工程力学标准化课程建设
一、课程标准
（一）课程名称工程力学
（二）建议课时 72 ，学分 4
（三）课程定位（课程体系中的角色）
本课程是高职高专机电一体化、煤矿开采专业的一门专业基础课程。其功能在于培养学生掌握抽象化能力、逻辑思维能力、计算能力以及利用工程力学的基本理论和方法，去分析和解决一些简单的工程实际问题的能力，为学生学习机械设计、机械加工工艺基础、模具设计与制造、金属处理等专业课打下坚实的基础，同时注意培养学生的社会能力、方法能力和良好的职业道德能力。对于培养学生职业生涯可持续发展能力具有极其重要的作用。
（四）课程设计思路
1.课程开设的依据和内容选择标准（课程内容与职业标准对接）
为适应高职教育“校企合作、工学结合”的人才培养模式改革，结合机电一体化建设和煤矿开采技术专业的建设，本课程针对机电一体化工程技术人员和工程师岗位，以学生获得专业知识、职业技能和职业生涯可持续发展能力为目标，根据机电行业的发展和操作技术人员的岗位要求，采用了以能力为本位，以学生为中心，以应用为宗旨，以实践为导向，融知识传授、能力培养、素质教育于一体的课程设计思路。进一步突出了知识
的实践性和应用性要求，以满足培养机电行业服务第一线的高技能人才的需要。
2.课程内容设计（任务驱动、项目引领、案例教学）
通过实践项目和任务训练使学生具有一定的力学知识的应用能力，尤其是能将力学分析方法与其它相关专业课程相结合的能力；具备今后在生产第一线运用力学方法分析解决工程中遇到的简单力学问题的能力。
学习情境设计：以学生职业能力培养为课程核心，以工程结构为载体重构了学习内容，根据岗位的任务、项目、能力、知识进行综合分析，按照职业岗位任务，设计了模块化的课程内容和机构。课程内容的两个模块为：①静力学模块；②材料力学模块。共有11个学习单元和53个学习任务
基于实践导向的原则，设计了7个实践教学模块：①力学实验；②现场考察见习；③学习小组活动（综合性大作业）；④力学在工程中的应用专题研讨（工程结构的受力分析）；⑤课外解题训练；⑥力学应用能力竞赛（绘制内力图，知识抢答，模型制作）。
3.内容编排、体系（结构）
工程力学分为理论力学和材料力学部分。理论力学部分以静力学为主，包括静力学基础、力系的简化、力系的平衡。材料力学部分包括杆件的四种基本变形（轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲）的内力、应力和变形，应力状态与强度理论，组合变形杆的强度和压杆稳定。
第一篇静力学主要内容有：力的概念，约束与约束反力，受力分析和受力图；力对点的矩，力对轴的矩，力偶与力偶系的简化，力的平移，力系的简化；平衡条件与平衡方程，特殊力系的平衡，空间一般力系的平衡，物体系的平衡，平面静定桁架的内力，考虑摩擦时的平衡。第二篇材料力学主要内容有：材料的力学性能，拉伸与压缩时的力学性能，构件的强度、刚度和稳定性，强度条件、刚度条件，应力状态分析与四种强度理论。（五）先修和后续课程
先修课程是：高等数学、大学物理
后续课程是：机械设计、金属材料及热处理、机械制造技术、金属切削机床等
（六）教学目标要求
1.知识目标：掌握工程力学的研究对象，研究方法；掌握一般构件的受力分析，受力图的绘制方法；熟练掌握平面力系的平衡原理、平衡方程和计算方法；掌握拉压、剪切、和弯曲等基本变形的概念和内力计算；熟练掌握在不同变形情况下，杆件强度、刚度和稳定性的概念与计算；熟练掌握材料应力分析方法及材料力学实验的基本知识。
2.技能（能力）目标：能利用静力平衡方程计算工程结构的支座反力和内力；能根据内力计算方法判断工程结构的危险截面；能对工程结构进行承载力的分析和计算；能根据结构特点合理布置荷载；能对工程结构进行材料、截面形状和尺寸的设计；能对工程结构的进行强度、刚度和稳定
性校核；能进行基本的力学实验操作；能将工程应用到实际问题中予以解决。
3.社会能力和方法能力目标（职业核心能力和职业道德目标）
职业核心能力：学习能力；工作能力；数字逻辑应用能力；合作协调能力；信息技术能力；语言文字能力；创新能力；安全环保与质量意识。
职业道德目标：培养良好的思想品德、心理素质；培养良好的职业道德，包括爱岗敬业、诚实守信、遵守相关的法律法规等；培养良好的团队协作、协调人际关系的能力；培养对新知识、新技能的学习能力与创新能力。
（七）教学内容介绍（教学过程与生产过程对接）
按项目、（或任务、或单元）列出知识点、技能点、态度情感等内容
（八）教学建议
1.教学条件
1）学习条件（结合本专业学生学习本课需要能力描述）
学生应具备的基本能力：必须是高中毕业或中专、职高学校毕业的学生及上述学历相当的学生，具有清晰的语言表达能力，勤于思考、勤于动手的能力和逻辑思维能力。
学生应具备的专业知识和专业能力：具有基本的计算能力，运用数学、物理的基本理论分析问题的能力和抽象思维的能力。
2）教师条件
要求任课教师必须具有丰富的工程力学知识（包括理论知识和实践知识）、课程开发能力、基于学生能力培养的教学能力等，以利于教学和课程的改革。同时具有德育教育能力、管理学生的能力、基于职业岗位工作过程设计教学过程和教学情境的能力、现代教育技术手段的运用能力；会运用多元评价方法、多视角全过程评价学生发展；有一定的服务行业企业能力；有良好的实际工作经验及良好的教风和敬业精神。
3）实践教学条件
本课程校内实训条件：要求有教学做一体化的综合实训室，融教学与实训为一体，以及与课程相应的软件作支持。包括力学拉压试验设备，扭转试验机，弯曲试验机，电脑，游标卡尺等。
本课程校外实习实训要求：要求有与学校长期合作的企业做实训基地，在企业有专门负责人对学生的实际操作给予指导与帮助，满足学生顶岗实习的需要。
2.教学方法
在课堂教学上克服了以往单纯以老师为主的教学方法，积极利用“启发式”和“探究式”的方法进行教学。我们尽量从实际问题引入新内容，启发学生深入思考，引导学生积极讨论，充分调动学生的主观能动性，力求做到学生在教师的指导下对学习的内容自主学习，主动发现，积极探索，寻求答案，而不是被动接受、理解和记忆。同时，在学生学习过程中，还注重学生逻辑性思维和创造性思维的培养。
本课程除了不断完善理论教学外，还非常注重理论和实践相结合。首先，积极组织工作在结构设计一线的结构工程师给学生授课，让学生从真实的结构设计案例中了解《工程力学》的广泛应用性和它在专业发展中的重要性，使学生的学习更加切合于实际。同时，《工程力学》教学组还定期邀请工程技术人员来校作各种讲座，激发学生对所学专业的热爱和自豪，使学生了解国内外机械制造发展历史和现状。另外，积极培养学生的动手能力，例如，在学生中组织了技能大赛，从而提高了教学质量，获得了良好的教学效果。这样既锻炼了学生理论和实际相结合的能力，也可以培养学生树立正确的集体观念和合作意识。
在课堂外，积极增加教与学的互动。充分利用校园网设立了结构论坛和答疑系统，学生除课堂外还可以在网上与教师探讨问题，并利用网上查询自己的学习成绩。
多种教学方法的灵活应用，能够大大的激发学生的学习热情，从而增强该门课程的教学效果。
3.教学组织（结合课程特点说明）
在教学过程中，应该贯彻“少而精”的原则，精心选择教学内容，改变过去多而不细的方法，将一些最重要和最基本的概念、理论和分析方法教给学生，并通过必要的基本训练帮助学生理解和掌握，为发挥其创造性留足时间和空间。教学的重点内容是关键所在，教师讲解的应当时各章节的主干内容，着重讲“提出问题、分析问题、解决问题的基本思路、主要途径和转化条件”。而对一般内容或者比较简单的章节则可稍加指点。次要的、繁琐的内容少讲或不讲。课程的理论部分精讲，例题仅讲解题思路，同时在课堂上可以举一些生产和生活实践中的定性例子，也可以引入一些工程应用的具体实例等信息，突出工程概念的培养和力学在工程实际中的应用。
（1）小组研究项目
用力学知识解决实际问题是每一个老师讲课时都会讲到的内容，当课程讲到一半或快结束时，就可以出个实际问题让学生以小组为单位进行调研、建模、计算编写研究报告等，因为学生的时间有限，这类题目不宜过大，给学生的时间大约是1个月左右，老师定期指导，才能保证质量。（2）论文
对于工程力学中比较新的问题，可以采取让学生编写小论文的形式结课，以实际工程为背景选择问题，学生需要使用多种交流手段（如社会调查、上网、去图书馆、走访、实验等）收集大量的信息并进行归纳、分析，还可以自行设计并实施解决问题的方案，记录试验、调查和资料收集筛选
的结果，注重学生自我积累考核证据，甚至是可以采用综述性质的论文，让学生通过学习了解某个问题的研究前沿。
4.教学手段（结合课程实际使用情况说明）
工程力学课程的教学相对比较枯燥传统的板书对于复杂图形的讲解很困难，因此采用传统的板书与现代的多媒体教学相结合的教学手段。理论计算采用传统的板书，以启发式、互动式为主；对机器结构采用多媒体教学教学，引入生动的动画，将复杂的机器零件搬进课堂，形象直观，通俗易懂，提高学生学习兴趣；同时可以节约教学时间，增加对教学内容的讲解，在一定程度上解决了课时少内容多的问题。
另外要充分利用丰富的网络资源。先进的现代教育技术手段、丰富的网络资源，提升了课程的品质和内涵。在校园网上提供了丰富的网络资源，其中主要包括网络课程、电子参考、网上自测系统及网上答疑等内容；指导学生学会在网上查找资料，不仅可以满足了本课程学生自主学习和上网学习的需要，也起到了教育学生、激励学生、教书育人的作用。
（九）教学评价
1.多元评价。评价内容包括知识、技能、态度情感等方面
2.评价主体多元。学生自评、学生互评、老师评价、也可请行业专家参与评价。
3.采用过程考评和结果考评（课程考评）相结合的办法，强调过程考评的重要性（作业、案例实训、岗位实习、学习态度等）。
（结合具体的课程项目内容列表，说明本项目内容评价的具体方式、方法和评价标准）
本课程的评价主要是阶段评价与最终评价相结合、理论评价与实践评价相结合的模式，突出过程与模块评价，结合课堂提问、操作技能、课后作业等手段，减少笔试所占的比重，增加实践性考核的比重，但要注重平时的评分汇集。平时的评分内容包括作业、平时考勤、案例实训、岗位实习、学习态度等方面的考核。建议在教学中分任务模块评分，在课程结束时进行综合模块考核或者利用答辩的形式考察学生对所学知识的理解与掌握程度。这样多元化的评价体系得出的结果能够体现出本门课程的特殊性以及对学生的公平与公正。
学生最后成绩的得出，按照平时成绩的30-50%，期末集中考试成绩
50-70%算。
（十）说明
1.本课程标准适用于三年制朔州职业技术学院机电一体化、矿山机电专业。
2.学习情景的内容和工作任务的设计，是根据行业发展和人才需求于2014年进行修订的。
3.本标准根据环境和条件变化可适时修订。如有国家或行业出台了新的课程标准，以国家或行业标准为准。
二. 工程力学课程实践教学标准
（一）课程定位
工程力学实验是高等工科院校机械类、近机械类专业学生必修课程，是学生进入大学后，首先受到的工程中力学问题测试、分析方法和实验技能的训练。工程力学实验作为一门独立的课程，与理论课教学互相渗透，相辅相成，旨在加强学生的感性知识，提高学生的动手能力、观察能力、分析能力和综合归纳能力，培养学生严肃认真、实事求是的精神和良好的学习习惯。让学生学会使用实验方法和手段去研究和解决力学问题，对学生工程素质的培养具有非常重要的意义。
（二）实训的目标
1.专业能力目标：使学生学到测定材料性质的实验的基本知识、基本技能和基本方法，了解实验应力分析的基本概念和初步掌握工程力学理论的验证方法。
2.职业核心能力目标：具有独立思考、实事求是、开拓创新的科学精神；具有爱岗敬业、吃苦耐劳、团队合作的优良品质。
3.职业道德素养目标：在教学过程中通过不同案例的设计思路的对比剖析与课程教学中的团队活动实践让学生领悟并认识到敬业耐劳、恪守信用、讲究效率、尊重规则、团队协作、崇尚卓越等职业道德与素质在个人职业发展和事业成功中的重要性，使学生能树立起自我培养良好的职业道德与注重日常职业素质养成的意识；养成实事求是、尊重自然规律的科学态度。
（三）实训内容与课时分配
工程力学实践课程内容课时分配表
(四)本实践课程考核方案
1.考核方案说明；
对学生的评价分课程考核评价（40%）和实际操作技能考核评价（60%）两份成绩。
其中课程考核评价根据学生的实验报告评定。实验报告要求：认真记录实验数据，分析实验结果，并得出本次实验结论。报告内容详细，书写认真，数据处理正确，清晰无误。实际操作成绩以操作考核表和实验态度为依据。
2.考核表（说明实践项目、考核标准、考核主体评分办法、总绩绩折算等内容）。
（五）指导教师要求：知识专业能力、实践教学水平和组织能力方面的要求（任职资格）、指导老师职责。
为保证学习活动的顺利开展，要求教师事先对教学内容必须要有充分的准备，对整个教学过程要有一个全面完整的精心教学设计，为学生布置学习任务，提供必要的学习资料，教师必须要求学生进行先期预习，在课堂上采取集中讲授、问题研讨等多种形式解决相关问题，在实习环节采取
分组方式，分派各组的工作任务，实行有效的分工与合作。共同完成学习任务。在教学方式上，广泛采用角色扮演教学、情境教学、案例教学等方法，从理论的传授过渡到方法的学习。通过本课程的学习使学生掌握工程力学的基本思维方式及工程力学的实践技能，在每一次课上都有相应的案例，与生产实际结合紧密，鼓励学生积极参与案例分析。同时密切结合高职学生的特点，突出学生主体，寓教于乐，通过与课程内容紧密配合的课堂活动（角色办演、讨论、案例分析等），丰富教学内容，调动学生学习的兴趣，激发他们的学习热情和互动交流意识，使学生真正成为学习的主人。
（六）实践教学条件：地点、环境、条件、说明（训练环境和训练设备要求等）。
（七）本课程实践教学建议
工程力学的实践性很强，学生之前很少接触此类内容，对试验样品、试验机、应变仪、应变片等测试设备和材料的概念较少，日常生活也很难接触到。
因此为了保证实验教学的效果，教师在实验教学中应该注意：
1.抓好课前讲解和课后总结工作
2.结合工程和生活实例，提高实际应用能力
3.改革实验内容，增加设计性和综合性实验
4.通过创新计划培养学生创新能力
学生在实验中应该遵守课堂教学秩序，遵守实验室规章制度，实验以小组进行，小组负责制。
（八）附录（包括、其它参考教材或编制依据和说明、编制人等内容）
1.参考资料：
1）论文：“《工程力学》课程教学改革与实践”《现代教育教学导刊》2010年13期
2）论文：“高职高专《工程力学》教学改革探讨”《考试周刊》2010年24期
2.编制依据：
1）本实验课程标准适用于三年制朔州职业技术学院机电一体化、矿山机电专业。
2)学习情景的内容和工作任务的设计，是根据行业发展和人才需求于2014年进行修订的。
3)本标准根据环境和条件变化可适时修订。如有国家或行业出台了新的课程标准，以国家或行业标准为准。
三.工程力学课程实践教学指导书
（一）工程力学课程实践教学目的
说明主要培养同学们专业能力、职业考核能力和职业道德素养等方面具体内容。
学习和了解工程力学实验研究方法；掌握工程力学实验中的主要实验技能；巩固所学课程和相关实验课的实验技能。
1.通过让学生自学相关资料，根据所学原理设计实验方案、独立选择和使用相关仪器等活动，培养学生的实践动手能力。
2.通过观察实验现象、正确记录实验数据、科学分析处理和表达数据，利用所学理论和实验知识，培养学生的分析问题和解决问题的能力。
3.巩固和加深对所学理论的理解，使学生的科研能力得到初步训练。
通过实践性教学环节的训练，提高了学生的分析问题、解决问题和实践动手能力。为后续课程的学习和今后的实际工作打下了良好的基础。
（二）工程力学课程实践教学的项目（内容）
（列示全部实践教学项目（内容），训练时间训练场所设备和条件等内容。）
（三）工程力学课程实践教学的方法、步骤和组织方式。
为了保证实验教学的效果，实验开始前，教师仔细讲解本次实验的内容，包括实验原理、实验设备、实验材料、实验步骤、实验中的注意事项等，和同学们一起把整个实验过程串起来，在讲解中，注意强调相关测试
规范及实验注意事项。这样，既复习巩固了已学的理论知识，又帮助学生了解和把握了此次实验课的重点，为保证实验效果打下良好的基础。
在实验过程中，教师注重建立一个宽松的氛围，让学生积极动手、动脑、动口，激发他们对实验的兴趣和热情，主动完成实验，而不是抱着消极或者应付的态度去学习。
此外，每次实验结束后，教师都对本次实验进行细致的总结，和学生一起分析实验现象以及出现的问题。如金属材料拉伸时，有些同学测量得到样品的断面收缩率为负值，对扭转实验，如果实验样品不是棒材而是立方体板材，那么材料的断裂形式和扭矩如何等问题。鼓励学生动脑思考，进一步探究产生这种现象的原因。
通过以上方式，在锻炼学生动手能力的同时，也巩固和加强了对理论知识的理解。
（四）工程力学课程实践教学考核评价办法
（列示本实训课程的考核方案以及对学生实践考核标准和考评办法。）对学生的评价分课程考核评价（40%）和实际操作技能考核评价（60%）两份成绩。
其中课程考核评价根据学生的实验报告评定。实验报告要求：认真记录实验数据，分析实验结果，并得出本次实验结论。报告内容详细，书写认真，数据处理正确，清晰无误。实际操作成绩以操作考核表、实验纪律和实验态度等为依据。
（五）推荐阅读资料
（推荐内容包括与实践教学相关的知识、行业企业（国家）规范、标
准、典型案例、实例，要注明阅读资料名称、资料所在页码、资料来源。应关注的主要信息等。）
国家标准：GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》；型钢表
推荐教材：工程力学工程力学实验教程
（六）工程力学课程实践教学相关制度和要求
1、要按指定的时间进行实验。准时进入实验室，不得迟到、早退。
2、每次实验前，要仔细阅读实验指导书，基本了解实验内容、目的、步骤及仪器的主要原理和使用方法。
3、以小组为单位进行实验。小组长负责管理所使用的设备，并组织分工，统一指挥。
4、要爱护实验室的一切设备，非指定使用的机器设备不得乱动，以免发生危险或损坏事故。
5、在实验过程中，如机器或仪器发生故障应立即向实验指导人员报告，进行检查以便及时排除故障，保证实验的正常进行。
6、实验结束后，要清理机器、仪器工具。如有损坏，应及时向实验指导人员报告，听候处理。
7、要保持实验室的清洁和安静，养成良好的科学作风。
8、实验完毕后，要认真做好实验报告，并对思考进行讨论。
（七）附录（其他资料或说明）
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 = -
《土木工程力学》课程标准 课程名称：土木工程力学 适用专业：建筑工程技术专业 总学时：120 理论学时：108 实践学时：12 学分：8 1前言 1．1课程的性质 《土木工程力学》是建筑工程技术专业的一门专业必修课程，是建筑工程技术专业其他专业课程的基础，主要任务是阐明在外荷载作用下，建筑构件的受力分析方法，建立静力学平衡方程，解决杆件的受力问题，并给出相应的强度、刚度、稳定性的计算方法；研究结构的组成规律和合理形式以及结构在外因作用下的强度、刚度和稳定性的计算原理与计算方法，为保证所设计的结构既安全可靠又经济合理提供科学依据；学习土力学的基本概念，同时亦为后续课程如《建筑结构》提供必要的基础知识。1．2设计思路 本课程标准的总体设计思路：变三段式课程体系为任务引领型课程体系，打破传统的文化基础课、专业基础课、专业课的三段式课程设置模式，紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程容；变知识学科本位为职业能力本为，打破了传统的以“了解”、“掌握”为特征的学科型课程目标，从“任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标；变书本知识的传授为主为知识应用能力的培养为主，打破传统的知识传授方式的框架，以“工作项目”为主线，创设工作情景，培养学生的实践能力。 本课程标准以建筑工程技术专业学生的就业为导向，根据行业专家对建筑工程技术专业所涵盖的岗位群进行的任务与职业能力分析，以本专业共同具备的岗位能力为依据，遵循学生认知规律，紧密结合职业书中施工技能要求，确定本课程的工作模块和课程容。主要包括土木工程力学基本概念与基本原理、平面力系的平衡问题、平面体系的几何组成、构件的力计算、静定结构的力计算、构件的应力与强度计算、压杆的稳定计算、静定结构的位移计算与刚度校核、土力学基础。 本课程建议课时数为120学时。课时数以课程容的重要性和容量来确定。 2 课程目标 通过任务引领型的项目活动，掌握土木工程力学的相关理论知识，完成本专业相关岗位的工作任务。具有诚实、守信、善于沟通与合作的品质，树立工程安全意识，和良好的职业道德，为发展职业能力奠定良好的基础。
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
- -- 机械设计基础（含工程力学）课程标准 课程代码：课程性质：必修课课程类型：B类课（一）课程目标 《工程力学》是机械设计与制造专业的一门重要的主干课程。在整个教学过程中应从高职教育培养目标和学生的实际情况出发，在教学容的深广度、教学法上都应与培养高技能人才目标接轨。通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1、深刻理解力学的基本概念和基本定律，熟练掌握解决工程力学问题的定理和公式。能将实际物体简化成准确的力学模型，应用力学基本概念和定理解决相关力学问题； 2、能对静力学问题进行分析和计算，对刚体、物系进行受力分析和平衡计算； 3、正确应用公式对受力不很复杂的构件进行强度、刚度和稳定性的计算； 4、通过应力状态分析建立强度理论体系。 5、步掌握材料的力学性能及材料的相关力学实验。掌握基本实验的操作及测试法 （二）课程容与要求 工程力学分为理论力学和材料力学部分。理论力学部分以静力学为主，包括静力学基础、力系的简化、力系的平衡。材料力学部分包括杆件的四种基本变形（轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲）的力、应力和变形，应力状态与强度理论，组合变形杆的强度和压杆稳定。第一篇静力学静力学主要容有：力的概念，约束与约束反力，受力分析和受力图；力对点的矩，力对轴的矩，力偶与力偶系的简化，力的平移，力系的简化；平衡条件与平衡程，特殊力系的平衡，空间一般力系的平衡，物体系的平衡，平面静定桁架的力，考虑摩擦时的平衡。第二篇材料力学材料力学主要容有：材料的力学性能，拉伸与压缩时的力学性能，构件的强度、刚度和稳定性，强度条件、刚度条件，应力状态分析与四种强度理论。 课程要求：熟练掌握静力学的基本概念：四个概念、六个公理及推论、一个定理。能应用静力学的基本理论对刚体进行受力分析；明确平面任意力系的简化；熟练掌握平面力系的平衡程及其应用；掌握材料力学的基本概念；掌握四种变形式的力、应力、力图；学会四种载荷作用式下强度、刚度、稳定性计算；理解应力状态与强度理论。 （三）课程实施和项目设计 1、课程实施 高等职业技术教育培养的是应用性工程技术人才，结合模具专业及学生特点，对少 学时《工程力学》的教学采用讲授、练习、自学、集中答疑等多种法；在教学中要注意理论联系实际，讲解力学概念、原理和定理时，应从生活中的感性认识和生产实践中常见的实际力学问题出发，通过理想的抽象分析的实验观察，进行科学的逻辑推理，得出结论。要指导学生将已学的知识应用到专业理论的学习和生产实习中去，培养学生分析问题和解决问 . 优质专业.
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）。
课程标准 专业层次：课程名称： 课程性质： 计划学时： 单位：机电汽车工程学院 安徽文达信息工程学院 二○一七年六月 工程力学 一、基本情况 8
二、课程概述 （一）课程性质地位 该课程是四年制本科专业基础课程。工程力学涵盖了原有理论力学和材料力学两门课程的主要经典内容。通过对《工程力学》的学习，学生可以掌握如何对处于静定平衡状态的物体进行静力分析和对构件进行强度、刚度和稳定性的分析。这门课以《高等数学》、《大学物理》为基础，也是进一步学习《机械原理》、《机械设计》等其它专业课程的基础。《工程力学》课程在机械设计专业人才培养计划中占有举足轻重的地位，是衔接基础课程与专业课程的纽带。 （二）课程基本理念 1、指导思想 以学院“人才培养方案”为依据，以培养“基础扎实、专业面宽、重应用、强素质”的应用型人才为出发点，遵循技术应用型本科生成才规律，树立专业指向、能力本位、个性发展理念，突出学生主体地位，运用所学的工程力学知识来发现、分析和处理实际问题。 2、基本原则 以机械设计专业就业岗位需求为目标，遵循认知规律，采用理论和实践相结合的教学方式，深入浅出，发挥学生主体意识，提高教学效果，在获得机械设计专业所需要的工程力学知识的同时，增强能力、提高素质。 （三）课程设计思路 1、框架设计 以本课程的基本理念为指导，按照专业基础实用的原则进行课程设计，以工程力学的基本概念和基本公理为基础，对工程构件进行受力分析和强度校核，通过实验操作巩固理论知识。 2、内容安排 本课程共分三大模块：静力学；材料力学；运动学与动力学。第一模块分两大任务：静力学基本概念和力系。第二模块设一大任务，两条线索，一是载荷作用方式，二是外力-内力-内力图-应力-强度条件及应用。本模块设有3个实验，安排六个课时，通过实验引出相关内容。第三模块主要引导学生自学。 8
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
机械设计基础（含工程力学）课程标准 课程代码：课程性质：必修课课程类型：B类课（一）课程目标 《工程力学》是机械设计与制造专业的一门重要的主干课程。在整个教学过程中应从高职教育培养目标和学生的实际情况出发，在教学内容的深广度、教学方法上都应与培养高技能人才目标接轨。通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1、深刻理解力学的基本概念和基本定律，熟练掌握解决工程力学问题的定理和公式。能将实际物体简化成准确的力学模型，应用力学基本概念和定理解决相关力学问题； 2、能对静力学问题进行分析和计算，对刚体、物系进行受力分析和平衡计算； 3、正确应用公式对受力不很复杂的构件进行强度、刚度和稳定性的计算； 4、通过应力状态分析建立强度理论体系。 5、步掌握材料的力学性能及材料的相关力学实验。掌握基本实验的操作及测试方法 （二）课程内容与要求 工程力学分为理论力学和材料力学部分。理论力学部分以静力学为主，包括静力学基础、力系的简化、力系的平衡。材料力学部分包括杆件的四种基本变形（轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲）的内力、应力和变形，应力状态与强度理论，组合变形杆的强度和压杆稳定。第一篇静力学静力学主要内容有：力的概念，约束与约束反力，受力分析和受力图；力对点的矩，力对轴的矩，力偶与力偶系的简化，力的平移，力系的简化；平衡条件与平衡方程，特殊力系的平衡，空间一般力系的平衡，物体系的平衡，平面静定桁架的内力，考虑摩擦时的平衡。第二篇材料力学材料力学主要内容有：材料的力学性能，拉伸与压缩时的力学性能，构件的强度、刚度和稳定性，强度条件、刚度条件，应力状态分析与四种强度理论。 课程要求：熟练掌握静力学的基本概念：四个概念、六个公理及推论、一个定理。能应用静力学的基本理论对刚体进行受力分析；明确平面任意力系的简化；熟练掌握平面力系的平衡方程及其应用；掌握材料力学的基本概念；掌握四种变形方式的内力、应力、内力图；学会四种载荷作用方式下强度、刚度、稳定性计算；理解应力状态与强度理论。 （三）课程实施和项目设计 1、课程实施 高等职业技术教育培养的是应用性工程技术人才，结合模具专业及学生特点，对少 学时《工程力学》的教学采用讲授、练习、自学、集中答疑等多种方法；在教学中要注意理论联系实际，讲解力学概念、原理和定理时，应从生活中的感性认识和生产实践中常见的实际力学问题出发，通过理想的抽象分析的实验观察，进行科学的逻辑推理，得出结论。要指导学生将已学的知识应用到专业理论的学习和生产实习中去，培养学生分析问题和解决
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。
一．课程性质与任务 土木工程力学是建筑工程施工专业的专业基础课程。其任务是：培养学生运用力学的基本原理，研究结构.构件在荷载等因素作用下的平衡规律与承载能力，分析.解决土木工程中简单的力学问题，为力学专业课程和继续深造提供必要的基础。 二.课程教学目标 知识目标: 1.理解静力学公理； 2.掌握平面一般力系的平衡条件 3.掌握轴向拉压杆和直粱内力计算方法及内力图规律 4.熟悉轴向拉压及直粱弯曲在工程中的应用 5.熟悉提高拉压杆稳定的措施 能力目标 1.能画出单个物体、简单物体系统的受力图，并利用平衡方程求解约束力； 2.能运用平衡方程进行单个构节的受力分析及平衡问题的计算； 3.能对简单结构或构节进行承载能力的计算 4.能计算轴向拉压杆及梁的强度 5.能运用基本的力学原理、方法分析和解决土木工程中简单的力学问题。 情感目标： 1.具备良好的职业道德，养成吃苦耐劳、严谨求实的工作作风； 2.树立安全生产、节能环保和产品质量等职业意识。 三.参考学时 108学时。 四、课程学分 6学分。 五.课程内容和要求 土木工程力学基础课程内容和要求见表7。
注；1.表中未标注（*）的内容是个专业学生必修的基础性内容和应该达到的基本要求； 2.表中标注（*）的内容和选学模块为较高要求及适应不同专业、地域、学校差异的选修内容。
六、教学建议 （一）教学方法 1.教学中应以学生为主体，建议充分利用生活实例、多媒体等教学手段，引导学生对生活及工程实例进行观察和思考，是学生通过小组实验、讨论、训练的实践活动，掌握力学基础知识和基本技能。 2.教学应贴近工程实际，通过工程案例分析，提高学生的安全意识、责任意识并提高分析问题、解决问题能力。 （二）评价方法 1.考核与评价应重点考核学生运用所学知识分析和解决土木工程简单结构、基本构建受力问题的能力，并关注良好的职业到底以及安全、环保、合作、创新等职业意识养成等。 2.考核与评价的主题应多元化，坚持教师评建与学生互评、自评相结合，过程性评价与结果性评价相结合，定量考核与定性描述相结合。 3.可采用笔试、答辩、口试、实践性总结等相结合的方式进行综合评价。 (三)教学条件 1.开展本课教学需要在教室、多媒体教室、实验室中进行，让学生在中学，学中学。 2.专业教师要求为双师型，具备扎实的专业理论知识与教学能力。 （四）教材编写 1.应体现职业教育的特点，并适应不同教学模式的需求。 2.在教学标准规定的基本教学内容与要求的基础上，可根据施工类和非施工类等专业的不同侧重，编写想赢的多学时教材和少学时教材，便于灵活使用。 3.教材呈现形式上应图文并茂，符合中等职业学校学生的阅读心理与阅读习惯。名词术语、文字、符号、数字、公式、计算单位等运用要准确、规范、统一，符合我国相关标准与规范。（五）数字化教学资源开发 应重视现代教育技术在教学中的应用，综合运用多媒体课件、动画、电子试题库等教学资源，创建适应个性化学习需求、强化实践技能训练的教学条件。
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
工程力学教案 【理、工科】
§4-1 扭转的概念和实例 工程上的轴是承受扭转变形的典型构件，如图4-1所示的攻丝丝锥，图4-2所示的桥式起重机的传动轴以及齿轮轴等。扭转有如下特点： 1. 受力特点： 在杆件两端垂直于杆轴线的平面内作用一对大小相等，方向相反的外力偶--扭转力偶。其相应内力分量称为扭矩。 2. 变形特点 横截面绕轴线发生相对转动，出现扭转变形。若杆件横截面上只存在扭矩这一个内力分量则这种受力形式称为纯扭转。 §4-2 扭矩扭矩图 1.外力偶矩 如图4-3所示的传动机构，通常外力偶矩不是直接给出的，而是通过轴所传递的功率和转速n计算得到的。 如轴在m作用下匀速转动角，则力偶做功为，由功率定义
角速度(单位：弧度/秒，rad/s)与转速n(单位：转/分，r/min)的关系为。 因此功率N的单位用千瓦（KW）时有关系，即 (4-1a) 式中：-传递功率（千瓦，KW），-转速（r/min） 如果功率单位是马力(PS)，由于1KW =1000 N·m/s =1.36 PS，式（4-1a）成为 (4-1b) 式中：-传递功率（马力，PS） -转速（r/min） 2. 扭矩 求出外力偶矩后，可进而用截面法求扭转内力--扭矩。如图4-4所示圆轴，由，从而可得A-A截面上扭矩T ， 称为截面A-A上的扭矩；扭矩的正负号规定为：按右手螺旋法则，矢量离开截面为正，指向截面为负。或矢量与横截面外法线方向一致为正，反之为负。
【例4-4】传动轴如图4-5a所示，主动轮A输入功率马力，从动轮B、C、D输出功率分别为马力，马力，轴的转速为 。试画出轴的扭矩图。 【解】按外力偶矩公式计算出各轮上的外力偶矩 从受力情况看出，轴在BC，CA，AD三段内的扭矩各不相等。现在用截面法，根据平衡方程计算各段内的扭矩。 在BC段内，以表示截面I-I上的扭矩，并任意地把的方向假设为如图4-5b所示。
工程力学》课程标准 一、.课程定位 《工程力学》是研究物体机械运动规律以及构件强度、刚度和稳定性等计算原理的科学。本课程既具有基础性，即为后续课程的学习提供必要的力学知识与分析计算能力；又具有很强的工程应用性，即它为协调工程的安全性和经济性矛盾提供了科学的解决方法。因此，《工程力学》是 机械制造与自动化、机电一体化技术、模具设计与制造专业、数控技术等专业的重要技术基础课。 二、学习目标通过任务引领型的项目活动，使学生具备静定结构受力分析能力和内力图的绘制能力;力系平衡条件的应用能力;构件的强度、刚度、稳定性计算能力;基本的力学实验操作能力;工程运用与实际问题的解决能力。同时培养诚实、守信、善于沟通和合作的品质，为发展职业能力奠定良好的基础。 1. 专业能力 ①绘图与书写能力; ②把物体抽象为力学模型的能力; ③静定结构受力分析（外力与内力）能力； ④力系平衡条件的运用能力; ⑤工程构件（梁、柱）的强度、刚度、稳定性计算能力； ⑥基本的力学实验操作能力； ⑦工程项目中实际问题的分析与解决的能力。 2. 方法能力 ①查取资料获取信息的能力； ②能够自主学习新知识、新技术、新规范、新标准，具备可持续发展的能力； ③独立制定计划并完成任务，并对完成的成果进行展示、分析、评价和总结的能力; ④融会贯通应用知识的能力，逻辑思维与创新思维能力； ⑤归纳、推理与小结能力。 3.社会能力 ①人际交往能力； ②具有在复杂环境中做事、与人竞争协作的能力； ③具有严肃认真的工作和一丝不苟的敬业精神； ④工程意识、质量意识与社会责任意识。 三、学习情境设计 1. 设计思路 力学既是基础学科又是技术学科，横跨理工，与各行业的结合非常密切。传统力学内容经典，体系严密，但对于不擅长逻辑思维的高职学生，要让其在有限的课时内学到最有应用价值的过程性力学知识，课程团队在课程体系及教学内容改革方面的主要思路是：突出主线，精选内容。遵循力学的基本研究方法，以刚体受力分析、平衡条件及应用、构件强度、刚度、稳定性、力和运动分析为主线精选、组织与序化学习内容。抓住共性，触类旁通（启发思维）。研究静力学问题的基本方法都是平衡方程；研究变形固体的基本方法都是依据变形几何关系、物理关系和静力学关系，建立应力计算公式与强度条件，解决“三类工程”工程控制设计的所有破坏判据都是作用力
课程标准 课程名称：工程力学 课程性质：必修课 计划学时：72 单位：机电汽车工程学院 安徽文达信息工程学院 二○一七年六月 工程力学 （一）课程性质地位 该课程是四年制本科专业基础课程。工程力学涵盖了原有理论力学和材料力学两门课程的主要经典内容。通过对《工程力学》的学习，学生可以掌握如何对处于静定平衡状态的物体进行静力分析和对构件进行强度、刚度和稳定性的分析。这门课以《高等数学》、《大学物理》为基础，也是进一步学习《机械原理》、《机械设计》等其它专业课程的基础。《工程力学》课程在机械设计专业人才培养计划中占有举足轻重的地位，是衔接基础课程与专业课程的纽带。 （二）课程基本理念 1、指导思想 以学院“人才培养方案”为依据，以培养“基础扎实、专业面宽、重应用、强素质”的应用型人才为出发点，遵循技术应用型本科生成才规律，树立专业指向、能力本位、个性发展理念，突出学生主体地位，运用所学的工程力学知识来发现、分析和处理实际问题。 2、基本原则 以机械设计专业就业岗位需求为目标，遵循认知规律，采用理论和实践相结合的教学方式，深入浅出，发挥学生主体意识，提高教学效果，在获得机械设计专业所需要的工程力学知识的同时，增强能力、提高素质。 （三）课程设计思路 1、框架设计
以本课程的基本理念为指导，按照专业基础实用的原则进行课程设计，以工程力学的基本概念和基本公理为基础，对工程构件进行受力分析和强度校核，通过实验操作巩固理论知识。 2、内容安排 本课程共分三大模块：静力学；材料力学；运动学与动力学。第一模块分两大任务：静力学基本概念和力系。第二模块设一大任务，两条线索，一是载荷作用方式，二是外力-内力-内力图-应力-强度条件及应用。本模块设有3个实验，安排六个课时，通过实验引出相关内容。第三模块主要引导学生自学。 3、学时分配 本课程教学课时共72学时，4.5学分，其中理论教学66学时，实践教学6学时，教学安排在第3学期。 4、教学实施 课堂教学要确保教学大纲的教学要求和教学内容的完成。为了加强基础知识的教学，必须在教学中突出重点、抓住关键，解决难点。注意采用启发式教学方法，引导学生在课堂教学过程中开展积极的思维。学生学习工程力学，应在理解工程力学的基本概念和基本工程的基础上，学会应用所学的定理和公式去解决具体问题，因此，演算一定数量的习题，是巩固和加深理解所学知识的重要途径。加强直观教学是帮助学生更好地理解教学内容，提高教学效果的重要方法之一。教师在教学中应充分运用各种实物、模型等教具和挂图、教学录像片，并组织进行现场参观教学。同时应重视材料力学实验课这一教学环节的开设。 5、课程评价 采用理论考核与实践操作考核相结合、课终考核与过程考核相结合的评价方式进行综合评价，不仅注重最终的考核成绩，还关注在整个学习过程中所表现出来的学习主动性、积极性及团结协作精神，通过建立学习结果与学习过程并重的评价机制，引导学生养成良好的学习习惯。通过专家督导、同行评价和学生反馈等方法对教的过程和学的效果进行综合评价。 三、课程目标 （一）总体目标 通过学习，获得汽车主要总成和机构功用、结构特点、连接关系及工作原理的基本知识，能完成汽车主要总成和机构的拆装，经历“汽车构造”课程的学习过程，熟悉结构原理，具备一定的实际操作能力，具有运用专业基本理论和方法去发现、分析、处理岗位实际问题的意识和品质，具备与相应的专业素养。 （二）分类目标 1、知识与技能 （1）知识 ①掌握工程力学的研究对象，研究方法； ②掌握一般构件的受力分析，受力图的绘制方法； ③熟练掌握平面力系的平衡原理、平衡方程和计算方法； ④掌握拉压、剪切、和弯曲等基本变形的概念和内力计算； ⑤熟练掌握在不同变形情况下，杆件强度、刚度和稳定性的概念与计算； ⑥熟练掌握材料应力分析方法及材料力学实验的基本知识。 （2）能力 ①能利用静力平衡方程计算工程结构的支座反力和内力； ②能根据内力计算方法判断工程结构的危险截面； ③能对工程结构进行承载力的分析和计算； ④能根据结构特点合理布置荷载； ⑤能对工程结构进行材料、截面形状和尺寸的设计； ⑥能对工程结构的进行强度、刚度和稳定性校核. （3）素质 ①培养良好的思想品德、心理素质； ②培养良好的职业道德，包括爱岗敬业、诚实守信、遵守相关的法律法规等；