《工程力学》整体教学设计
一、管理信息
课程名称：《工程力学》
学分：4
学时：60
课程类型：专业基础课
授课对象：一年级第一学期的高职土建类专业学生
先修课程：高等数学、道路工程制图、建筑材料
后修课程：、结构力学、结构设计原理、土力学、基础工程等
学生情况分析：应往届高中毕业生，应届职高毕业生，文理科生都有，交流表达能力较好，愿意动手，有一定的计算机操作能力。多数学生数理基础差，学习习惯差，自我控制力差，团队合作意识欠缺，职业素养欠缺，自主学习能力差。
二、课程设计
1、课程目标设计
课程目标的设计应突出职业能力培养，体现基于职业岗位分析和职业岗位技术应用能力培养的教学设计理念，以学生为主体，以真实工作任务或土建工程结构为载体组织教学内容，在真实工程案例中采用行动导向的教学方法和手段进行实施。培养学生在工程施工中必备的力学素养和实际问题的解决能力。
《工程力学》课程目标分为职业能力目标和关键能力目标两个方面。见表1。
表1 课程目标
职业能力目标关键能力目标
静定结构受力分析能力
力系平衡条件的应用能力
梁、柱的强度、刚度、稳定性计算能力基本的力学实验操作能力
工程结构实际问题的解决能力学习能力
工作能力
数字逻辑应用能力信息技术能力
合作协调能力
创新能力
2、课程内容设计
重构内容体系：为适应湖南交通职业技术学院道路桥梁工程技术专业的校企合作、工学交替人才培养模式和“专业+产业”系企一体的专业建设模式，以工作过程导向的课程观为指导思想，根据职业岗位能力要求、职业标准要求、工作任务要求、职业素质要求和前后续课程的衔接。按照职业岗位和职业能力培养的要求，对教学内容进行遴选，重新构建了适应施工岗位工作的过程性知识为主、陈述性知识为辅的内容体系，以梁、轴和柱等结构件为载体，形成模块化的课程内容结构（见表2、表3）。
实践内容设计：为了以真实的工作任务为载体，强化学生能力培养，本课程精心设计了与理论知识相对应的实践教学项目。研究建立虚拟力学实验室，设计验证性实验的模拟实验软件。在校办企业试验检测中心建立仿真力学试验室，与企业工程师合作开发出真实的力学试验项目（见表2、表3）。
教学组织安排：以“项目任务”为载体，按照“教学做合一”的原则，合理安排授课、练习、实验、见习、研讨等学习环节，探索课内与课外结合，个人与团队结合，教师与学生结合，文本与网络结合，全面培养学生能力。实施“任务驱动”、“项目导向”、“现场见习”等有利于增强学生能力的教学模式。
表3 学习项目与课程内容模块对应表
序号学习项目知识模块实践模块
1 钢筋混凝土梁受力分析1、2、3、4、7 1、2、3、6、7
2 焊接的实用计算1、2、4、6 4、7
3 挡土墙受力分析与基底应力计算1、2、3、4、5、7、8 2、3、4、7、9
4 路基稳定性分析1、2、3、4、9 2、3、4、7
5 支架的实用计算1、2、4、5、7、8、9 2、3、4、7
6 龙门吊的实用计算1、2 2、3、4、7
7 塔吊的实用计算1、2 2、3、4、7
8 架桥机的实用计算1、2 3、4、6、7
9 钢护筒的受力分析1、2 2、3、6、7、8
10 钢管桩受力分析1、2、3、4、5、7 2、3、6、7、8
11 围堰受力分析1、2、3、4、5、7 2、3、6、7、8
12 预应力梁受力计算1、2、3、4、5、7、8 3、4、7、8、9
13 桥梁吊装最佳吊点问题1、2、3、4、7 4、6、7、8
14 建筑阳台横梁与挑梁计算1、2、3、4、7 2、3、4、6、7、9
15 轻钢结构计算1、2、7 2、3、4、7、9
16 现浇结构模板安装施工方案编制计算1、2、4、5、7、8、9 6、7、8
17 钢材拉伸、压缩、扭转等试验5、6 5、7
18 砼的抗压、劈裂等试验5、7 5、7
19 预应力钢筋及钢铰线有关试验5、7 5、7
20 桥梁基础检测、静载、动载等试验5、7 5、7
三、考核方案设计
考核评价采用多形式、全过程的考核方式，如：笔试+口试、个人+小组，课内+课外、作品+答辩等相结合的形式。学生成绩评价评价应该是终结性评价+ 表现性评价。《工程力学》课程考试采取模块化形式和知识+素质+能力相结合的评价标准。每一到二个模块进行一次考试；理论知识考试采取闭卷笔试与小组活动答辩综合评分；实践技能考核采取课内课外相结合，撰写调研报告单等方式；将理论知识和实践技能进行综合评定作为该模块的成绩。将几个模块的成绩按课时比例折算成课程成绩。
1、具体考核评价标准见表4。
表4 考核评价表
2、笔试内容考核标准
笔试可以分为期中+期末，也可采取静力学部分测验+拉压剪扭测验+弯曲测验+期末等多次模块测验的方式。
四、学习资源设计
按照学习任务所需要的信息资源的种类和每种资源在学习过程中所起的作用来设计。包括文本、图形、视频、声音、动画、软件、实物资源以及通过网络可以获取的各种有关资源的总和。
1、文本资源设计。工学结合的教材开发应以工作任务为出发点，设计模块化的教材内容结构，编制相应的实践学习指导书，策划学习小组活动等学习文件资料，编写电子教案和习题库、试题库等。
2、制作多媒体课件。在课堂教学中恰当、充分地使用现代教育技术手段。制作与课程内容模块相配套的《工程力学》多媒体课件。制作模拟试验课件和工程结构图片、工程施工案例，使教学更加生动直观。
3、网络资源设计。网络资源要建成一个网络学习平台，为学生课外自主学习，拓展知识面提供保障。具体内容如力学在工程中的应用示例；交通名人传；力学名人传；工程项目介绍；工程事故分析；网上测试；网上答疑等。
五、自主学习设计
自主学习不是由教师直接告诉学生如何去解决其面临的问题，而是由学习者本人，自主地对学习任务进行计划、决策、实施，从而解决问题。自主学习设计包含了学习方式设计和学习任务设计。
1、学习方式设计：自主学习方式主要有合作学习和实践学习两种。
合作学习方式：合作学习是以小组活动为主体进行的一种学习活动，是学生与学生之间的合作互助活动，是在教师的指导和控制下为达到一定的教学目标而展开的一种目标导向活动。通过讨论、交流和不同意见的争论、可以修正、加深对所研究问题的理解。小组合作学习的过程就是知识、技术应用的过程。
实践学习方式：当学习任务是建立在真实事件或真实问题基础上时，学生就应在真实的工作实践环境中通过现场考察见习或实际上岗操作，学习和掌握工作流程、操作工序、技术标准与规范、管理制度及企业文化，学会实用的岗位技能。在实践中学生能切身感受和体验，自主地理解知识，寻求解决问题的方法。
2、学习任务设计：学习任务是学习目标的知识载体。工学结合要求学习要解决真实环境下的某一工作任务，在解决工作任务的过程中达到学习的目的。表4为几个学习任务的示例。
表4 工程力学学习任务
湖南交通职业技术学院
《工程力学》课程负责人孔七一
3-10 求图示多跨梁支座A 、C 处的约束力。已知M =8kN ·m ，q =4kN/m ，l =2m 。 解：（1）取梁BC 为研究对象。其受力如图(b)所示。列平衡方程 （2）取整体为研究对象。其受力如图(c)所示。列平衡方程 3-11 组合梁 AC 及CD 用铰链C 连接而成，受力情况如图(a)所示。设F =50kN ， q =25kN/m ，力偶矩M =50kN ·m 。求各支座的约束力。 F B kN 1842494902 332, 0=??===? ?-?=∑ql F l l q l F M C C B kN 62431830 3, 0=??+-=+-==?-+=∑ql F F l q F F F C A C A y m kN 32245.10241885.1040 5.334, 022?=??+??-=+?-==??-?+-=∑ql l F M M l l q l F M M M C A C A A
解：（1）取梁CD 为研究对象。其受力如图(c)所示。列平衡方程 （2）取梁AC 为研究对象。其受力如图(b)所示，其中F ′C =F C =25kN 。列平衡方程 F C (b) (c) ′C kN 254 50 252420124, 0=+?=+= =-??-?=∑M q F M q F M D D C kN 254 50256460324, 0=-?=-= =-??+?-=∑M q F M q F M C C D ) kN(252 25225250222021212, 0↓-=?-?-='--= =?'-??-?+?-=∑C A C A B F q F F F q F F M kN 1502 25425650246043212, 0=?+?+='++==?'-??-?-?=∑C B C B A F q F F F q F F M
第一章静力学基础 力学包括静力学，动力学，运动学三部分，静力学主要研究物体在力系作用下的平衡 规律，静力学主要讨论以下问题： 1.物体的受力分析； 2.力系的等效.与简化； 3. 力系的平衡问题。 第1讲§ 1 － 1静力学的基本概念§1-2静力学公理 【目的与要求】 1 、使学生对静力学基本概念有清晰的理解，并掌握静力学公理及应用范围。 2、会利用静力学静力学公理解决实际问题。 【重点、难点】 1、力、刚体、平衡等概念； 2、正确理解静力学公理。 一、静力学的基本概念 1、力和力系的概念 一）力的概念 1）力的定义：力是物体间的相互作用，这种作用使物体运动状态或形状发生改变。 （举例理解相互作用） 2)力的效应： ○1外效应（运动效应）：使物体的运动状态发生变化。（举例） ○2内效应（变形效应）：使物体的形状发生变化。（举例） 3）力的三要素：大小、方向、作用点。 力是定位矢量 4）力的表示： ○1图示○2符号：字母＋箭头如：F 二）力系的概念 1）定义：作用在物体上的一组力。（举例） 2)力系的分类
○ 1按力的的作用线现在空间分布的形式： A 汇交力系 b 平行力系 c 一般力系 ○ 2按力的的作用线是否在同一平面内 A 平面力系 B 空间力系 3)等效力系与合力 A 等效力系 ——两个不同力系，对同一物体产生相同的外效应，则称之 B 合力——若一个力与一个力系等效，则这个力称为合力 2.刚体的概念： 1）定义：在力的作用下保持其大小和形状不发生变化。 2）理解：刚体为一力学模型。 3.平衡的概念： 1）平衡——物体相对惯性参考系（如地面）静止或作匀速直线运动． 2)平衡力系——作用在刚体上使物体处于平衡状态的力系。 3平衡条件——平衡力系应满足的条件。 二．静力学公里 公理一：二力平衡公里 作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且 作用在同一直线上。 使刚体平衡的充分必要条件 二力构件：在两个力作用下处于平衡的物体。 公理二加减平衡力系原理 在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变厡力系对刚体的作用。 推理1 力的可传性 作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。 作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向和作用线． 12 F F = -
《工程力学》课程教学大纲 课程代码：070407 课程性质：专业必修总学时：32 学时 总学分：2 开课学期： 5 适用专业：化学工程与工艺 先修课程：机械制图、化工原理后续课程：化学反应工程大纲执笔人：FGFG 参加人：FGFHHH 审核人：FGFD 编写时间：2012 年8 月 编写依据：化学工程与工艺专业人才培养方案（2010 ）年版 一、课程介绍 工程力学是研究有关物质宏观运动规律，及其应用的科学。综合了《理论力学》、《材料力学》、《金属学》、《机械设计》、《化工容器与设备》多门课程的部分内容，是一门多学科、理论与实用并重的机械类教学课程。这门课程有利于非机械类专业学生综合能力的培养，而又无须设置多门课程，比较符合培养复合型人才的需要，所以继化工工艺专业之后，像轻工、食品、制药、环保、能源等非机械类专业，也在开设类似或相同的课程。通过本课程的教学，使学生掌握杆件、平板、回转形壳体的基础力学理论和金属材料的基础知识，具备设计、使用和管理中、低压压力容器与化工设备的能力。 二、本课程教学在专业人才培养中的地位和作用 工程力学主要研究物体机械运动和杆件弹性变形的一般规律。它不仅是工科专业重要的技术基础课，而且是能够直接用于工程实际的技术学科。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。 化工、生物、轻工、食品及制药等工艺过程需要由设备来完成物料的粉碎、混合、储存、分离、传热、反应等操作。化工设备是化工、生物等工艺流程中的重要组成部分。所以，本课程是化工、生物等专业的专业课的基础。 三、本课程教学所要达到的基本目标 通过本课程的学习，使学生能够了解工程力学的基础知识，初步掌握它们在石油，化工中的基本应用，培养学生工程实践能力和创新能力，拓宽知识面，使学生进一步了解本课程。四、学生学习本课程应掌握的方法与技能 通过本门课的学习，要求学生了解内、外压容器的设计原则，掌握中、低压设计的一般方法，能准确为容器选配法兰、支座、人孔等零部件及标准件，了解塔设备、换热设备的工作原理与结构之间的关系，具备对塔设备和换热设备进行机械设计及校核的能力。 五、本课程与其他课程的联系与分工 化工机械基础是化学工程与工艺专业及应用化学等专业的一门重要专业技术基础课，是学习后续课程如化学反应工程、化工分离过程、化工工艺学的重要基础。 六、本课程的教学内容与目的要求 【第一章】物理的受力分析及其平衡条件(4学时) 1、教学目的和要求：了解如何从构件所受的已知外力求取未知外力。解决这个问题的步骤：第一步是通过受力分析，确定未知的约束反力力线方位；第二步是研究物体的受力平衡规律，利用这一规律求取未知外力。 2、教学内容： （1）力的概念及其性质 （2）刚体的受力分析 （3）平面汇交力系的简化与平衡 （4）力矩、力偶、力的平移定理
工程力学习题答案 第一章 静力学基础知识 思考题：1. ×;2. √;3. √;4. √;5. ×;6. ×;7. √;8. √ 习题一 1．根据三力汇交定理，画出下面各图中A 点的约束反力方向。 解：（a ）杆AB 在A 、B 、C 三处受力作用。 由于力p u v 和B R u u v 的作用线交于点O 。 如图（a ）所示，根据三力平衡汇交定理， 可以判断支座A 点的约束反力必沿 通过A 、O 两点的连线。 （b ）同上。由于力p u v 和B R u u v 的作用线 交于O 点，根据三力平衡汇交定理， 可判断A 点的约束反力方向如 下图（b ）所示。 2．不计杆重，画出下列各图中AB 杆的受力图。 解：（a ）取杆AB 为研究对象，杆除受力p u v 外，在B 处受绳索作用的拉力B T u u v ，在A 和E 两处还受光滑接触面约束。约束力A N u u u v 和E N u u u v 的方向分别沿其接触表面的公法线， 并指向杆。其中力E N u u u v 与杆垂直， 力A N u u u v 通过半圆槽的圆心O 。 AB 杆受力图见下图（a ）。 (b)由于不计杆重，曲杆BC 只在两端受铰销B 和C 对它作用的约束力B N u u u v 和C N u u u v ， 故曲杆BC 是二力构件或二力体，此两力的作用线必须通过B 、C 两点的连线，且 B N = C N 。研究杆两点受到约束反力A N u u u v 和B N u u u v ，以及力偶m 的作用而 平衡。根据力偶的性质，A N u u u v 和B N u u u v 必组成一力偶。 (d)由于不计杆重，杆AB 在A 、C 两处受绳索作用的拉力A T u u v 和C T u u v ，在B 点受到支 座反力B N u u u v 。A T u u v 和C T u u v 相交于O 点， 根据三力平衡汇交定理， 可以判断B N u u u v 必沿通过
工程力学教案 第一章 物体的受力分析 静力学：研究物体在力系作用下平衡规律的科学。 主要问题：力系的简化； 建立物体在力系作用下的平衡条件。 本章将介绍静力学公理，工程中常见的典型约束，以及物体的受力分析。静力学公理是静力学理论的基础。物体的受力分析是力学中重要的基本技能。 §1.1 力的概念与静力学公理 一、力的概念 力的概念是人们在长期生活和生产实践中逐步形成的。例如：人用手推小车，小车就从静止开始运动；落锤锻压工件时，工件就会产生变形。 力是物体与物体之间相互的机械作用。 使物体的机械运动发生变化，称为力的外效应； 使物体产生变形，称为力的内效应。 力对物体的作用效应取决于力的三要素，即力的大小、方向和作用 点。 力是矢量，常用一个带箭头的线段来表示，在国际单位制中，力的单位牛顿(N)或千牛顿(KN)。 二、静力学公理 公理1力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可以合成一个合力。合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。其矢量表达式为 ＦR =Ｆ1+Ｆ2 根据公理1求合力时，通常只须画出半个平行四边形就可以了。如图1-2b、c所示，这样力的平行四边形法则就演变为力的三角形法则。
【说明】：1.FR=F1+F2表示合力的大小等于两分力的代数和 2.两力夹角为α，用余弦定理求合力的大小，正弦定理求方向 3.可分解力：(1) 已知两分力的方向，求两分力的大小 (2) 已知一个分力的大小和方向，求另一分力大小和方向 4.该公理既适用于刚体，又适用于变形体，对刚体不需两力共点 公理2二力平衡公理 刚体仅受两个力作用而平衡的充分必要条件是：两个力大小相等，方向相反，并作用在同一直线上，如图1－3所示。即 Ｆ1＝-Ｆ2
《工程力学（A）Ⅰ》课程教学大纲 执笔人：蒋永莉编写日期：2012年11月 一、课程基本信息 1．课程编号：30L656Q 2．课程体系/类别：专业类/专业基础必修课/专业主干课 3．学时/学分：80学时/5学分 4．先修课程：物理Ⅰ 5．适用专业：土木工程 二、课程教学目标及学生应达到的能力 《工程力学（A）Ⅰ》是土木工程专业的专业基础必修课、专业主干课，包括静力学及材料力学。本课程揭示受力分析，力系的简化、合成，力系平衡规律，构件在外力作用下变形的基本规律和基本理论，为构件提供强度、刚度、稳定性的设计理论和计算方法，是后续专业课及今后工程设计的理论基础。 通过本课程的学习，可使学生的分析、计算、思考、判断、自学及理论联系实际等各方面的能力得到训练和提高。初步具备综合应用所学力学知识分析、解决实际问题的能力。为后续力学课程的学习打下坚实的力学基础，并在学习中培养和提高逻辑推理能力、抽象思维能力、表达能力、计算能力以及分析和解决力学实际问题的能力。 三、课程教学内容和要求
四、课程教学安排 （一）课堂教学及要求
课堂讲授是本课程的主要教学手段，因此要求主讲教师应认真备课，不断提高书写教案基本功，教案内容符合教学大纲的要求，体现教书育人的目标，教学步骤要符合大学生的认知心理，教学内容注重理论联系实际，讲求科学性、教育性和探索性。讲授中应尽量做到：(1)脱稿讲授；(2)注重启发性，讲求逻辑性；(3) 教学用语清晰生动，有吸引力，教态自然、大方；(4)板书布局合理，能体现教学内容重点及逻辑联系，字体工整、美观。 要求：基本概念讲的透彻，内容前后融会贯通。 注意：结合典型工程实例，调动学生的学习主动性，拓宽学生的知识面。 可利用多媒体及训练型CAI课件、工程录相片（如构件承载能力，力学发展史）等辅助教学。通过课堂讲授、作业、实验等教学环节，加深学生的感性认识，提高分析问题和解决问题的能力。 自学可培养学生获取新知识、提高独立分析和解决问题能力。任课教师可跟据自己的教学经验和学生的水平，灵活选择、安排适当的学生自学内容。注意加强对自学部分教学内容的总结和检查。 （二）作业 独立解题是掌握本课程理论和方法的必要实践，通过解题可使学生理解基本原理和掌握主要概念，提高分析问题、解决问题的能力。课外作业题数量应完成100题左右，其中有一定数量的基本运算题和概念题，少量的综合分析题，个别较难的题。对课内作业要求按时完成。强调概念清楚，条理分明，计算准确，布局美观，图形、字迹工整。习题内容和题量要求如下：习题内容和题量要求如下： 静力学 （1）受力图：8-10题 （2）汇交力系：3-5题 （3）力对点之矩、力偶系4-6题 （4）力系的简化2-3题 （5）力系的平衡：8-10题 （6）摩擦3-4题 材料力学 杆件变形的基本形式50—60题 强度理论及组合变形12题左右 能量方法6题左右 （三）研究性学习内容及要求： 研究性学习能够锻炼培养学生的多方面素质，可以归纳为如下几点：培养发现问题和解决问题的能力；培养收集、分析和利用信息的能力；获得亲自参与研究探索的体验；学会分享与合作；培养科学态度和科学道德。 本课程建议的研究性学习内容和要求如下： 杆件变形的基本形式：各位任课老师根据各自课堂上学生的具体情况，引导学生就四个基本变形的强度、刚度问题进行深入的研究和探讨。通过学生提交小论文或课堂讨论的形式评价学生的学习效果，目的是激发学生的学习兴趣，培养学生主动学习的能力。 强度理论及组合变形：建议安排学生在自学四个常用强度理论时重点关注各个强度理论的失效原因、失效准则、强度条件、适用条件等。 综合应用：各任课老师根据各自的科研特色，安排适用本课程的研究性教学内容。 五、课程的考核
4-1 试求题4-1图所示各梁支座的约束力。设力的单位为kN ，力偶矩的单位为kN ?m ，长度单位为m ，分布载荷集度为kN/m 。(提示：计算非均布载荷的投影和与力矩和时需应用积分)。 解： (b)：(1) 整体受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 0: 0.40 0.4 kN x Ax Ax F F F =-+==∑ ()0: 20.80.5 1.60.40.720 0.26 kN A B B M F F F =-?+?+?+?==∑ 0: 20.50 1.24 kN y Ay B Ay F F F F =-++==∑ 约束力的方向如图所示。 (c)：(1) 研究AB 杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 2 ()0: 3320 0.33 kN B Ay Ay M F F dx x F =-?-+??==∑? A B C D 0.8 0.8 0.4 0.5 0.4 0.7 2 (b) A B C 1 2 q =2 (c) M=3 30o A B C D 0.8 0.8 0.8 20 0.8 M =8 q =20 (e) A B C 1 2 q =2 M=3 30o F B F Ax F A y y x dx 2?dx x A B C D 0.8 0.8 0.4 0.5 0.4 0.7 2 F B F Ax F A y y x
2 0: 2cos300 4.24 kN o y Ay B B F F dx F F =-?+==∑? 0: sin300 2.12 kN o x Ax B Ax F F F F =-==∑ 约束力的方向如图所示。 (e)：(1) 研究CABD 杆，受力分析，画出受力图(平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 0: 0 x Ax F F ==∑ 0.8 ()0: 208 1.620 2.40 21 kN A B B M F dx x F F =??++?-?==∑? 0.8 0: 20200 15 kN y Ay B Ay F dx F F F =-?++-==∑? 约束力的方向如图所示。 4-16 由AC 和CD 构成的复合梁通过铰链C 连接，它的支承和受力如题4-16图所示。已知均布载荷集度q=10 kN/m ，力偶M=40 kN ?m ，a=2 m ，不计梁重，试求支座A 、B 、D 的约束力和铰链C 所受的力。 解：(1) 研究CD 杆，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； (2) 选坐标系Cxy ，列出平衡方程； 0()0: -20 5 kN a C D D M F q dx x M F a F =??+-?==∑? 0: 0 25 kN a y C D C F F q dx F F =-?-==∑? (3) 研究ABC 杆，受力分析，画出受力图(平面平行力系)； A B C D 0.8 0.8 0.8 20 0.8 M =8 q =20 F B F Ax F A y y x 20?dx x dx A B C D a M q a a a C D M q a a F C F D x dx qdx y x y x A B C a q a F ’C F A F B x dx qdx
《工程力学》整体教学设计 一、管理信息 课程名称：《工程力学》 学分：4 学时：60 课程类型：专业基础课 授课对象：一年级第一学期的高职土建类专业学生 先修课程：高等数学、道路工程制图、建筑材料 后修课程：、结构力学、结构设计原理、土力学、基础工程等 学生情况分析：应往届高中毕业生，应届职高毕业生，文理科生都有，交流表达能力较好，愿意动手，有一定的计算机操作能力。多数学生数理基础差，学习习惯差，自我控制力差，团队合作意识欠缺，职业素养欠缺，自主学习能力差。 二、课程设计 1、课程目标设计 课程目标的设计应突出职业能力培养，体现基于职业岗位分析和职业岗位技术应用能力培养的教学设计理念，以学生为主体，以真实工作任务或土建工程结构为载体组织教学内容，在真实工程案例中采用行动导向的教学方法和手段进行实施。培养学生在工程施工中必备的力学素养和实际问题的解决能力。 《工程力学》课程目标分为职业能力目标和关键能力目标两个方面。见表1。 表1 课程目标 职业能力目标关键能力目标 静定结构受力分析能力 力系平衡条件的应用能力 梁、柱的强度、刚度、稳定性计算能力基本的力学实验操作能力 工程结构实际问题的解决能力学习能力 工作能力 数字逻辑应用能力信息技术能力 合作协调能力 创新能力 2、课程内容设计 重构内容体系：为适应湖南交通职业技术学院道路桥梁工程技术专业的校企合作、工学交替人才培养模式和“专业+产业”系企一体的专业建设模式，以工作过程导向的课程观为指导思想，根据职业岗位能力要求、职业标准要求、工作任务要求、职业素质要求和前后续课程的衔接。按照职业岗位和职业能力培养的要求，对教学内容进行遴选，重新构建了适应施工岗位工作的过程性知识为主、陈述性知识为辅的内容体系，以梁、轴和柱等结构件为载体，形成模块化的课程内容结构（见表2、表3）。 实践内容设计：为了以真实的工作任务为载体，强化学生能力培养，本课程精心设计了与理论知识相对应的实践教学项目。研究建立虚拟力学实验室，设计验证性实验的模拟实验软件。在校办企业试验检测中心建立仿真力学试验室，与企业工程师合作开发出真实的力学试验项目（见表2、表3）。
《工程力学》课程教学大纲 课程代码：210305 课程名称：工程力学/Engineering Mechanics 学时/学分：96 / 6 先修课程：《高等数学》、《线性代数》 适用专业：机械设备及自动化、材料成型及控制工程、汽车应用技术、金属材料工程 开课院系：基础教学学院工程力学教学部 开课院系：基础教学学院工程力学教学部 教材：《工程力学教程》西南交大应用力学与工程系编 2004年7月 参考教材：《理论力学》第六版哈尔滨工业大学理力教研室高教社2002年8月教材： 主要参考书：《材料力学》单辉祖高等教育出版社 2004年 4月第二版 《材料力学》刘鸿文高等教育出版社 2004年第四版 一、课程的性质和任务 《工程力学》包括理论力学和材料力学这两门课的主要部分内容，是机电、材料、汽车等工科大学一门重要的技术基础课。它的任务是使学生在学习高等数学、工程制图等课程的基础上，培养学生对简单工程对象正确建立力学模型的能力，对这些力学模型进行静力学，运动学，动力学（包括瞬时与过程）分析和计算的能力；同时对构件的强度、刚度以及稳定性等问题有明确的基本概念和基本计算能力。能利用工程力学的基本概念判断分析结果正确与否的能力。并为后续课程学习、以及从事工程技术工作打下坚实的力学基础。 二、教学内容和基本要求 理论力学内容部分和基本要求： （一）静力学： 力的概念；约束及约束力；物体的受力分析；各种力系的简化与平衡；摩擦和物体的重心。（二）运动学： 描述点的运动方程、在其基础上求点速度和加速度；刚体的平动与定轴转动方程的建立、如何求其速度和加速度；重点讲授点的复合运动和刚体的平面运动。 （三）动力学： 质点运动微分方程，动力学普遍定理应用，惯性力的概念及达朗伯原理。 学完理论力学后，应完整地理解基本内容，掌握基本概念、基本理论和基本方法，并达到下列要求： 1、具有从简单实际问题中提出理论力学问题的初步能力。 2、能选取分离体并正确画出受力图。 3、平面力系和空间力系的简化；能熟练运用平面力系的平衡方程求解简单物系的平衡问题（包 括考虑有摩擦力的情况）。 4、能正确地运用分解和合成的方法分析点的运动。能熟练运用点的速度合成定理。熟练地计算 刚体作平面运动时角速度和刚体上点的速度。 5、能正确运用动力学普遍定理求解简单的动力学问题。 6、能熟练地运用达朗伯原理求解简单的动反力问题。
工程力学复习题(静力 学部分)
工程力学作业（静力学） 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
静力学公理和物体的受力分析 一、是非题 1、在理论力学中只研究力的外效应。（） 2、在平面任意力系中，若其力多边形自行闭合，则力系平衡。 （） 3、约束力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。（） 4、共面三力若平衡，则该三力必汇交于一点。（） 5、当刚体受三个不平行的力作用时，只要这三个力的作用线汇交于同一点，则该刚 体一定处于平衡状态。（） 二、选择题 1、在下述原理，法则、定理中，只适用于刚体的有_______________。 ①二力平衡原理；②力的平行四边形法则； ③加减平衡力系原理；④力的可传性原理； ⑤作用与反作用定理。 2、三力平衡汇交定理所给的条件是_______________。 ①汇交力系平衡的充要条件； ②平面汇交力系平衡的充要条件； 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 ③ 不平行的三个力平衡的必要条件。 3、人拉车前进时，人拉车的力_______车拉人的力。 ① 大于； ② 等于； ③ 远大于。 三、填空题 1、作用在刚体上的两个力等效的条件是：___________________________。 2、二力平衡和作用反作用定律中的两个力，都是等值、反向、共线的，所不同的是： ____________________________________________ ______。 3、书P24，1-8题 4、画出下列各图中A 、B （包括方位和指向）。
5、在平面约束中，由约束本身的性质就可以确定约束力方位的约束有____________________________________ ____，方向不能确定的约束有 ______________________________________ ___ (各写出两种约束)。 平面汇交力系与平面力偶系 一、是非题 1、只要两个力大小相等、方向相反，该两力就组成一力偶。 （） 2、用解析法求平面汇交力系的合力时，若选用不同的直角坐标系，则所求得的合力 不同。 ( ) 3、力偶只能使刚体转动，而不能使刚体移动。（） 4、两个力的合力的大小一定大于它的任意一个分力的大小。 （） 二、选择题 1、将大小为100N的力F沿着x、y方向分解，若F在x轴上的投影为86.6N，而沿x方向的分力的大小115.47N，则F在y轴上的投影 为。 ① 0；② 50 N； ③ 70.7 N；④ 86.6 N； ⑤ 10 N。 2、杆AF、ＢＦ、CD、ＥＦ相互铰接、并 F O x y 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
理论力学教案1
本次讲稿 第一章绪论 第一节工程力学的研究对象 建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称为结构。结构是由若干构件按一定方式组合而成的。组成结构的各单独部分称为构件。例如：支承渡槽槽身的排架是由立柱和横梁组成的刚架结构，如图1－1a所示；单层厂房结构由屋顶、楼板和吊车梁、柱等构件组成，如图1－1b所示。结构受荷载作用时，如不考虑建筑材料的变形，其几何形状和位置不会发生改变。 图1－1ab 结构按其几何特征分为三种类型： （1）杆系结构：由杆件组成的结构。杆件的几何特征是其长度远远大于横截面的宽度和高度。 （2）薄壁结构：由薄板或薄壳组成。薄板或薄壳的几何特征是其厚度远远小于另两个方向的尺寸。 （3）实体结构：由块体构成。其几何特征是三个方向的尺寸基本为同一数量级。 工程力学的研究对象主要是杆系结构。 第二节工程力学的研究内容和任务 工程力学的任务是研究结构的几何组成规律，以及在荷载的作用下结构和构件的强度、刚度和稳定性问题。研究平面杆系结构的计算原理和方法，为结构设计合理的形式，其目的是保证结构按设计要求正常工作，并充分发挥材料的性能，使设计的结构既安全可靠又经济合理。 进行结构设计时，要求在受力分析基础上，进行结构的几何组成分析，使各构
件按一定的规律组成结构，以确保在荷载的作用下结构几何形状不发生发变。 结构正常工作必须满足强度、刚度和稳定性的要求。 强度是指抵抗破坏的能力。满足强度要求就是要求结构的构件在正常工作时不发生破坏。 刚度是指抵抗变形的能力。满足刚度要求就是要求结构的构件在正常工作时产生的变形不超过允许范围。 稳定性是指结构或构件保持原有的平衡状态的能力。满足稳定性要求就是要求结构的构件在正常工作时不突然改变原有平衡状态，以免因变形过大而破坏。 按教学要求，工程力学主要研究以下几个部分的内容。 （1）静力学基础。这是工程力学的重要基础理论。包括物体的受力分析、力系的简化与平衡等刚体静力学基础理论。 （2）杆件的承载能力计算。这部分是计算结构承载能力计算的实质。包括基本变形杆件的内力分析和强度、刚度计算，压杆稳定和组合变形杆件的强度、刚度计算。 （3）静定结构的内力计算。这部分是静定结构承载能力计算和超静定结构计算的基础。包括研究结构的组成规律、静定结构的内力分析和位移计算等。 （4）超静定结构的内力分析。是超静定结构的强度和刚度问题的基础。包括力法、位移法、力矩分配法和矩阵位移法等求解超静定结构内力的基本方法。 第三节刚体、变形固体及其基本假设 工程力学中将物体抽象化为两种计算模型：刚体和理想变形固体。 刚体是在外力作用下形状和尺寸都不改变的物体。实际上，任何物体受力的作用后都发生一定的变形，但在一些力学问题中，物体变形这一因素与所研究的问题无关或对其影响甚微，这时可将物体视为刚体，从而使研究的问题得到简化。 理想变形固体是对实际变形固体的材料理想化，作出以下假设： （1）连续性假设。认为物体的材料结构是密实的，物体内材料是无空隙的连续分布。 （2）均匀性假设。认为材料的力学性质是均匀的，从物体上任取或大或小一部分，材料的力学性质均相同。 （3）向同性假设。认为材料的力学性质是各向同性的，材料沿不同方向具有相同的力学性质，而各方向力学性质不同的材料称为各向异性材料。本教材中仅研究各向同性材料。 按照上述假设理想化的一般变形固体称为理想变形固体。刚体和变形固体都是工程力学中必不可少的理想化的力学模型。 变形固体受荷载作用时将产生变形。当荷载撤去后，可完全消失的变形称为弹性变形；不能恢复的变形称为塑性变形或残余变形。在多数工程问题中，要求构件只
《工程力学》课程教学大纲 课程名称：工程力学 课程类别：专业基础课 教学学时: 72 课程学分: 4学分 开课专业: 工程管理 开课学期: 第2学期 参考教材: 1. 《工程力学》，高等教育出版社，2004年1月（主编：单辉祖，谢传锋） 2. 《工程力学》，黄河水利出版社，2009年7月（主编：孟凡深） 一、课程性质 《工程力学》课程是工程管理专业的一门专业基础必修课。本课程是一门理论性、系统性较强的专业基础课必修课，是后续其它各门力学课程和相关专业课程的基础，同时在许多工程技术领域中有着广泛的直接应用。 二、课程目标 （一）知识目标 使学生具备工程力学的基础知识，掌握正确的受力分析和力系的破坏平衡条件。对工程结构中杆件的强度问题具有明确的概念和一定的计算能力。初步掌握杆件体系的分析方法，初步了解常用结构形式的受力性能。掌握各种结构在荷载作用下维持平衡的条件以及承载能力的计算方法。 （二）职业技能目标 掌握本专业必备的基础理论知识，具有本专业相关领域工作的岗位能力和专业技能，适应建筑工程生产一线的技术、管理等职业岗位群要求的技术及管理人才。（三）素质养成目标 培养适应社会主义现代化建设需要的德、智、体、美全面发展的高端应用型人才。
四、教学内容要点 第一章绪论教学学时数：1 一、教学目的及要求 通过本章的学习，要求学生了解工程力学的研究对象和任务，了解国内外力学发展史及概况，并对其发展与展望作简单介绍，激发学生学习兴趣。 二、教学重点与难点 （一）教学重点：1、工程力学课程的性质、任务和要求。2、力学在科技发展与工程应用中的作用与地位 （二）教学难点：力学在科技发展与工程应用中的作用与地位 三、主要教学内容 1、工程力学课程的性质、任务和要求 2、力学在科技发展与工程应用中的作用与地位 3、国内外力学发展与展望简介 四、考核点 工程力学的研究对象和任务。
工程力学名词解释 1、稳定性（stability）: 是指构件在压缩载荷的作用下，保持平衡形式不能发生 突然转变的能力； 2、约束力（constraint force）: 当物体沿着约束所限制的方向有运动或运动趋势 时，彼此连接在一起的物体之间将产生相互作用力，这种力称为约束力。3、光滑面约束（constraint of smooth surface）: 构件与约束的接触面如果说是 光滑的，即它们之间的摩擦力可以忽略时，这时的约束称为光滑面约束。4、加减平衡力系原理：在承受任意力系作用的刚体上，加上任意平衡力系，或 减去任意平衡力系，都不会改变原来力系对刚体的作用效应。这就是加减力系平衡原理。 5、二力构件：实际结构中，只要构件的两端是铰链连接，两端之间没有其他外 力作用，则这一构件必为二力构件。 6、自锁：主动力作用线位于摩擦角范围内时，不管主动力多大，物体都保持平 衡，这种现象称为自锁。 7、固体力学（solid mechanics）：即研究物体在外力作用下的应力、变形和能量， 统称为应力分析。 8、材料科学中的材料力学行为：即研究材料在外力和温度作用下所表现出的力学性能和失效行为。 9、工程设计（engineering design）：即设计出杆状构件或零部件的合理形状和尺寸，以保证它们具有足够的强度、刚度和稳定性。 10、微元（element）：如果将弹性体看作由许多微单元体所组成，这些微单元体简称微元体或微元。 11、弹性体受力与变形特点：弹性体在载荷作用下，将产生连续分布的内力。弹性体内力应满足：与外力的平衡关系；弹性体自身变形协调关系；力与变形之间的物性关系。这是弹性静力学与刚体静力学的重要区别。 12、外力突变：所谓外力突变，是指有集中力、集中力偶作用的情形：分布载荷间断或分布载荷集度发生突变的情形。
第一章 静力学基本概念与物体的受力分析 下列习题中，未画出重力的各物体的自重不计，所有接触面均为光滑接触。 1.1 试画出下列各物体（不包括销钉与支座）的受力图。 解：如图 (g) (j) P (a) (e) (f) W W F F A B F D F B F A F A T F B A 1.2画出下列各物体系统中各物体（不包括销钉与支座）以及物体系统整体受力图。 解：如图 F B B (b)
(c) C (d) C F D (e) A F D (f) F D (g) (h) EO B O E F O (i)
(j) B Y F B X B F X E (k) 1.3铰链支架由两根杆AB、CD和滑轮、绳索等组成，如题1.3图所示。在定滑轮上吊有重为W的物体H。试分别画出定滑轮、杆CD、杆AB和整个支架的受力图。 解：如图 ' D 1.4题1.4图示齿轮传动系统，O1为主动轮，旋转 方向如图所示。试分别画出两齿轮的受力图。 解： 1 o x F 2o x F 2o y F o y F F F' 1.5结构如题1.5图所示，试画出各个部分的受力图。
解： 第二章 汇交力系 2.1 在刚体的A 点作用有四个平面汇交力。其中F 1＝2kN ，F 2=3kN ，F 3=lkN ， F 4=2.5kN ，方向如题2.1图所示。用解析法求该力系的合成结果。 解 0 00 1 42 3c o s 30c o s 45c o s 60 c o s 45 1.29 Rx F X F F F F KN = =+- -=∑ 00001423sin30cos45sin60cos45 2.54Ry F Y F F F F KN ==-+-=∑ 2.85R F KN == 0(,)tan 63.07Ry R Rx F F X arc F ∠== 2.2 题2.2图所示固定环受三条绳的作用，已知F 1＝1kN ，F 2=2kN ，F 3=l.5kN 。求该力系的合成结果。 解：2.2图示可简化为如右图所示 23cos60 2.75Rx F X F F KN ==+=∑ 013sin600.3Ry F Y F F KN ==-=-∑ 2.77R F KN == 0(,)tan 6.2Ry R Rx F F X arc F ∠==- 2.3 力系如题2.3图所示。已知：F 1＝100N ，F 2=50N ，F 3=50N ，求力系的合力。 解：2.3图示可简化为如右图所示 080 arctan 5360 BAC θ∠=== 32cos 80Rx F X F F KN θ==-=∑ 12sin 140Ry F Y F F KN θ==+=∑ 161.25R F KN == ( ,)tan 60.25Ry R Rx F F X arc F ∠= = 2.4 球重为W ＝100N ，悬挂于绳上，并与光滑墙相接触，如题2.4 图所示。已知30α=，
第一章物体受力分析 §1.1基本概念与公理 1、三个基本概念： （1）平衡的概念 （2）刚体的概念 （3）力的概念 2、四个公理： （1）二力平衡公理 （2）加减平衡力系公理 （3）力的平行四边形法则 （4）作用与反作用定律 ３、两个推论 （1）力的可传性原理 （2）三力平衡汇交定理 这些概念和公理是我们画受力图的基础，但这还不够，要画受力图，还必须学习约束与约束反力。 §1.2约束与约束反力 1、在力学中通常把物体分成两类： （1）自由体——物体能在空间做任意运动，他们的位移不受任何限制。如天空中飞行的飞机、鸟等。 (2)非自由体——物体总是以一定的形式与周围其他物体相互联系，即物体的位移要受到周围其他物体的限制。如用绳悬挂的灯可向上、前、后、左、右运动，但不能向下运动，转轴要受到轴承的限制。 2、约束——这种对非自由体的某些位移起限制作用的周围其他物体称为约束。如绳是灯的约束，轴承就是转轴的约束。
既然约束限制了物体的某些运动，所以一定有约束力作用于物体上。 3、约束力——这种约束对物体的作用力称为约束力。约束力也叫约束反力。 4、工程实际中将物体所受的力分为两类： （1）一类是主动力——这种能使物体产生运动或运动趋势的力，称为主动力，主动力有时也叫载荷；如重力，一般大小、方向往往已知。 （2）另一类是约束反力，它是由主动力引起的，是一种被动力，是未知力。静力分析的重要任务之一就是要确定未知的约束反力大小、方向。 四种常见约束类型的约束反力 工程中约束的种类很多，对于一些常见的约束，根据其特性可归纳为下列四种基本类型。 一、柔性约束（柔索） 1、组成：由柔性绳索、胶带或链条等柔性物体构成。 2、约束特点：只能受拉，不能受压。 3、约束反力方向：作用在接触点，方向沿着柔体的中心线背离物体。通常用ＦＴ表示。见图1-8 二、光滑面约束（刚性约束） 1、组成：由光滑接触面构成的约束。当两物体接触面之间的摩擦力小到可以忽略不计时，可将接触面视为理想光滑的约束。
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。 二教学容 在教学容方面，根据本课程的任务，在教学容组织安排上，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，对工程力学课程的容和结构进行了相应的调整，做到精简容，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
工程力学-课后习题答案
4-1 试求题4-1图所示各梁支座的约束力。设力 的单位为kN ，力偶矩的单位为kN m ，长度 单位为m ，分布载荷集度为kN/m 。(提示： 计算非均布载荷的投影和与力矩和时需应用积分)。 A B C D 0.8 0.8 0.4 0 00.7 2 ( A B C 1 2 q ( M= 30o A B C D 0.8 0.8 0.8 2 0.8 M = q =(
解： (b)：(1) 整体受力分析，画出受力图(平面任意 力系)； (2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 0: 0.40 0.4 kN x Ax Ax F F F =-+==∑ ()0: 20.80.5 1.60.40.720 0.26 kN A B B M F F F =-?+?+?+?==∑ 0: 20.50 1.24 kN y Ay B Ay F F F F =-++==∑ 约束力的方向如图所示。 (c)：(1) 研究AB 杆，受力分析，画出受力图(平 面任意力系)； A B C 1 2 q M= 30o F F A F A y x d 2?x A B C D 0.8 0.8 0.4 00 0.7 2 F F A F A y
(2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 2 0()0: 3320 0.33 kN B Ay Ay M F F dx x F =-?-+??==∑? 2 0: 2cos300 4.24 kN o y Ay B B F F dx F F =-?+==∑? 0: sin 300 2.12 kN o x Ax B Ax F F F F =-==∑ 约束力的方向如图所示。 (e)：(1) 研究C ABD 杆，受力分析，画出受力图 (平面任意力系)； (2) 选坐标系Axy ，列出平衡方程； 0: 0x Ax F F ==∑ 0.8 ()0: 208 1.620 2.40 21 kN A B B M F dx x F F =??++?-?==∑? 0.8 0: 20200 15 kN y Ay B Ay F dx F F F =-?++-==∑? 约束力的方向如图所示。 A B C D 0.8 0.8 0.8 20.8 M = q =F F A F A y x 20 x d