Методическая разработка урока "Кручение. Определение модуля сдвига при кручении"
методическая разработка по теме

Белгородский строительный колледж

Цикловая комиссия общепрофессиональных дисциплин

Открытый урок

по технической механике

по теме «Кручение. Определение модуля сдвига при кручении».

Разработал и провел преподаватель Новацкая О.А.,

Белгород 2012

Дата проведения     29.01.12.

Группа ТО-22

Тема урока: «Кручение. Определение модуля упругости при сдвиге».

Тип урока: восприятие, осмысление и первичное запоминание знаний.

Вид урока: лабораторная работа.

Студент должен знать: напряжения и деформации при кручении, формулу               Гука при кручении.

Студент должен уметь: определять деформации и напряжения при кручении.

Цели урока:

-образовательная: обеспечить восприятие, осмысление и первичное запоминание материала.

-воспитательная: а) содействовать развитию у студентов умений использовать научные методы познания – наблюдения и эксперименты;

                               б) содействовать развитию у студентов умений общаться.

-развивающая: содействовать развитию у студентов умений применять знания по другому предмету в процессе обучения.

-методическая: обеспечить возможность студентам осмыслить новый материал по теме путем выполнения эксперимента.

Оснащение урока: компьютеры, книги «Сопротивление материалов», опорные конспекты (на каждого студента),  методика выполнения лабораторной работы (на каждую бригаду), плакат, журнал эксперимента (на каждую бригаду), тестовые карточки (на каждого студента), учебник

Макроструктура урока.

1.Организационный этап:

- перекличка,

- ориентация на работу в бригадах,

- выдача задания,

- условия зачета лабораторной работы (наличие конспекта, наличие заполненного журнала и соответствие экспериментального модуля упругости - теоретическому, положительный результат тестового опроса).

2. Мотивация.

Для достижения цели урока нам необходимо определиться с тактическими задачами:

- выполнить конспект по теме «Кручение» в соответствии с опорным конспектом, т. е. выполнить теоретическое обоснование лабораторной работы (2 балла);

- выполнить бригадами эксперименты по испытанию образцов из разных материалов на кручение, определить модуль упругости и сравнить его с теоретическим значением (1 балл за положительный результат);

- провести  тестовый опрос (2 балла за правильные ответы).

3. Актуализация опорных знаний.

На первой лекции раздела «Сопротивление материалов» мы говорили о видах деформаций и соответствующих им внутренних силовых факторах. Так, при деформации кручение возникает крутящий момент. А какие возникают напряжения? (Вспомнить брус, составленный из тонких пластинок.) Возникают касательные напряжения.

4. Восприятие.

Составление конспекта (индивидуальная работа) по теме «Кручение». Для составления конспекта предоставляется опорный конспект и книга «Сопротивление материалов».

5. Осмысление.

Проведение эксперимента (работа в бригадах) в соответствии с методикой выполнения лабораторной работы.

Обработка результатов выполняется на компьютере при содействии преподавателя информатики.

Обратить внимание студентов на то, что современный специалист-профессионал обязан владеть компьютером.

6. Первичное запоминание.

Формулировка вывода после проведения эксперимента, сравнения результатов, полученных теоретически и экспериментально.

7. Первичное закрепление.

Тестовый опрос по индивидуальным карточкам.

8. Анализ и коррекция.

Замечания по поводу конспектов (коллективное обсуждение), проверка бригадных журналов (замечания), результаты тестового опроса, итоговые результаты.

9. Домашнее задание.

Повторить конспект. Если кто-то не справился с оформлением экспериментальной части лабораторной работы – оформить дома к следующей паре.

Методика выполнения лабораторной работы

«Испытание валов на кручение».

1. Выбрать материал вала. Для этого использовать раздел меню «Эксперимент – настройка».

2. Нагрузить вал, положив груз Р=1кг (10н) на нагрузочную тарелку, используя на панели инструментов знак «стрелка вниз».

3. Снять отсчет по шкале индикатора и число записать в таблицу в колонку «показание индикатора Т»

4. Выполнить пункты 2 и 3 несколько раз.

5. Последовательно снять грузы, используя на панели инструментов знак «стрелка вверх».

6. Обработать экспериментальные данные:

- найти приращения показаний индикатора ∆Т и ∆Тсред.;

-найти величины скручивающих моментов М=РL для всех ступеней нагружения (М1=Р1L=0,01кн 1м=0,01кн м;

                       М2=Р2L=0,02кн1м=0,02кн м и т.д.);

- найти приращения крутящих моментов;

- обратить внимание на то, что одинаковым ступеням приращения крутящего момента соответствуют одинаковые приращения угла закручивания, что говорит о справедливости закона Гука при кручении в данных пределах.

                                                                                                   ∆М ℓ

  7.  Определить из формулы Гука при сдвиге (кручении) ∆φ=  --------

                                                                                                          Ģ Įр

                                ∆М ℓ

       модуль сдвига Ģ= ------ , где Įр – полярный момент инерции сечения

                                      ∆φ Įр

Įр=0,1d4 =0,1 (0,016м)4=

8. Определить модуль сдвига по теоретической формуле

                                                        Е

                                      Ģтеор.= --------------, где

                                                    2(1+ μ)

Е – модуль упругости материала,  μ – коэффициент Пуассона (взять в таблице)

9. Сравнить опытное и теоретическое значение модуля сдвига

                                      Ģтеор. -  Ģоп

                                ∆= -------------    100% =

                                          Ģтеор

10. Сделать вывод.

Опорный конспект

по теме «Кручение».

1. Кручению подвергаются детали машин: ------------------------------------------------------------ 

2. Кручение – это такой вид нагружения, при котором--------------------------------------- 

3. Брус испытывает кручение, если к нему приложить пары сил, лежащие в плоскостях, перпендикулярных его продольной оси.

4. При кручении в поперечном сечении бруса возникают -------------------------------

напряжения. Их значение зависит от -------------------------------------------------------------------

                                        Мкр

                                 τ = ------,

                                         wр

где wр – полярный момент сопротивления (для сплошного круглого сечения wр= 0,2d3)

5. При кручении происходит деформации сдвиг, а закон Гука при сдвиге:

                          τ =  Ģ γ  (напряжение пропорционально углу сдвига).  

6. Деформация при кручении – угол закручивания  

                                               Мкр. ℓ

                                          ∆φ = ---------, где

                                                       Ģ Įр

Мкр - крутящий момент в данном сечении бруса,

ℓ     - длина бруса,

Ģ Įр – жесткость поперечного сечения  бруса,

Ģ    - модуль сдвига,

Įр        - полярный момент инерции сечения ( для сплошного круглого сечения диаметром d   -   Įр    = 0,1d4 ).

ЛИТЕРАТУРА

Основные источники:

Вереина, Л.И. Техническая механика: Учебник для нач.  профессионального образования / Л.И. Вереина.- М.: Издательский центр Академия, 2007.-224 с.

Шинкаренко, А.А., Киреева,  Сопротивление материалов: Учебное пособие/ А.А.Шинкаренко.–Ростов н/Д: Феникс, 2009. – 263с. – (среднее профессиональное образование)

Дополнительные источники:

Олофлинская, В.П. Техническя механика: Курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий: Учебное пособие / В.П.Олофлинская. – М.: Форум: ИНФРА-М. 2005.- 349 с.

Олофлинская, В.П. Детали машин: Краткий курс и тестовые задания: Учебное пособие / В.П.Олофлинская. – М.: Форум. 2008.- 208 с.

Эрдеди, А.А., Эрдеди, Н.А. Теоретическая механика. Сопротивление материалов: Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования/ А.А.Эрдеди. – М.: Издательский центр Академия, 2003.- 320 с.

Интернет-ресурсы

http://www.teoretmeh.ru/

http://www.detalmach.ru/

 http://mysopromat.ru/

http://www.soprotmat.ru/

 http://www.toehelp.ru/theory/sopromat/