Конкурсный урок "Практическое занятие:Осевые перемещения поперечных сечений бруса"
материал

Федеральный округ

Дальневосточный

Регион

Республика Бурятия

Наименование ПОО

ГАПОУ РБ «Техникум строительства и городского хозяйства»

Статус ФПП (да/нет)

нет

ФИО ответственного от ПОО, контакты (e-mail, тел.)

Островская Инесса Львовна ostinessa@gmail.com 89085972946

Специальность

08.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений

Дисциплины

Информатика

Техническая механика

Разработчики

Гарманова Ирина Валентиновна

Жаргалов Баир Санжеевич

Тема, определенная ЦМС СПО

Осевые перемещения поперечных сечений бруса. Испытание материалов на растяжение и сжатие при статическом нагружении. Напряжения предельные, допускаемые, расчетные. Условия прочности, используемые при проектировании и строительстве железных дорог, зданий и сооружений

ФИО разработчика(ов)

Преподаватель(и):

• преподаватель информатики: Гарманова Ирина Валентиновна,
• преподаватель высшей категории
• преподаватель технической механики: Жаргалов Баир Санжеевич,
• кандидат технических наук

Место работы

ГАПОУ РБ «Техникум строительства и городского хозяйства»

Общеобразовательная дисциплина

Общепрофессиональная дисциплина

Наименование дисциплны

Информатика

Техническая механика

Наименование раздела

Раздел 3. Информационное моделирование

Раздел 2. Сопротивление материалов

Наименование темы

Тема 3.4. Моделирование в Microsoft Excel

Тема 2.2. Растяжение и сжатие. Продольная сила. Нормальные  напряжения. Закон Гука. Модуль  продольной упругости. Определение перемещений поперечных сечений стержня. Расчеты на прочность.

Тема интегрированного занятия

Осевые перемещения поперечных сечений бруса. Испытание материалов на растяжение и сжатие при статическом нагружении. Напряжения предельные, допускаемые, расчетные. Условия прочности, используемые при проектировании и строительстве железных дорог, зданий и сооружений (решение задач в табличном редакторе Microsoft Excel)

Продолжительность занятия

2 часа

Тема занятия рассмотрена и утверждена на заседании методического объединения преподавателей профессиональных дисциплин (ПЦК)

Заседание предметно-цикловой комиссии (ПЦК) строительного профиля.

Протокол № 2 от 25.10.2023 г.

ФГОС СПО

08.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений

Тип занятий и форма проведения (возможен выбор нескольких вариантов)

☐ Усвоение  новых  знаний  и                                ☐ лекция

способов действия                                ☐ практическое занятие

• Актуализация знаний и                         ☐ лабораторное занятие

способов действия (закрепление)                   ☐ семинар

• Систематизация и обобщение                          ☐ консультация

 знаний и способов действия                                ☐ контрольная работа

• Комбинированное  занятие                                ☐ другой        (дискуссия, конференция,
•  Контроль знаний и способов                            круглый стол, деловая игра,

действия                                     имитационно-ролевое  моделирование и др.)

Уровень изучения

☐ 1 – ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств);

•  2 – репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции либо под руководством);
•  3 – продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач).

Адаптация для студентов с ОВЗ

Да/нет

Учебник, Информационные источники

1. Бабанов, В. В. Техническая (строительная) механика: учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. В. Бабанов. – Москва: Издательство Юрайт, 2021. – 487 с. – (Профессиональное образование). – ISBN 978-5-534-10332-8. – Текст: электронный // ЭБС Юрайт [сайт]. – URL: https://urait.ru/bcode/475614
2. Заболотнова, Е.Ю. Организация данных в виде таблиц: практическая работа с программой Microsoft Excel: Практикум / Под ред. д-ра физ.-мат. наук В.А. Гриценко. - Калининград: Калинингр. ун-т., 2020. - 36 с.
3. Новожилов, О. П.  Информатика в 2 ч. Часть 2: учебник для среднего профессионального образования / О. П. Новожилов. - 3-е изд., перераб. и доп. - Москва: Издательство Юрайт, 2023.  - 302 с. - (Профессиональное образование). - ISBN 978-5-534-06374-5. — Текст: электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. - URL: https://urait.ru/bcode/516249 
4. Свиридова, М.Ю. Электронные таблицы Excel: Учебное пособие для среднего. проф. образования / М.Ю. Свиридова. - М.: Издательство: Академия, 2019.- 144 с.
5. Трофимов, В. В.  Информатика: учебник для среднего профессионального образования / В. В. Трофимов, М. И. Барабанова. — 4-е изд., перераб. и доп. - Москва: Издательство Юрайт, 2023. - 795 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-17499-1. — Текст: электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/533201

Ключевые слова

Строительные конструкции, брус; Microsoft Excel, формулы, функции, ячейки

Базовые понятия

Метод сечений, статическая нагрузка, прочность, растяжение-сжатие; напряжения предельные, допускаемые, расчетные; деформации; Закон Гука, Коэффициент Пуассона; табличный редактор,  калькулятор

Краткое описание

Тип занятия: Актуализация знаний и способов действия. Форма занятия:  практические занятие.

Тип и форма занятия выбраны в соответствии с содержанием рабочей программы, требованиями ФГОС СОО к личностным, метапредметным и дисциплинарным результатам освоения дисциплины «Информатика», а также с учетом требований ФГОС СПО к уровню формирования общих и профессиональных компетенций обучающихся по специальности 08.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений

Оборудование:

- компьютерный класс,

- лицензионное программное обеспечение: операционная система Windows 11,  пакет Microsoft Office,

- автоматизированное рабочее место преподавателя: интерактивный комплект: мультимедиа-проектор и доска, ПК, МФУ.

- дидактические материалы

Этапы занятия, Продолжительность в мин.

Деятельность преподавателя

Деятельность студентов

Планируемые образовательные результаты

Типы оценочных мероприятий

Дидакти-ческие материалы, МТО

1

2

3

4

5

6

1. Организационно-мотивационный  этап занятия

Вхождение в тему и создание условий для осознанного восприятия нового материала, 3  минуты

Преподаватель организует вступительную часть занятия (создаёт условия для включения обучающихся в учебный процесс, создает эмоциональный настрой на продуктивную познавательную деятельность):

Как будущие строители вы понимаете, что строительные конструкции, должны быть надежными в эксплуатации, то есть обладать определенными свойствами.

Каким требования. по вашему мнению должны соответствовать современные строительные конструкции?

Правильно, ребята, основными свойствами строительных конструкций являются прочность, устойчивость и жесткость, как вы можете охарактеризовать данные термины?

Студенты занимают учебные места, включают ноутбуки.

Примерные ответы студентов: чтобы конструкция была безопасной и надежной она должна быть прочной.

Примерные ответы:

прочность – это способность конструкции воспринимать все нагрузки без разрушений;

жесткость – свойство, которое позволяет строительной конструкции под действием нагрузок деформироваться в допустимых пределах;

устойчивость – способность конструкции сохранять неизменное положение в пространстве под действием нагрузок.

ОК.05

Фронтальная мотивацион-ная беседа

Компьютер-ный класс

АРМ,

презентация, слайды 3, 4

Целеполагание и актуализация знаний, 5 минут

Преподаватель создает условия для включения обучающихся в процесс целеполагания, формулировки темы и определения цели урока:

Наиболее распространенным элементом строительных конструкций является брус. Брусом (или стержнем) называется элемент, длина которого значительно больше его поперечных размеров. Горизонтальный (или наклонный) брус, работающий на изгиб, обычно называют балкой.

Существуют различные испытания, чтобы определять механические свойства материала, но основными являются испытания на растяжение и сжатие. Механические испытания позволяют определить напряжения, при которых брус разрушается или в нем возникают заметные деформации. Это напряжение называется предельным. Во избежание разрушения элементов сооружений или машин, возникающие в них рабочие (расчетные) напряжения не должны превышать допускаемых напряжений, которые представляют собой наибольшие напряжения, при которых обеспечивается надежная работа детали.

Как вы думаете, с помощью каких учебных дисциплин можно производить расчеты этих показателей?

А на занятиях по  информатике в какой программе можно производить расчеты?

Правильно.

Простейшим средством обработки числовых данных на компьютере является стандартная программа Windows Калькулятор. Однако возможности этой программы ограничены, с ее помощью трудно обрабатывать большие массивы числовых данных, являющихся результатами экспериментов, статистических данных и т.д.

Программа  Microsoft Excel позволяет производить простые и сложные расчёты в различных областях человеческой деятельности: физике, технической механике. экономике, математике, строительных технологиях.

Сейчас постарайтесь сами сформулировать тему и цель сегодняшнего занятия.

Правильно, сегодня мы будем решать профессиональные задачи, используя среду электронной таблицы.

Тема урока: Осевые перемещения поперечных сечений бруса. Испытание материалов на растяжение и сжатие при статическом нагружении. Напряжения предельные, допускаемые, расчетные. Условия прочности, используемые при проектировании и строительстве железных дорог, зданий и сооружений

Студенты слушают, изучают слайды презентации

Примерные ответы:

 физика, математика.

Студенты отвечают:

в программе Microsoft Excel

Примерные ответы:

Мы будем решать задачи на растяжение и сжатие бруса. Выясним,  что является напряжением предельным и допускаем. Рассмотрим условия прочности, используемые при проектировании и строительстве зданий и сооружений с помощью программы Microsoft Excel

ОК 01, ОК 03, ОК 05, ОК 09

ПК.1.2.

Эвристическая беседа

АРМ

презентация, слайды 4-6

Презентация, слайд 1.

2. Основной этап занятия

Повторение пройденного материала, 15 мин.

Преподаватель предлагает студентам выполнить тест на повторение правил работы в Microsoft Excel

Выполняют тест из 17 заданий на знания основных функций в Microsoft Excel

Ок 02, ОК 09.

Автоматизированное тестирование

ноутбуки с выходом в интернет, МТК 1

Первичное применение знаний и умений: создание калькулятора в Microsoft Excel, 15 минут

Преподаватель организует работу по выполнению учебного действия: задания на ввод формул и получение результата:

Выполняем задание по алгоритму:

В ячейки А1, А5, А9, А13, А17 введем название формул

В ячейку А2, А3, А4, – введем переменные  F, S, σ

К ячейке В4 введем  формулу  для подсчета механического напряжения =ЕСЛИ(B3=0;"-";B2/B3)

В ячейку А6,  А7,  А8– введем переменные  l0 ,  l,  ε

К ячейке В8 введем формулу  для подсчета относительного удлинения =ЕСЛИ(B7=0;"-";(B6-B7)/B7)

В ячейку А10,  А11 А12, – введем переменные  l0 ,  l, ,  l∆

К ячейке В12 введем формулу  для подсчета   абсолютного удлинения =B10-B11

В ячейку А14, А15, А16 – введем переменные  ε,  Е,  σ

К ячейке В16 введем формулу:  закон Гука =ЕСЛИ(B15=0;"-";B14/B15) 

В ячейку А18, А19, А20, А21 – введем переменные  S, Е, ∆ l , k 

К ячейке В22–введем формулу:  коэффициент жесткости - =ЕСЛИ(B20=0;"-";B18*B19/B20) 

К диапазону А1-В22 применим  кнопку все границы

Применим   кнопку заливка к ячейкам В4, В8, В12, В22 

Выполняют практическую работу по алгоритму: создают калькулятор на основе формул:

Допускаемое  напряжение

σ =N/А

Относительное удлинение

Абсолютное удлинение

Закон Гука
σ= ε*Е,

Коэффициент жесткости

k=AE/  ∆ l 

ОК 01, ОК 03, ОК 09, ПК 1.2.

Результаты выполненной практической работы

МУПР,

АРМ, презентация, слайд 7,

ноутбуки

Закрепление практических навыков:

- Решение типовых задач на механические свойства твердых тел , 15 минут

- Решение прикладных задач на прочность строительных конструкций, 20 минут

Внутри любого материала имеются внутренние межатомные силы, наличие которых определяет способность тела воспринимать действующие на него внешние силы, сопротивляться разрушению, изменению формы и размеров. Внутренние силы, возникающие в брусе, выявляются только в том случае, если рассечь брус мысленно на две части. Такой прием выявления внутренних сил называется  методом сечений. Определение внутренних сил, возникающих в брусе, обычно производится для сечений, перпендикулярных к его продольной оси, т.е. для поперечных сечений бруса. Под действием внутренних сил конструкция деформируется, т.е. ее форма и размеры изменяются.

Существуют такие виды деформаций бруса: растяжение-сжатие; сдвиг; изгиб; кручение.

При расчете конструкций на прочность встречаются три вида задач, различающихся формой использования условий прочности:

а) проверка прочности бруса (проверочный расчет);

При проверочном расчёте бруса известны: нагрузка на брус, размеры поперечного сечения бруса и материал, из которого брус изготовлен.

В этом случае определяют продольные силы, затем максимальное нормальное напряжение и сравнивают его с допускаемым напряжением на растяжение (сжатие) для материала бруса.

б) подбор сечений (проектный расчет). При проектировочном расчёте по известной нагрузке на брус определяют продольные силы. На основе этого выбирают материал бруса по допускаемым напряжениям и рассчитывают форму и размеры поперечного сечения.

в) определение грузоподъемности (определение допускаемой нагрузки).

При определении допускаемой нагрузки сначала по заданным размерам поперечного сечения и известному допускаемому напряжению рассчитывают максимальную допускаемую продольную силу. Затем, установив связь между продольной силой и нагрузкой (методом сечений), можно определить и максимальную допускаемую нагрузку.

σ =N/А≤ [σ]

Сегодня мы будем решать задачи на растяжение и сжатие при статическом нагружении в созданном калькуляторе

При растяжении или сжатии бруса возникает остаточное напряжение, поэтому применяем формулы σ =N/А

При растяжении бруса возникает относительное удлинение, абсолютное удлинение показывает на сколько можно растянуть или сжать брус.

ε=(l-l0)/ l0,    ∆ l =l-l0

Зависимость напряжений от деформации материала определяется законом Гука σ= ε*Е,

Преподаватель предлагает студентам решить прикладные задачи,

После выполнения работы преподаватель вместе со студентами рассматривает решение задач,  обращает внимание на те моменты, где у студентов возникли затруднения

Преподаватель осуществляет закрепление способов решения задач:

- с какими новыми понятиями вы встретились при решении задач?

- какие величины вы получили, преобразовывая формулы при решении задач?

 - какие формулы вы использовали для расчета решения прикладных задач?

- какие формулы вы преобразовали?

- какие функции вы использовали при наборе формул?

Студенты решают задачи на:

1. Расчетное  напряжение
2. Относительное удлинение
3. Абсолютное удлинение
4. Закон Гука
5. Коэффициент жесткости

Студенты осуществляют взаимоконтроль

Студенты анализируют правильность решения задач. Делают работу над ошибками

Критерии оценивания:

Студенты решают задачи:

Задача 1. Расчёт на прочность при растяжении и сжатии

Задача 2. На  определение напряжения в поперечном сечении стержня.

Задача 3. Определение  продольной деформации

Задача 4. На расчет абсолютного удлинения стержня

Задача 5. На определение жесткости стержня

Обучающиеся сверяют свои решения с правильными вариантами, исправляют ошибки.

Студенты отвечают на вопросы:

- Коэффициент Пуансоны

- Модуль продольной упругости

- Полученные величины

σ= ε*Е, ε= σ/Е, из закона Гука А = N/σ, N= σ А

ОК 01, ОК 02, ОК 03, ОК 09,

ПК 1.2.

ОК 01, ОК 02, ОК 03, ОК 05,  ОК 09, ПК 1.2.

Выполнение практической работы

Выполнение практической работы

МУПР, ноутбуки, презентация, слайды 8- 10, МТК 2.

МУПР, МТК 3, ноутбуки, презентация, слайд 11.

- закрепление теоретических знаний,

7 минут

Преподаватель проводит блиц-опрос на знание терминов и формул:

- брус, метод сечений, статическая нагрузка, деформация, прочность, напряжения предельные, допускаемые, расчетные;

- Закон Гука, Коэффициент Пуассона

Студенты отвечают на вопросы

ОК 01, ОК 02, ОК 05

Устный опрос

Презентация, слайд 12

3. Заключительный этап занятия

Подведение итогов. Этап рефлексии

учебной деятельности на уроке,  7 мин.

Преподаватель организует работу по рефлексии и самооценке деятельности обучающихся на уроке, проводит анализ результатов выполненных практических работ, устных ответов, комментирует и выставляет оценки

Оценивают свою работу на уроке, саморефлексия

ОК 03, ОК 05

Комплексное оценивание работы каждого студента на всех этапах занятия

МТК 4, презентация, слайд 13

Домашнее задание,  3 минуты.

Преподаватель проводит инструктаж по выполнению дифференцирован-ного домашнего задания:  

1 уровень (репродуктивный):

создать калькулятор  продольной и поперечной деформации по формуле продольной деформацией,

  - относительной поперечной деформацией.

2 уровень (продуктивный): задание на выбор:

-  создание  калькулятора  расчета стоимости ремонта жилья, расчета квартплаты и др.  

Студенты выбирают уровень сложности домашнего задания  с учетом своих индивидуальных возможностей. Выполненные работы размещают на портале дистанционного обучения Moole.

ОК 01, ОК 02, ОК 03,  0К 09, ПК 1.2.  

Оценка выполнения практической работы

МУПР.

АРМ, презентация, слайд 14