《工程力学》教案 第16课 轴向拉伸与压缩概念、轴向拉伸与压缩时截面上的内力.pdf

轴向拉伸与压缩概念、轴向拉伸与压缩时截面上的内力、应力、

课题

拉压变形与胡克定律

课时2课时（90min）

知识技能目标：

（1）了解轴向拉伸与压缩的概念。

（2）了解轴向拉伸与压缩时截面上的内力和应力。

教学目

（3）掌握拉压变形与胡克定律。

素质目标：

践行崇尚科学、求真求实的科学精神。

教学重点：轴向拉伸与压缩的概念、轴向拉伸与压缩时截面上的内力和应力、拉压变形与胡克定律。

教学重难点

教学难点：轴向拉伸与压缩时截面上的内力和应力、拉压变形与胡克定律。

教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法

教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程主要教学内容及步骤

【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过APP或其他学习软件，完成课

前任务

课前任务

请大家了解轴向拉伸与压缩的相关知识，了解拉压变形与胡克定律。

【学生】完成课前任务

【教师】使用APP进行签到

考勤

【学生】班干部报请假人员及原因

【教师】结合教材，提出问题：什么是轴向拉伸与压缩？

材料力学所研究的主要构件为杆件。杆件是纵向（轴线方向）尺寸远大于横向（横截面方向）尺

寸的构件。决定杆件几何形状的因素有两个，即横截面和轴线。

横截面是指垂直于杆的长度方向的截面；轴线是指杆的横截面形心的连线。杆件根据横截面的不

同，可分为等截面杆和变截面杆；根据轴线的不同，可分为直杆和曲杆。例如，梁、柱和传动轴等均

问题导入可抽象为直杆。材料力学研究的重点是横截面面积相等、轴线为直线的杆件，即等直杆。

由于杆件的受力情况不同，其变形情况是多种多样的，轴向拉伸与压缩是基本变形中的一种。

轴向拉伸与压缩：当变形杆件所受外力（或外力的合力）的作用线与杆件轴线重合时，杆件的变

形表现为轴向伸长或缩短。例如，桁架结构的杆件、气缸的活塞杆、千斤顶的螺杆等均会承受轴向拉

伸或压缩变形。

【学生】思考、举手回答

【教师】通过学生的回答引入要讲的知识，展开轴向拉伸与压缩相关知识的讲解

传授新知

一、轴向拉伸与压缩的概念

在工程实际中，许多构件都会受到拉力与压力的作用。如图13-1所示的起重机吊架中，杆AB受

到轴线方向的拉力作用，沿轴线伸长；而杆BC则受到轴线方向的压力作用，沿轴线缩短。此外，如图

13-2所示，连接螺栓的受力情况也属于此类。

虽然这些杆件的形状不同，加载和连接方式也有所差异，但都可以简化成如图13-3所示的计算简

图，其共同特点为：作用于直杆两端的两个外力等值、反向，且作用线与杆的轴线重合，从而使杆件

沿轴线方向伸长（或缩短）。这种变形形式称为轴向拉伸（或轴向压缩），这类杆件称为拉杆（或压

杆）。

【师生互动】

【教师】组织学生讨论总结以下问题，并邀请学生回答

什么是轴向拉伸？什么是拉杆？

【学生】讨论、思考、回答

【教师】总结点评学生的回答、鼓励回答较好的同学

二、内力的概念

构件的重力及其所承受的载荷和约束反力等均属于外力。当构件受到外力作用时，构件的形状、

尺寸以及内部各质点间的相对位置将发生变化，同时构件内各部分之间的相互作用力也将随之改变