六、典型教学案例
案例1
1.知识点
常见约束的分类:刚体、固定铰支座、滑动铰支座。
2.思政目标
从古至今中国人自己的建筑令世界为之赞叹,从赵州桥的求实、严谨、工匠精神,到鸟巢的大国工程成功建设案例,使学生建立文化自信、理论自信,让课程思政元素与理论知识学习深入融合。
3.教学过程
首先,讲解概念。
刚体:指在任何情况下都不发生变形的物体,或指在力的作用下,其内部任意两点之间的距离始终保持不变,是理想化模型。由于工程实际许多物体受力后变形很小,微小的变形对分析物体受力、讨论平衡问题影响甚微。实验证明,引入刚体的概念来分析物体受力结果足够精确。
固定铰支座:限制杆在水平、竖直方向的运动(即平面内任何方向的运动)。约束力过铰链中心,作用线不确定,一般画正交分力。
其次,引入鸟巢模型:
最后,对鸟巢进行分析。介绍鸟巢看似很复杂,静下心来,结合工程力学知识,其实很简单,其中把檩条分解为刚体杆件,形成门式刚体组成,由固定铰支座、滑动铰支座构成。这样再进行受力分析,就很简单了。这需要学生有求实、严谨的态度,应用上要有工匠精神。
4.学习资源
①杨庆生、崔芸、龙连春编著:《工程力学》,科学出版社2008年版;(https://www.daowen.com)
②秦飞编著:《材料力学》,科学出版社2012年版;
③隋允康、宇慧平、杜家政编著:《材料力学——杆系变形的发现》,机械工业出版社2014年版。
案例2
1.知识点
固定铰支座。铰链连接中有一个构件固定在基础或机架上作为支座,就构成了固定铰支座,约束力与铰链相同。
2.思政目标
在讲解的过程中,从古代李春建设赵州桥的设计理念、构造思想、施工方法及耐久度来分析,要求学生树立工匠精神、严谨求实的工作态度。
3.教学过程
首先,定义铰支座。限制杆垂直于支撑面的运动。垂直支撑面,方向可设。如下图:
其次,引入赵州桥。赵州桥是在隋朝年间公元594年~公元606年,由著名匠师李春设计建造,距今已有1400多年的历史。
最后,模型分析。随着中国的深入研究,细致的分析、验证得到了赵州桥的受力是否合理结论。
4.学习资源
①杨庆生、崔芸、龙连春编著:《工程力学》,科学出版社2008年版;
②秦飞编著:《材料力学》,科学出版社2012年版;
③隋允康、宇慧平、杜家政编著:《材料力学——杆系变形的发现》,机械工业出版社2014年版。