Техническая механика: учебник для сред. проф. образования. – 6-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2012. – 352с.;

2. Олофинская В.П. Техническая механика: Курс лекций с вариантами практичеких и тестовых заданий: учебное пособие. – 3-е изд., испр. - М.: ФОРУМ, 2014. – 352с.

Приложение №1 Вопросы для тестирования с вариантами ответов.

1. Статика – это раздел теоретической механики, который изучает:

1. механическое движение ма­териальных твердых тел и их взаимодействие.

2. условия равновесия тел под действием сил.

3. движение тел как перемещение в пространстве; характеристики тел и причины, вызывающие движе­ние, не рассматриваются.

4. движение тел под действием сил.

2. Сила – это:

1. векторная величина, характеризующая механическое взаимодействие тел между собой.

2. скалярная величина, характеризующая механическое взаимодействие тел между собой.

3. векторная величина, характеризующая динамическое взаимодействие тел между собой.

4. скалярная величина, характеризующая динамическое взаимодействие тел между собой.

3. Единицей измерения силы является:

1. 1 Дж

2. 1 Па

3. 1 Н

4. 1 кг

4. Линия действия силы – это:

1. прямая, перпендикулярно которой расположена сила

2. прямая, на которой лежит сила

3. луч, на котором лежит сила

4. луч, указывающий направление движения силы

5. Абсолютно твёрдое тело – это:

1. физическое тело, размерами которого можно пренебречь, по сравнению с расстоянием на котором оно находится

2. условно принятое тело, размерами которого можно пренебречь, по сравнению с расстоянием на котором оно находится

3. физическое тело, которое не подвержено деформации

4. условно принятое тело, которое не подвержено деформации

6. Материальная точка - это:

1. физическое тело, размерами которого можно пренебречь, по сравнению с расстоянием на котором оно находится

2. условно принятое тело, размерами которого можно пренебречь, по сравнению с расстоянием на котором оно находится

3. физическое тело, которое не подвержено деформации

4. условно принятое тело, которое не подвержено деформации

7. Равнодействующая сила – это:

1. такая сила, которое оказывает на тело такое же действие, как и все силы воздействующие на тело вместе взятые.

2. такая сила, которое оказывает на тело такое же действие, как и каждая из сил воздействующих на тело.

3. такая система сил, которое оказывает на тело такое же действие, как и все силы воздействующие на тело вместе взятые.

4. такая система сил, которое оказывает на тело такое же действие, как и каждая из сил воздействующих на тело.

8. Уравновешивающая сила равна:

1. по величине равнодействующей силе, но лежит на другой ЛДС.

2. по величине равнодействующей силе, лежит на другой ЛДС, но направлена в противоположную сторону.

3. по величине равнодействующей силе, лежит с ней на одной ЛДС, но направлена в противоположную сторону.

4. по величине и направлению равнодействующей силе, лежит с ней на одной ЛДС.

9. Тела, ограничивающие перемещение других тел, называют:

1. реакциями

2. опорами

3. связями

4. поверхностями

10. Определение равнодействующей в плоской системе сходящихся сил графическим способом заключается в построении:

1. силового многоугольника

2. силового неравенства

3. проекций всех сил на оси координат Х и У

4. круговорота внутренних и внешних сил

11. Пара сил оказывает на тело:

1. отрицательное действие

2. положительное действие

3. вращающее действие

4. изгибающее действие

12. Моментом силы относительно точки называется:

1. произведение всех сил системы

2. произведение силы на плечо

3. отношение силы к расстоянию до точки

4. отношение расстояния до точки к величине силы

13. Единицей измерения момента является:

1. 1Н/м

2. 1Н*м

3. 1Па

4. 1Н

14. Единицей измерения сосредоточенной силы является:

1. Н

2. Нм

3. Н/м

4. Па

15. Единицей измерения распределённой силы является:

1. Н

2. Нм

3. Н/м

4. Па

16. Опора допускает поворот вокруг шарнира и перемещение вдоль опорной поверхности. Реакция направлена перпендикулярно опорной поверхности:

1. шарнирная опора

2. шарнирно-подвижная опора

3. шарнирно-неподвижная опора

4. защемление

17. Опора допускает поворот вокруг шарнира и может быть заме­нена двумя составляющими силы вдоль осей координат:

1. шарнирная опора

2. шарнирно-подвижная опора

3. шарнирно-неподвижная опора

4. защемление

18. Опора не допускает поворот вокруг шарнира и может быть заме­нена двумя составляющими силы вдоль осей координат:

1. шарнирная опора

2. шарнирно-подвижная опора

3. шарнирно-неподвижная опора

4. защемление

19. Пространственная система сил — это:

1. система сил, линии действия которых лежат в одной плоскости.

2. система сил, линии действия которых не лежат в одной плоскости.

3. система сил, линии действия которых перпендикулярны плоскости.

4. система сил, линии действия которых параллельны плоскости.

20. Если определённая равнодействующая сила при графическом сложении векторов в плоской системе сходящихся сил, оказалась равна нулю, то это будет означать:

1. что данное тело не испытывает нагрузок.

2. что данное тело не движется.

3. что данное тело движется по линии действия уравновешивающей силы.

4. что данное тело не испытывает излишней нагрузки.

Самоанализ урока

Для группы ТОР 18-01 проведено занятие по теме: «Балочные системы. Разновидности опор и виды нагрузок», вид занятия - комбинированный.

В данной методической разработке представлен анализ урока, который основан на закреплении материала раздела «Статика» по предмету «Техническая механика» и одновременном закреплении изложенного, в виде решения практических задач.

Во время учебного занятия многократно повторялся материал, для наглядности использовались мультимедийные средства и плакаты, что способствовало лучшему усвоению и закреплению изучаемого материала.

Нахождение опорных реакций в балках является важным этапом в обучающем процессе, способствует применению теоретических знаний на практике, т.е. формирует профессиональные навыки и умения студентов, расширяет кругозор.

Анализируемый урок является заключительным уроком темы, органично связанным с предыдущими. Урок работает не только на последующие уроки по технической механике, но и на перспективу: без умения нахождения опорных реакций в балках невозможны расчеты деталей машин и элементов конструкций, работающих на изгиб. Такие расчеты производятся в сопротивлении материалов, деталях машин и специальных дисциплинах.

Занятие было условно разделено на две части. В первой: проверка знаний по предыдущим темам и изложение нового материала; во второй: закрепление нового материала и самостоятельная работа.

Данное занятие проведено в группе со средней базовой подготовкой студентов по технической механике. В группе есть несколько довольно сильных студентов, у которых присутствует логическое мышление и хорошая подготовка по физике и математике. Также есть несколько студентов, которые легко отвлекаются, внимание изменяется в зависимости от настроения и от интереса к предлагаемой работе. Остальная группа «крепкие» середнячки, для хорошей успеваемости которых, нужно «подтолкнуть» в верном направлении, более подробно или несколько раз объяснить материал. Чтобы новый материал усваивается легче, тема была разбита поэтапно.

Воспитательная цель предусматривала формирование у студентов навыков самостоятельной работы, нахождение верных решений, чувство самоуважения и гордость за проделанную работу.

Основное время на занятии отводилось изучению нового материала. Для закрепления пройденного материала совместно со студентами были разобраны два примера задач с различными балочными системами, в конце занятия проведен небольшой тест и решено самостоятельно студентом задание на доске.

Контроль действий студентов осуществлялся на каждом этапе прохождения теста и при самостоятельной работе, в виде индивидуальной корректировки действий студентов.

Прогнозируя деятельность студентов, во время мотивации учебной деятельности, мы учитывали, что у 70% студентов группы визуальное восприятие, поэтому данную структурную часть, разнообразили наглядными материалами. Считаю, данный элемент способствовал хорошей мотивации, росту интереса к изучаемой теме и нацелила студентов на результативность работы в течение всего занятия.

Чтобы успеть рассмотреть на занятии весь запланированный материал, записи студентов были уменьшены. Под запись были даны основные термины и понятия, формулы для расчета.

Урок получится, если есть сотрудничество «учитель- ученик- ученик- учитель».

Стараясь предусмотреть педагогику сотрудничества, считаю, что между мной и студентами есть взаимопонимание, чему способствует и тон общения со студентами, и учет их психологических особенностей.

В конце занятия проведена рефлексия и оценка деятельности каждого студента.

Итог:

Место данного урока определено в соответствии с планированием, верно оценена его роль, определен его тип и поставлены цели;

Содержание и объем материала определены с учетом особенностей группы.

Работа на уроке показала, что материал доступен студентам, они могут рационально организовать свою деятельность, поэтому можно сделать вывод:

- Темп работы выбран правильно;

- В связи с психологическими особенностями студентов мы старались сочетать различные формы, методы и средства обучения;

- Все этапы урока были продуманы в соответствии с типом занятия, а так же с точки зрения рационального расхода времени;

- Поставленные цели достигнуты! Мы уверены, что на данном занятии:

а) реализованы основные принципы обучения;

б) удалась педагогика сотрудничества;

в) урок был результативен.