人教版高中物理选修2-2 2.1 物体的形变 教案
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修2-2 2.1 物体的形变 教案 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 14.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-07-09 17:00:42 | ||
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文档简介
教学设计
第二章 材料与结构
【教学课题】
物体的形变
【教学目标】
知道物体在外力作用下有哪几种形式的形变，学会区分各种形变。从任何物体都能发生形变入手，通过本课教学培养学生实事求是的世界观。
【教学安排】
2课时
【教学重难点】
重点：区分各种形变以及各种形变产生的原因。
难点：各种形变力的方向。
【教学方法】
实验、讲练、归纳、讲授。
【教学用具】
充分利用实物、图片、视频等感性材料。
【教学内容】
新课引入：物体在力的作用下，会发生大小和形状的改变，即发生形变。作用在物体上的力的方式不同，物体发生形变的方式也不同。
在物体的各种形变中，最常见的是拉伸和压缩形变。
1、拉伸和压缩形变
（学生实验）弹簧的拉伸与压缩
教师：用双手拉和压弹簧，看看弹簧的形状有什么变化？
学生：弹簧的长度发生变化。
教师引导学生总结：沿弹簧轴线作用一对大小相等、方向相反的外力，弹簧将发生伸长或缩短变形，这种变形称为拉伸形变或压缩形变。
教师：工程中有很多物体受到轴向力的作用而产生拉伸或压缩形变。
房架中的杆件、斜拉桥的桥索、螺旋起重装置的螺杆、建筑物的支柱等，都发生拉伸或压缩形变。
2、剪切形变、扭转性变和弯曲形变
物体的形变除了拉伸和压缩，还有剪切、扭转和弯曲。
我们常常使用裁纸刀、剪刀来剪断物体；用指甲刀剪指甲；工地上常用电锯和切割机切割木材钢材。这些都是剪切形变的典型例子。
教师：物体受到什么样的力才会被剪断呢？
剪床的上、下两个刀刃以大小相等、方向相反、作用线间距很小的两个力作用在钢板上，迫使钢板在两个力之间的横断面mn处发生相对错动，直至最后被剪断。
教师引导学生总结剪切形变：这种构件承受垂直于轴线的一对大小相等、方向相反、作用线平行且间距很近的力的作用时，两个力之间的横截面沿外力方向发生相对错动的变形称为剪切形变。产生相对错动的截面称为剪切面。剪切面总是与外力作用线平行，且位于方向相反的两外力作用线之间。
教师：介绍承受剪切的构件
如图所示，连接两块钢板的螺栓，其所受外力垂直于螺栓轴线，螺栓上半部分与下半部分受到方向相反的两个力，当两个力足够大时，螺栓将发生上、下相对错动的变形。
同理，大桥上连接两块钢板的铆钉、连接两节车厢的栓也属于承受剪切的构件。
教师：除了剪切形变，扭转性变在生活中也十分常见。
教师：介绍生活中的扭转形变
在生活生产实际中，物体发生扭转形变的情况是很多的，例如用螺丝刀转动螺钉时螺丝刀和螺丝钉的形变，转动方向盘时方向盘轴的形变，
螺旋桨转动时轴的形变，汽车传动轴的形变等。
（学生实验）：弹簧的扭转
教师：双手用力使弹簧扭转，左右手的手指所施加的力有什么特点？
从上面的实验知道，右手的手指对弹簧施加一个力偶（作用于同一刚体上的一对大小相等、方向相反、但不共线的一对平行力），力偶中两个力所在平面跟弹簧的轴线垂直；同时左手的手指对弹簧也施加一个力偶，方向跟前一个力偶相反。弹簧由于受到这两个力偶的作用，它的任意两个截面都将绕轴线发生相对转动。
教师引导学生总结：当物体的两端受到一对大小相等、方向相反、作用面都垂直于物体的轴线的力偶作用时，物体的各横截面绕轴线发生相对转动，这种形变称为扭转形变。
（学生实验）：弹簧的弯曲
教师：1.用一只手将弹簧一端按在桌边，另一只手将弹簧的另一端向下拉。两手所施加的力有什么特点？
2.双手用力使弹簧弯曲，两手所施加的力有什么特点？
学生：从实验可看出，当弹簧受到垂直于弹簧轴线的力的作用时，弹簧的轴线由直线变成曲线，这种变形叫弯曲形变。
教师：生活中的弯曲形变有很多。运动员做单杠表演时，横杠发生弯曲；汽车过桥梁时，桥梁发生弯曲；房屋建筑中楼面梁、阳台挑梁受到楼面重量和梁自重作用，也发生弯曲。
教师：物体的形变在我们生产生活实际中应用广泛，例如一张纸，发生形变后抗拉和抗压能力增强，会得到更充分的利用。下面请同学们利用手中准备好的纸做纸桥。
（学生实验）：纸桥设计比赛
要求：设法用“90克”或更厚的A4纸做一个跨度为15cm的桥，在桥的中央设置砝码，加放砝码质量越大的桥名次越高。
3、课堂小结
1）、拉伸和压缩形变
2）、剪切形变
3）、扭转形变
4）、弯曲形变
5）、物体的形变在生产生活实际中的应用
4、问题与练习
1.请你说一说在日常生活和生产实际中，还有哪些形变的例子，并说出是哪种形变。
2.办公用品店有一种在纸上打孔的器械。观察它的结构，说说它为什么能打出孔来。（课后）
3.地面有两块钢筋混凝土预制楼板。盖房子时，应按甲的方式还是乙的方式吊装。为什么？
广角镜：钢筋混凝土结构
钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种受力性能完全不同的材料所组成的。混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱，钢材的抗拉和抗压能力都很强，这两种材料如何结合在一起共同工作呢？
如图，在外力作用下，梁在中性层以上部分承受压力，中性层以下部分承受拉力。当采用纯混凝土梁时，由于混凝土抗拉强度很低，在外力不大时，混凝土梁的受拉区就已经开裂（甲）。这种裂缝一旦出现就迅速向上扩展，使梁很快断裂；而此时，梁的受压区混凝土的抗压强度还远远未能被充分利用。梁的破坏与否完全取决于混凝土的抗拉强度，若将纯混凝土梁用于工程中，梁的截面积势必很大，造成浪费，既不经济也不合理。并且，这种梁受破坏很突然，没有预兆，这是一种脆性破
坏。为了克服这一严重缺点，人们在混凝土梁的受拉区
配置抗拉强度很高的钢筋，以承担拉力。从而使钢筋混
凝土梁的承载能力比纯混凝土梁的承载能力大大提高。
这样，钢筋和混凝土两种材料的强度特性均得到了较充
分的利用。此外，在受压混凝土构件中配置抗压强度较
高的钢筋，也可协助混凝土承受压力，提高混凝土柱的承载能力。
第二章 材料与结构
【教学课题】
物体的形变
【教学目标】
知道物体在外力作用下有哪几种形式的形变，学会区分各种形变。从任何物体都能发生形变入手，通过本课教学培养学生实事求是的世界观。
【教学安排】
2课时
【教学重难点】
重点：区分各种形变以及各种形变产生的原因。
难点：各种形变力的方向。
【教学方法】
实验、讲练、归纳、讲授。
【教学用具】
充分利用实物、图片、视频等感性材料。
【教学内容】
新课引入：物体在力的作用下，会发生大小和形状的改变，即发生形变。作用在物体上的力的方式不同，物体发生形变的方式也不同。
在物体的各种形变中，最常见的是拉伸和压缩形变。
1、拉伸和压缩形变
（学生实验）弹簧的拉伸与压缩
教师：用双手拉和压弹簧，看看弹簧的形状有什么变化？
学生：弹簧的长度发生变化。
教师引导学生总结：沿弹簧轴线作用一对大小相等、方向相反的外力，弹簧将发生伸长或缩短变形，这种变形称为拉伸形变或压缩形变。
教师：工程中有很多物体受到轴向力的作用而产生拉伸或压缩形变。
房架中的杆件、斜拉桥的桥索、螺旋起重装置的螺杆、建筑物的支柱等，都发生拉伸或压缩形变。
2、剪切形变、扭转性变和弯曲形变
物体的形变除了拉伸和压缩，还有剪切、扭转和弯曲。
我们常常使用裁纸刀、剪刀来剪断物体；用指甲刀剪指甲；工地上常用电锯和切割机切割木材钢材。这些都是剪切形变的典型例子。
教师：物体受到什么样的力才会被剪断呢？
剪床的上、下两个刀刃以大小相等、方向相反、作用线间距很小的两个力作用在钢板上，迫使钢板在两个力之间的横断面mn处发生相对错动，直至最后被剪断。
教师引导学生总结剪切形变：这种构件承受垂直于轴线的一对大小相等、方向相反、作用线平行且间距很近的力的作用时，两个力之间的横截面沿外力方向发生相对错动的变形称为剪切形变。产生相对错动的截面称为剪切面。剪切面总是与外力作用线平行，且位于方向相反的两外力作用线之间。
教师：介绍承受剪切的构件
如图所示，连接两块钢板的螺栓，其所受外力垂直于螺栓轴线，螺栓上半部分与下半部分受到方向相反的两个力，当两个力足够大时，螺栓将发生上、下相对错动的变形。
同理，大桥上连接两块钢板的铆钉、连接两节车厢的栓也属于承受剪切的构件。
教师：除了剪切形变，扭转性变在生活中也十分常见。
教师：介绍生活中的扭转形变
在生活生产实际中，物体发生扭转形变的情况是很多的，例如用螺丝刀转动螺钉时螺丝刀和螺丝钉的形变，转动方向盘时方向盘轴的形变，
螺旋桨转动时轴的形变，汽车传动轴的形变等。
（学生实验）：弹簧的扭转
教师：双手用力使弹簧扭转，左右手的手指所施加的力有什么特点？
从上面的实验知道，右手的手指对弹簧施加一个力偶（作用于同一刚体上的一对大小相等、方向相反、但不共线的一对平行力），力偶中两个力所在平面跟弹簧的轴线垂直；同时左手的手指对弹簧也施加一个力偶，方向跟前一个力偶相反。弹簧由于受到这两个力偶的作用，它的任意两个截面都将绕轴线发生相对转动。
教师引导学生总结：当物体的两端受到一对大小相等、方向相反、作用面都垂直于物体的轴线的力偶作用时，物体的各横截面绕轴线发生相对转动，这种形变称为扭转形变。
（学生实验）：弹簧的弯曲
教师：1.用一只手将弹簧一端按在桌边，另一只手将弹簧的另一端向下拉。两手所施加的力有什么特点？
2.双手用力使弹簧弯曲，两手所施加的力有什么特点？
学生：从实验可看出，当弹簧受到垂直于弹簧轴线的力的作用时，弹簧的轴线由直线变成曲线，这种变形叫弯曲形变。
教师：生活中的弯曲形变有很多。运动员做单杠表演时，横杠发生弯曲；汽车过桥梁时，桥梁发生弯曲；房屋建筑中楼面梁、阳台挑梁受到楼面重量和梁自重作用，也发生弯曲。
教师：物体的形变在我们生产生活实际中应用广泛，例如一张纸，发生形变后抗拉和抗压能力增强，会得到更充分的利用。下面请同学们利用手中准备好的纸做纸桥。
（学生实验）：纸桥设计比赛
要求：设法用“90克”或更厚的A4纸做一个跨度为15cm的桥，在桥的中央设置砝码，加放砝码质量越大的桥名次越高。
3、课堂小结
1）、拉伸和压缩形变
2）、剪切形变
3）、扭转形变
4）、弯曲形变
5）、物体的形变在生产生活实际中的应用
4、问题与练习
1.请你说一说在日常生活和生产实际中，还有哪些形变的例子，并说出是哪种形变。
2.办公用品店有一种在纸上打孔的器械。观察它的结构，说说它为什么能打出孔来。（课后）
3.地面有两块钢筋混凝土预制楼板。盖房子时，应按甲的方式还是乙的方式吊装。为什么？
广角镜：钢筋混凝土结构
钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种受力性能完全不同的材料所组成的。混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱，钢材的抗拉和抗压能力都很强，这两种材料如何结合在一起共同工作呢？
如图，在外力作用下，梁在中性层以上部分承受压力，中性层以下部分承受拉力。当采用纯混凝土梁时，由于混凝土抗拉强度很低，在外力不大时，混凝土梁的受拉区就已经开裂（甲）。这种裂缝一旦出现就迅速向上扩展，使梁很快断裂；而此时，梁的受压区混凝土的抗压强度还远远未能被充分利用。梁的破坏与否完全取决于混凝土的抗拉强度，若将纯混凝土梁用于工程中，梁的截面积势必很大，造成浪费，既不经济也不合理。并且，这种梁受破坏很突然，没有预兆，这是一种脆性破
坏。为了克服这一严重缺点，人们在混凝土梁的受拉区
配置抗拉强度很高的钢筋，以承担拉力。从而使钢筋混
凝土梁的承载能力比纯混凝土梁的承载能力大大提高。
这样，钢筋和混凝土两种材料的强度特性均得到了较充
分的利用。此外，在受压混凝土构件中配置抗压强度较
高的钢筋，也可协助混凝土承受压力，提高混凝土柱的承载能力。