工程力学说课.doc

各位专家、老师大家好！
我是汽车与机电工程学院教师王瑞请。
我所说的课程是《工程力学》
一、课程定位
工程力学是研究物体机械运动的一般规律和工程构件的强度、刚度及稳定性等计算原理的一门学科。它不仅是工科专业重要的专业基础课,而且是能够直接用于工程实际的技术学科。
《工程力学》以《高等数学》、《普通物理》、《机械制图》为基础，通过本课程的学习，培养学生具有初步对工程问题的简化能力,一定的分析与计算能力，是学习《机械设计基础》、《机械制造基础》、《机械加工工程学》、《液压传动技术》、等后续课程提供必需的力学知识和基本理论;学生通过本课程的学习可以处理简单工程实际力学问题；同时学习《工程力学》可以有效培养学生逻辑思维能力,促进学生综合素质的全面提高。
本课程的讲授对象是高中毕业三年制机械设计制造等专业高职高专学生。
课程任务:研究物体平衡、运动的一般规律以及构件强度和变形问题，是学生必备的理论知识和科学素养。学习本课程的目的是：掌握力学知识，为学习有关的后续课程打好必要的基础;培养学生运用力学的概念和理论，分析解决工程实际问题；学习力学方法，培养学生逻辑思维能力，计算表达能力等综合素质.通过本课程的学习,可以开发学生的智力,培养学生敏锐的观察能力、丰富的想象能力、科学的思维能力，并为后续专业课程的学习和解决工程实际问题提供基本理论和方法.
课程教学目标
（一）知识教学目标
1、了解接受职业技能教育和接受继续教育的文化基础知识；
2、了解静力学的基本知识；
3、了解材料力学的基本知识。
(二）能力培养目标
1、掌握利用静力学知识求解构件受力问题的方法；
2、掌握利用运动学知识求解机构运动问题的方法；
3、掌握材料力学的基本理论的应用方法。
（三）素质教育目标
1、培养学生的社会交往和团结协作能力;
2、培养学生的创新意识和创业精神；
3、培养学生的职业道德和敬业精神。
二 教学内容
在教学内容方面,根据本课程的任务,在教学内容组织安排上,注意处理好前修课和后续课间的衔接,处理好本课程相关内容间的关系;针对高职教育的特点，将力学理论知识与工程实际相结合，以培养具有必备的理论知识和较强实践能力的高技能应用型人才为目标，对工程力学课程的内容和结构进行了相应的调整，做到精简内容，降低难度，减少理论,加强应用，侧重基本概念和基本方法的阐述同时兼顾对学生分析问题和解决问题能力的培养.重视工程综合教育和素质教育，重视课程之间的科学分工和有机联系,把基本理论、基本知识与综合教育、素质教育、能力培养融为一体;教学内容和现代化教学方法融为一体；理论教学和实践教学融为一体；课内教学和课外辅导、课外练习融为一体。使培养出的学生成为具有必备的理论知识和较强的实践能力、适应生产一线急需的高等技术应用型专门人才。
总学时：64 其中理论54学时，实践10学时
章节
学时
教学内容
教学要求
教学方法
绪论
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工程力学的研究对象和内容、学习工程力学的目的和作用
了解工程力学的研究对象和内容；了解学习工程力学的目的和作用.
课堂讲授法
第一章构件静力学基础
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力的基本概念和公理、 常见约束及其力学模型、 构件的受力图
掌握力、平衡、刚体等基本概念和基本公理；理解约束与约束力概念，熟悉约束的基本类型,掌握常见约束及约束力方向的确定方法; 掌握构件的受力图的绘制方法，掌握物体的受力分析方法.
课堂讲授法
第二章力的投影和平面力偶
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力的投影和力的分解、平面汇交力系的合成与平衡、力矩和力偶、平面力偶系的合成与平衡
掌握将力沿直角坐标轴上分解和向直角坐标轴投影的方法，掌握两者的区别与联系.熟练应用合力投影定理；掌握平面汇交力系的合成与平衡方程的应用;掌握力矩和力偶的概念,力偶的三要素及力偶的性质，熟练应用合力矩定理；掌握平面力偶系的合成与平衡方程的应用。

第三章平面任意力系
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平面任意力系的简化、平面任意力系的平衡方程及其应用、固定端约束和均布载荷、物体系统的平衡问题、考虑摩擦时构件的平衡问题
了解平面任意力系的简化方法，领会主矢与主矩同原力系的关系，及其与合力、合力偶的关系；掌握平面任意力系的平衡方程及其应用，熟练应用平面任意力系的平衡方程求解单个物体的平衡问题;掌握固定端约束约束反力方向的确定和均布载荷的简化计算方法；掌握静定与静不定的概念，掌握物体系统静定与超静定的判别方法。掌握求解物体系统平衡问题的方法、步骤，熟练地求解物体系统的平衡问题;理解摩擦的概念,掌握摩擦力方向的判定方法，掌握增加摩擦力补充方程求解考虑摩擦时构件的平衡问题的方法。

第四章空间力系和重心

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力的投影和力对轴之矩、 空间力系的平衡方程、轮轴类构件平衡问题的平面解法、物体的重心和平面图形的形心
掌握力在空间直角坐标轴上的一次投影与二次投影的计算方法。掌握力对轴之距的计算；掌握空间力系的平衡方程的计算方法; 掌握轮轴类构件平衡问题的平面解法；理解重心与形心的概念，了解物体的重心和平面图形的形心的计算方法。

第五章轴向拉伸与压缩

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材料力学的基本概念、轴向拉（压)的工程实例与力学模型、轴力和轴力图、拉(压)杆横截面的应力和强度计算、拉（压）杆的变形、材料的力学性能、许用应力与强度准则、应力集中的概念
掌握材料力学的基本概念;理解拉伸与压缩的概念及杆件拉伸与压缩时的受力与变形特点,了解轴向拉（压)的工程实例与力学模型； 熟练地应用截面法求直杆横截面上的轴力，掌握轴力图的绘制方法;熟练应用正应力的公式计算直杆横截面上的应力并进行构件的强度计算。能熟练地进行拉伸或压缩强度强度校核、设计截面尺寸和确定许可载荷等三类问题的计算;理解变形与应变的概念，掌握应用胡克定律进行拉(压)杆变形的计算；了解比例极限、弹性极限、屈服极限及强度极限的定义,了解材料的塑性指标、塑性材料与脆性材料的划分标准和二者的力学性质，了解屈服极限的含义。掌握材料的力学性能;了解许用应力与强度准则；了解应力集中的概念。

第六章剪切和挤压

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剪切和挤压的工程实例、剪切和挤压的实用计算、剪切胡克定律
理解剪切与挤压的概念及杆件剪切与挤压时的受力与变形特点.能区分挤压与压缩的不同。了解剪切和挤压的工程实例和力学模型；掌握剪切和挤压的实用计算，能熟练进行剪切和挤压强度校核、设计截面尺寸和确定许可载荷等三类问题的计算；了解剪切胡克定律。

第七章圆轴扭转
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圆轴扭转的工程实例与力学模型、扭矩 扭矩图、圆轴扭转时横截面上的应力和强度计算、圆轴扭转时的变形和刚度计算
理解扭转的概念及圆轴扭转时的受力与变形特点，了解圆轴扭转的工程实例与力学模型;熟练应用截面法求转矩,掌握扭矩图的绘制方法；了解扭转剪应力在横截面上的分布规律,并能计算指定截面上的某一点处的剪应力或最大剪应力，熟练应用扭转强度条件进行强度校核、设计截面尺寸和确定许可载荷三类问题的计算；了解圆轴扭转时的变形,理解相对扭转角及单位长度上扭转角的概念，熟练利用刚度条件进行刚度校核、设计截面尺寸和确定许可载荷等三类问题的计算。

第八章梁的弯曲

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平面弯曲的工程实例与力学模型、弯曲的内力—-剪力和弯矩、剪力图和弯矩图、弯矩、剪力和载荷集度间的微分关系、梁弯曲时的正应力和强度计算、组合截面的惯性矩、提高梁抗弯强度的措施、梁的变形和刚度汁算
理解平面弯曲的概念及梁弯曲时的受力与变形特点。了解支座和载荷的简化和梁的基本形式，了解平面弯曲的工程实例与力学模型；熟练掌握用截面法求梁截面的内力(剪力和弯矩）并确定剪力和弯矩正负的方法；熟练掌握剪力图和弯矩图的绘制方法;掌握弯矩、剪力和载荷集度间的微分关系；了解纯弯曲和横力弯曲的区别,了解中性层与中性轴的概念,了解弯曲正应力在梁横截面上的分布规律，并能计算梁在指定横截面上指定点处的正应力和最大正应力。熟练应用弯曲强度条件进行强度校核、设计截面尺寸和确定许可载荷三类问题的计算；了解组合截面的惯性矩的计算方法；了解提高梁抗弯强度的措施；了解转角和挠度的定义，了解梁的变形和刚度汁算。

第九章应力状态和强度理论

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应力状态的概念、二向应力状态分析、二向应力状态的最大切应力和广义胡克定律、强度理论
了解应力状态的概念；了解二向应力状态分析;了解二向应力状态的最大切应力和广义胡克定律；了解强度理论。

第十章组合变形

拉(压）与弯曲组合变形、弯曲与扭转组合变形
了解拉（压)与弯曲组合变形;掌握弯曲与扭转组合变形。

第十一章构件运动学基础

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运动构件上-点的运动、构件的平面基本运动
掌握用自然法和直角坐标法描述点的运动的方法,熟练建立点的运动方程并求解速度和加速度的；掌握构件平动和定轴转动的概念，熟练掌握构件平动和定轴转动时运动的描述方法，熟练掌握转动构件上某点的速度和加速度的分析方法。

第十二章合成运动和平面运动简介

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点的合成运动概念、速度合成定理 、构件平面运动的特点与力学模型、平面图形上点的速度合成法
了解绝对运动、相对运动和牵连运动的概念，了解点的合成运动概念，掌握动点、动系的选取原则;掌握速度合成定理及其合成公式；了解构件平面运动的特点，了解构件平面运动的工程实例和力学模型.掌握将平面运动分解为平动和转动的方法；掌握基点法、速度投影法和速度瞬心法等平面图形上点的速度合成的方法.

第十三章 构件动力学基础

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质点动力学基本方程、质点动力学的两类问题 、构件定轴转动的动力学基本方程、构件定轴转动基本方程的应用
掌握质点动力学基本方程及其微分方程;掌握质点动力学中已知运动求作用力和已知作用力求运动等两类基本动力学问题；掌握构件定轴转动的动力学基本方程的应用,掌握转动惯量的计算方法；掌握构件定轴转动基本方程的应用。

学生学完本课程后，应达到下列要求:
理解力学的基本概念和基本定律,掌握工程力学的基础知识和基本理论以及处理工程力学问题的基本方法，具备解决简单工程实际力学问题的能力.
能对静力学问题进行力学分析和计算。
能正确应用公式对受力不很复杂的构件进行强度、刚度及稳定性计算.
课程的核心是材料力学部分，但静力学部分又是课程的重要理论基础。因此，正确理解静力学的基本公理和基本概念，掌握对物体进行正确的受力分析、画出受力图并进行相关计算，既是工程力学要求的重点又是难点.正确的力学理论分析是材料力学部分正确进行构件的强度、刚度、稳定性问题的相关计算的基础理论知识。
另一重点和难点是能用相关理论分析和解决简单的工程实际问题,这要求学生不但要掌握基础理论，还要有一定的实践基础.
解决办法：采用讲授理论知识与实验及工程实践相结合的方法,进行理论与工程模型的有机结合讲解，鼓励教学与科研实践的结合,注重专业特点选择例题或工程实例等教学细节，做到因人而异，因课制宜，突出教学重点和难点，培养学生能力。
三 教学对象
本课程适用于高中后三制机械设计与制造专业，课程开在第一学年的第二个学期,
四 教学方法与教学手段
1）根据授课内容，运用形式多样的教学方法开展教学
教学目的 根据理论与实践两个环节的区别与联系,采取形式不同的教学手段与方法。理论部分主要采取教师课堂讲授和学生课后复习思考的“双向互动"的方式,以“多功能例题教学法"、“问题教学法”、“启发示教学法"灵活教学，达到学生真正掌握教学内容，提高能力的教学目的。
实施过程 常根据不同教学内容开展课堂讨论，采用“精讲、多练”的形式进行教学内容和方法的改革,使学生较深入地理解基本概念、基本理论和基本原理，初步达到分析工程力学实际问题的能力；通过习题课,解决工程力学计算中诸如恰当的力学建模、力学简图的建立等疑难与技巧问题，在巩固力学基本知识的基础上，达到掌握一些解决复杂工程力学实际问题的计算方法;结合工程实例的分析与讲解,使学生进一步提高分析问题和解决问题的能力；实验教学以学生实际操作为主，教师进行指导并适当示范，并启发学生理论联系实际.通过开展创新性的实践教学，不断提高学生对理论内容的理解,加深对工程力学常用材料性能、材料拉伸、扭转、弯曲等基本变形的认识与理解,同时提高了学生的动手能力，取得了良好的教学效果。现以某一教学案例进行具体说明:
2）教学实例：以“多功能”例题教学法为主线，融合多种教学方法,开展“五基”教学
在讲解重心、力矩平衡、平面一般力系平衡及空间力系平衡等章节中，选择与生活实践中的“四轮汽车”作为“多功能”典型例题的题干.其贯穿了近多个知识点:
重心（汽车的重心的测定)—-力矩平衡的应用（车轮约束反力的求解）——平面一般力系平衡--空间一般力系平衡-——力偶的性质（汽车方向盘力偶传递）等多个知识点,教学中讲解生动形象，易于进行联想发散思维的培养，且学生研究的兴趣较浓厚，在教学中取得了良好的教学效果.具体教学过程因人而异, 在此不便展开,但应注意以下一些方式和方法.
“多功能典型”例题在讲解时，因其具有很好的延续性和贯穿主线，以培养学生独立思考的能力为主。而不应灌输死知识,导致学生死记硬背。应在例题讲解之前进行置疑，启发学生应用所学知识点,先进行几分钟的独立思考、演练，调动学生思维积极性之后再进行讲解，这样有利于学生跟着教师的思路一起完成例题的解答。在讲解中抓住三基，开展“五基”教学。适时强调重点、难点所在，解决问题的关键所在。这样,才能真正起到“一举多得”的很好效果.
4)充分利用现代信息技术手段，逐步实施“多媒体教学与传统教学优势互补”的在教学模式取得良好教学效果,并积极开展教学改革，试探新的教改举措.
    充分注意多媒体等现代化教学手段与传统教学手段的相容并进。进行教学改革研究，曾发表教学改革及教学法论文多篇；注重平时作业的批发与学生平时成绩挂勾，适当加大平时成绩比例，开展教学讨论与教学小论文等能力锻炼；积极开发试题库,建立教学立体动画模型，已建成部分工程力学多媒体课件，拟建立网络测试、网络答疑、网络作业批改与反馈,网络讲座、网络讨论等教学改革与措施，并努力向网络教学推进。
5） 在考试与考核办法方面,课程组设计了“全方位多层次"的考核办法.
其内涵是:
（1）课堂发言，考核学习情况、即兴发挥与表达能力,10分;
（2）平时小测验，考核知识积累能力，10分；
（3）撰写研修报告，考核查阅资料、研究问题与撰写报告的能力,10分；
（4）实验表现，考核理论联系实际，分析问题解决问题的实践能力,成绩为10分。
（5）期末考试,60分。
综合使用上述“全方位多层次”的考核办法,大大调动了学生的积极性，考核成绩呈正态分布，基本上客观、公正、全面地反应了学生的学习成绩。
教学方法的改革
传统的教学方法一直是采用注入式教学，部分学生被动学习,不利于学生能力的培养。我们认为教学过程应是一个双向交流的过程，在教学中，应尽量实行启发式、讨论式等教学方法,活跃学生的学术思想，为他们的独立思维和激发创新精神，提供充分的时间和空间.把一些问题有意识的留给学生去思考,这有助于刺激学生的学习兴趣和思考的主动性，有助于使学生精力集中和培养独立思考能力。为此，我们在课堂教学方法改革中注意做好几个方面的工作.首先是善于提出问题,揭示矛盾，激发学生的强烈求知欲，加强学生的联想能力、发散思维的能力培养，特别是培养学生发现问题的能力。结合工程力学的特点从简单问题引出复杂问题，从工程背景引出理论问题，从正问题引出反问题等.其次是在课堂讲授中淡化繁琐的数学推导与数字运算，强化定性分析，强化基于基本概念的直观判断，突出分析思路与分析方法。第三是加强与学生的交流,提出一些问题让学生在课堂讨论,引导学生自己思考并得出某些结论.第四是为学生留出充分的思维空间，经常留出一些问题或思考题让学生去想。第五是对例题和习题加以精选，注重例题和习题要有启发性，能够达到举一反三的目的.
工程力学课程是高等工科学校的技术基础课，是基础理论课与工程专业课的桥梁。面对培养学生科学素质、科学思维方法和科学研究能力的需求；面对学时要少、内容要新、要求要高、效果要好的要求；面对相关学科各自体系的规范化、理论的严密性与完整性以及传统的工程力学教学模式；通过多次反复的教学研讨，任课教师们达成共识:工程力学课的改革重点是力学理论知识与工程实际相结合,主要体现在:“教学内容与体系”、“教学方法与教学手段”、“实验教学”、“考试与考核办法”四个方面的改革。通过“工程力学”课程的学习,使学生系统化地了解工程中常见到的力学问题，如:平衡、运动、破坏、设计准则等,掌握分析、解决这些问题的基本知识、基本概念、基本规律和基本方法，以达到适应科学技术的飞速发展以及社会的不断进步对综合性人才的要求。为此我们以培养具有必备的理论知识和较强实践能力的高技能应用型人才为主线，充分考虑到目前教学对象的要求，对工程力学课程的内容和结构进行了相应的调整，做到精简内容，降低难度,减少理论，加强应用，侧重基本概念和基本方法的阐述同时兼顾对学生分析问题和解决问题能力的培养。教学思想活跃,教学改革有创意，有计划,有措施,有特色，收到了很好的教学效果。
在教学方法上，灵活运用多种先进的教学方法，在教学过程中,将讲述和看录像相结合,采用启发式、讨论式等多种教学方法,激发学生的学习兴趣，有效的调动学生的学习积极性，促进学生积极思考，激发学生的学习潜能；多媒体教学方法的使用加大了课堂教学的信息量，增强了教师和学生的交流,使得资源共享，学生学习效率大大提高;使用Flash 、Powerpoint 制作的课件，使复杂枯燥的理论内容,变得活龙活现，栩栩如生;加强实验环节，实验所使用的指导书与教材有机结合，弥补了教学环节中的不足之处，并且采用动态教学方法，实验演示和动手相结合，在培养学生分析问题、解决问题的能力方面取得了显著成效;通过课堂讲授、辅导答疑、作业巩固、实验教学、多媒体教学、自学参考资料等多种形式传授知识的同时,注重培养学生知识、能力和素质的协调发展。
了解掌握学生学习动态，对学生严格要求并主动、耐心、细致地开展教学辅导工作，效果明显；全体教师均能采用启发式、讨论式等多种教学方法,激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性,促进学生积极思考，激发学生的学习潜能。
五、教学方案
第八章梁的弯曲
第三节 剪力图和弯矩图
教学目的要求:
掌握：剪力、弯矩的符号规定，剪力方程和弯矩方程的建立,剪力图和弯矩图的绘制.
教学内容（注明：＊ 重点 ＃ 难点？疑点)：
1、通过建立剪力方程和弯矩方程，绘制剪力图和弯矩图。（＊ 重点）
2、＊＃绘制剪力图和弯矩图规律的应用。
教学方式、手段、媒介:
以课堂讲授为主，课堂讨论为辅的启发式教学方法;习题指导，教科书、板书等.
板书设计：

主板书

受力图等

副板书
(小结、注意事项等）