刘佳
装甲兵学院士官学校 吉林长春
一、教学设计
设计教学流程时，笔者依据布鲁姆的教学目标分类理论，运用迁移思想，用已知解新知，符合认知规律。
上课前通过引入视频的方式，提出本节课的驱动任务，坦克横翻拖救科目，从而增强岗位工作代入感，提高学生学习兴趣。通过对翻车的坦克受力分析，找到与力学的连接点，顺势回顾已学过的基本力系的特征，并与坦克所受力系进行对比，引出新的力系类型，平面任意力系。
按照将未知向已知靠拢的思路，引出本节课难点内容：力的平移定理。针对定理抽象，不好理解的特点，运用视觉化方法，用简图的形式来推导定理，增强直观化，结合生活实例，提高形象化，从而帮助理解。运用该定理，就可以将任意力系分解成平面汇交力系和力偶系了，在复习这两种基本力系的过程中，达到学习任意力系的相关知识的目的，运用知识顺向迁移的方式，以温故来知新。
最后，趁热打铁，跟进方法在实例上的应用，并从中总结出运用该知识解决实际问题的方法步骤。
整个用已知解新知的过程，采用任务式牵引的方法，理论知识每向前推进一步，解决实际问题就跟进一步，“一动一令”，增强学习目的性，从解决任务中总结出的方法步骤更容易理解。再根据总结的方法步骤，拓展应用到该任务的不同情况中，并通过分组合作的方式，探究同一种情况中，条件变化时对拖救力的影响，不仅锻炼学生熟练运用力学知识解决实际问题，同时提高学生对力学知识的认识，意在为今后专业课的学习提供理论支撑，为岗位工作提供技术帮助。
二、教学过程
(一)驱动任务导入.
翻车，是装甲车辆常见的一种遇险形式。横翻是以一侧履带为支点进行翻转拖救。在整个横翻过程中，理想情况下，坦克车只有绕纵轴线的翻转，也就是在该平面上的转动，而没有其他方向的任何运动。所以，坦克只在这个平面内受到力的作用。即所有力的作用线任意分布，若是都作用在同一平面内，就称之为平面任意力系。
对坦克受力分析。为了突出求解拖救力，忽略次要因素制动力，只留左侧的牵引绳，提供延绳的拖救力F拖。还有其他三个力的作用：重力G，支持力FN，和摩擦力Ff。
对复杂的力系化简，通常会想到向已有知识转化。
(提问)能不能把它转化成学过的基本的力系，平面汇交力系或者平面平行力系呢?
(二)平面任意力系的简化
1.力的平移定理
首先通过生活实例，小区的上肢牵引器的运动过程，直观表达力的平移会引起作用效果的改变，从而引起学生共鸣和思考。
证明该定理时，严密推导逻辑。利用加减平衡力系原理，平衡力、力偶知识等完成力的平移，通过多角度看问题，完成力和力偶之间的转化，从而在保证作用效果不变的前提下完成力的平移。
2.对横翻拖救坦克受力简化
应用力的平移定理，就完成了坦克横翻拖救所受到的力向一点汇交的目的。
在不改变作用效果的前提下，完成力的平移，简记为两步：力平移，加力偶。这就是力的平移定理的方法步骤。这一定理是本节课的难点内容，它提供了力系向一点汇交的理论依据和基本方法。
这样，就完成了由未知向已知的转化，将平面任意力系转化成了之前学过的平面汇交力系和平面力偶系。..
3.力系的简化结果
平移后力的汇交于一点，构成了汇交力系。附加的力偶在平面内，构成了平面力偶系。
汇交力系的合成方法是将所有的力分别在x，y轴上求投影的代数和，求解的结果就是合力分别在x，y轴上的投影，通过计算式便可得到合力。在这里，x轴上，有正的E，还有斜方向的F拖，在x轴做投影。y轴上，有正方向的FN，减去负方向的G，再减去F拖在y轴上的投影。其合成结果就是一个合力。
在平面力偶系中，将所有力偶的力偶矩求代数和，就是合力偶的力偶矩值。由于逆时针为正，顺时针为负，也就是两个逆时针的减去一个顺时针的力偶的力偶矩，其合成结果就为一个合力偶。
(三)平面任意力系的平衡求解
1.平面任意力系的平衡方程
平面任意力系的平衡条件为：力系中各力在平面内两任选坐标轴的每个轴上投影的代数和均等于零，各力对平面内任一点之矩的代数和也等于零。
2.平面任意力系平衡方程的应用
任务：一辆重为40吨的坦克翻车，与地面夹角为60度，在横翻拖救时，牵引绳与地面夹角为30度，求所需拖救力的大小。.
3.解题步骤与方法.
1，确定研究对象，画出受力图。选取有利于解题的构件为研究对象，画受力图注意不要多画力或漏力。
2.选择简化中心，建立直角坐标系。恰当选取坐标轴和矩心，可使单个平衡方程中未知量的个数减少，便于求解。
3.求投影算力矩，列平衡方程。分别求所有力在xy轴上的投影代数和，以及附加力偶的力偶矩代数和，列平衡方程。
4，求解未知量，讨论结果。针对平面任意力系的平衡问题求解。.
总结求解步骤为：定中心；求投影；算力矩；得平衡。
课堂练习：一辆重为40吨的坦克翻车，在横翻拖救时，假设牵引绳与地面处于平行状态，求解不同侧翻角度，所需拖救力的大小。
通过练习熟练平衡方程的应用，同时预判出侧翻程度越大，所需要拖救力越大，在几乎仰翻时，拖救力高达重力的三倍之多。通过分析变化趋势，以便制定拖救方案。
在现实生活和工程装备中，往往受到的力都是复杂的，所以平面任意力系问题是最常见的力系类型。合理地受力分析，判别力系类型，运用力学知识，也可以帮助我们快速进入情况，提升解决问题的速度。
三、数学反思
根据教学主线，采用把平面汇交力系、平面力偶系的合成过程左右呈现的方式，非常形象、直观地引导学生得出平面任意力系的化简过程。同时，采用任务引导方式，密切联系装备，选取专业课中的典型案例牵引教学，增强目的性。通过利用知识的类比和迁移，形象直观化的生活装备实例和丰富的图形展示，增强直观效果，让学生在掌握知识的基础上，会解决这一类的问题，在实践工程和力学知识间架起桥梁，提高学生对专业基础课程的重视程度。同时，通过评价总结的优化方式，帮助归纳解题步骤，总结知识，加深记忆，意在今后面对新装备，新问题时能够快速进入情况。最后，增加思政环节，由知识引导学生思考，任何事情，都有开始和终了，知道什么在前什么在后，掌握其方法步骤，那问题就迎刃而解了。激发学生灵活运用知识的能力和对真理的规律顺应。