《工程力学》教学大纲Word文件下载.docx
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1.2能针对一个系统或过程建立合适的数学模型，并利用恰当的边界条件求解。
课程目标2
第三章，第十二章
2.2能对分解后的材料科学与工程的复杂工程问题进行表达与建模。
课程目标3
第十三章，第十四章
3.2能够在安全、环境、法律等现实约束条件下，通过技术经济评价对设计方案的可行性进行研究。
课程目标4
学期论文撰写
4.4能对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。
三、教学内容（四号黑体）
第一章静力学公理与物体受力分析（小四号黑体）
1.教学目标（五号宋体）
掌握静力学公理和约束的概念，了解物体受力分析的基本方法。
2.教学重难点
约束的概念，物体受力图画法。
3.教学内容
1.1刚体和力的概念
1.2静力学公理
1.3约束与约束反力
1.4物体受力分析及受力图
4.教学方法
讲授，习题课。
5.教学评价
习题，期中考试。
第二章平面汇交力系和平面力偶系（小四号黑体）
熟练掌握力的投影的计算并能熟练列出平面汇交力系的平衡方程。
掌握力矩和力偶矩的计算。
力的投影，力矩和力偶的概念。
力偶矩的等效变换。
平衡问题的解题步骤。
2.1平面汇交力系的合成
2.2平面汇交力系的平衡条件
2.3平面力偶系
讲授
习题，期中考试，期末考试。
第三章平面一般力系（小四号黑体）
了解力系的主矢与主矩概念，熟练掌握平面一般力系的平衡方程的应用，并能求解给定载荷下简单结构的约束反力。
了解物体系统平衡问题的分析方法。
能熟练画出简单问题受力图并按照步骤计算。
掌握摩擦问题的分析方法和解题技巧。
平衡方程投影式和力矩式的正确建立。
静定与静不定的概念。
物体系统平衡问题的求解策略。
含摩擦的平衡问题解法。
3.1平面一般力系的简化
3.2平面一般力系的平衡
3.3物体系统的平衡
3.4考虑摩擦时的平衡问题
讲授，课堂讨论。
习题，期中考试，期末考试。
第十二章轴向拉伸和压缩（小四号黑体）
了解材料力学基本方法，理解载荷、内力和应力以及构件强度的概念。
掌握简单结构强度计算的方法。
了解胡克定律，熟练掌握低碳钢受拉时的应力应变曲线和特征应力值。
平面假设。
应力以及构件强度的概念。
结构强度计算。
12.1~2概述
12.3内力和截面法
12.4拉杆的应力
12.6强度条件及应用
12.5胡克定律
12.6材料的力学性质
12.8应力集中
讲授，习题课，案例教学。
习题，期末考试，学期论文。
第十三章扭转（小四号黑体）
了解圆轴扭转变形的分析方法，掌握切应力和切应变的概念。
理解圆轴扭转应力的分析方法和公式的基本应用。
切应力和切应变的概念。
圆轴扭转理论。
扭转角与轴的刚度计算。
13.1概述
13.2薄壁圆筒扭转
13.3扭矩及扭矩图
13.4圆轴应力
13.5圆轴扭转时的变形
13.6刚度条件
习题，期末考试，学期论文。
第十四章梁的弯曲（小四号黑体）
了解梁的弯曲应用的场合，掌握弯曲内力概念及其截面法。
掌握梁的剪力图和弯矩图的画法。
了解弯曲正应力的基本概念及求解方法。
了解弯曲变形概念及积分法的步骤。
剪力图和弯矩图的画法。
截面几何性质与截面优化。
弯曲正应力、挠度和转角的概念。
积分法计算梁的挠曲线。
14.1概述
14.2剪力和弯矩
14.3剪力图和弯矩图
14.4弯曲时的正应力
14.5截面的惯性矩
14.6梁的强度条件
14.9弯曲变形
14.10积分法
讲授，课堂讨论，案例教学。
四、学时分配（四号黑体）
表2：
各章节的具体内容和学时分配表（五号宋体）
章节
章节内容
学时分配
第1讲
第一章静力学公理与物体受力分析
2
第2讲
第二章平面汇交力系和平面力偶系
2.1平面汇交力系的合成
第3讲
第三章平面一般力系
第4讲
3.3物体系统的平衡
第5讲
习题讨论课求解物系平衡问题
第6讲
第7讲
第十二章轴向拉伸和压缩
12.1~12.2概述
12.3内力和截面法
12.4拉（压）杆的应力
12.7强度条件及应用
第8讲
期中考试
第9讲
习题讨论课掌握简单结构强度计算的基本方法
第10讲
12.5胡克定律
12.6材料的力学性质
第11讲
第十三章扭转
第12讲
13.6刚度条件
第13讲
第十四章梁的弯曲
第14讲
习题讨论课掌握梁的剪力图和弯矩图画法
第15讲
14.1弯曲时的正应力
第16讲
14.9弯曲变形
14.10积分法
第17讲
学期论文交流
课程复习
第18讲
期末考试
五、教学进度（四号黑体）
表3：
教学进度表（五号宋体）
周次
日期
章节名称
内容提要
授课时数
作业及要求
备注
1
9/1
第一章静力学公理与物体受力分析
物体受力分析，画受力图。
习题1-1
1-2
铅笔画图
9/8
第二章平面汇交力系和平面力偶系
力的投影，力矩与力偶。
力系简化与平衡。
习题
2-1，2-3，2-4，
2-5，2-6，2-10，2-13（a）,2-14,2-17
要有解题步骤
3
9/15
第三章平面一般力系
3.1力系简化
力线平移定理，主矢和主矩，力系平衡方程。
3-1,3-2,3-6（a）,
3-5,3-8,3-9
计算简图
4
9/22
3.3物体系统平衡
静定和静不定概念，刚化公理的应用。
3-11（b）,3-12,3-14,
3-15
5
9/29
习题课
静定概念在求解策略上的应用。
列出上三角矩阵逐个求出未知量的手工计算方法。
3-16,3-17
6
10/6
3.8摩擦问题
摩擦的近似理论，摩擦问题的解法。
3-18,3-19,3-20,3-21
7
10/13
第十二章轴向拉伸和压缩
12.1~2概述，12.3内力和截面法，12.4拉杆应力，12.6强度条件
应力的概念，许用应力和安全系数。
强度条件的三类计算。
12-1,12-3,12-5（b）,（c）
12-6,12-7
8
10/20
考核刚体静力学部分
9
10/27
强度计算讨论
12-11,12-12
10
11/3
12.5胡克定律，12.6材料的力学性质，12.8应力集中
线应变与泊松比。
应力应变曲线。
杆系节点位移计算的近似法。
静不定问题解法。
12-9,12-14,12-15,
12-17,12-20,12-21
11
11/10
第十三章扭转
13.1概述，13.2薄壁圆筒扭转，13.3扭矩及扭矩图，13.4圆轴应力
切应变与纯剪切的概念。
平面假设在圆轴应力求解中的应用。
极惯性矩与抗扭截面系数。
13-1（c）,13-2,13-3,13-4
13-6,13-8,13-9
12
11/17
13.5扭转变形
圆轴强度计算举例。
单位长度扭转角与刚度计算。
习题13-10,13-13
13-12,13-17,13-18
13
11/24
第十四章梁的弯曲
14.1概述，14.2剪力和弯矩，14.3剪力图弯矩图
剪力与弯矩的物理意义及正负号规定。
截面法求任一截面上的剪力和弯矩。
内力图的手工画法。
习题14-1,14-2
14
12/1
理解内力图与载荷、剪力、弯矩三者之间的微分关系。
做到按照工程规范，应用数学技巧，熟练正确地画剪力图和弯矩图。
习题14-3,14-4
15
12/8
14.4弯曲正应力
14.5截面惯性矩
14.6强度条件
平面假设与弯曲理论的关系，中性轴和中性层曲率半径的概念。
强度条件的工程应用。
习题14-5,14-6,14-7
14-9
16
12/15
14.9弯曲变形14.10积分法
截面挠度和转角。
从挠曲线近似微分方程结合边界条件求出梁的弯曲变形。
习题14-15,14-16（a）,（b）
14-20
17
12/22
复习
605幢5309周三上午1，2节1-17
18
12/29
六、教材及参考书目（四号黑体）
1.理论力学（I）（第8版），哈尔滨工业大学理论力学教研室编，高等教育出版社，2016年9月，ISBN978-7-04-045992-0
2.材料力学（I）（第4版），单辉祖编著，高等教育出版社，2016年6月，ISBN978-7-04-045268-6
3.应用力学基础，郭应征、李兆霞主编，高等教育出版社，2000年8月，ISBN7-04-008634-4
4.工程力学基础[德]K.马格努斯、H.H.缪勒著，张维等译，北京理工大学出版社，1997年7月，ISBN7-81045-276-2
七、教学方法（四号黑体）
1．讲授法
多数内容是由教师讲解，可以是PPT，也可以是板书。
教师讲授是根据学生情况，有的放矢。
原则上是讲清基本概念和理论的来龙去脉，吸引学生课堂上的兴趣。
然后举典型例题介绍求解具体问题的方法和步骤。
2．讨论法
习题课对养成良好工程规范很重要，需要同学到黑板上来练习与同学和教师互动学习。
如第一章中的画受力图，第三章中物体系统平衡也要画研究对象的受力图，第十四章中正确画出剪力图和弯矩图是梁的强度计算的前提。
画图是工程师交流想法的工具，手工画图是一种基本功，在本门课程中与列方程式一样是衡量对问题是否理解的重要线索。
3．案例教学法
在力学理论的讲述中，不但讲清楚力学概念的物理意义，而且也注意其工程背景，即人们改造自然中积累经验与日常生活密不可分。
如在刚体静力学中介绍了力系平衡后，可以带着工程力学的眼光去观察苏州古塔和桥梁之美；
学习了构件的基本变形之后，能够欣赏明式家具中交椅、案桌中榫卯连接形成简单的框架结构的力学之美，木材纹理的天然之美和装饰牙板的工朴之美。
有些工程技术上的经典案例，如桥梁史上的美国华盛顿州的塔库玛大桥坍塌事故，引出的气流涡漩脱落施加在结构上的周期载荷会导致构件失效，需要在力学理论指导下改进工程设计。
可以由历史视频资料，力学方程，斯特罗哈数，力学家的来信，工程师的反应加以叙述，既保证叙述的趣味性，又引导学生转向探究现象背后的原因。
对于同学的学期论文，安排同学在课后完成，在同学之间，师生之间形成写作规范的共识后，开始拟题撰写。
在同学递交论文后，在课堂上由同学利用投影仪进行口头交流，有助于培养同学的学术氛围。
八、考核方式及评定方法（四号黑体）
（一）课程考核与课程目标的对应关系（小四号黑体）
表4：
课程考核与课程目标的对应关系表（五号宋体）
考核要点
考核方式
遵循工程规范与基本解题能力练习，简单物体平衡。
平时作业，期中考试，期末考试（计算题1）
基本概念，杆件强度和刚度计算。
期末考试（是非题，选择题，计算题3，4）
剪力图弯矩图绘制，物系平衡问题求解。
期末考试（计算题2，5）
个人设计的实验。
力学、人文与审美相结合。
学期论文
（二）评定方法（小四号黑体）
1．评定方法（五号宋体）
（1）考核方式
本课程成绩由平时作业、期中考试、学期论文（即学生个人设计的力学实验）、期末考试四个部分组成。
考试题型以计算题为主（5题，共85分），其余为选择题（3小题，共9分）和是非题（3小题，共6分）。
平时作业要求按照手工计算的格式完成，其中简图必须用铅笔画，解答应划分为逻辑上独立的解题步骤，表述应该结构清晰。
（2）成绩构成
平时成绩*10%+期中考试成绩*5%+学期论文*25%+期末考试成绩*60%
2．课程目标的考核占比与达成度分析（五号宋体）
表5：
课程目标的考核占比与达成度分析表（五号宋体）
考核占比
平时
期中
期末
总评达成度
%10
%5
9%
课程目标1达成度=平时成绩*0.1+期中成绩*0.05+期末成绩*0.09
课程目标2达成度=期末成绩*0.24
课程目标3达成度=期末成绩*0.27
课程目标4达成度=学期论文成绩*0.25
%24
%27
%25
（三）评分标准（小四号黑体）
课程
目标
评分标准
90-100
80-89
70-79
60-69
＜60
优
良
中
合格
不合格
A
B
C
D
F
目标1
作业认真，格式规范。
简单物体平衡问题步骤完整。
能正确对物体进行受力分析，手工绘制受力图熟练。
作业认真，格式基本规范。
能正确对物体进行受力分析，受力图基本正确。
作业格式基本规范。
能对物体进行受力分析，但是方程计算有少量错误。
作业格式不够规范。
能对物体进行受力分析，但是计算结果有错误。
作业完成不足1/3；
字体潦草，无法辨认；
解答不完整，没有画图。
目标2
剪力图，弯矩图手工绘制熟练并正确。
物系问题求解策略正确，计算正确。
剪力图，弯矩图手工绘制熟练。
物系问题求解策略正确，计算基本正确。
剪力图，弯矩图部分正确。
物系问题求解步骤正确，结果部分正确。
物系问题求解部分正确。
不会画弯矩图；
不会正确进行受力分析。
目标3
能理解材料力学基本变形的平面假设。
能在满足强度和刚度条件下，对简单工程问题进行设计计算。
计算过程熟练并结果正确。
能掌握材料力学基本变形的基本公式。
计算过程大致完整并步骤正确。
结果部分正确。
能应用力学公式对简单工程问题进行设计计算。
计算步骤基本正确。
能针对题意列出相应的力学公式。
计算步骤基本完整。
基本公式不理解其意义，力学概念不清楚，不能就具体题目进行计算。
目标4
一页A4纸的篇幅，描述力学问题，并且辅助于照片、简图、公式，要求格式规范，语句通顺。
照片美观得体。
文章雅致、有趣、易懂。
一页A4纸的篇幅，描述力学问题，辅助照片、简图、公式，格式比较规范，语句通顺。
照片清楚。
文章有趣、易懂。
一页A4纸的篇幅，描述力学问题，辅助照片、简图、公式，格式基本规范，语句基本通顺。
一页A4纸的篇幅，描述力学问题，辅助照片、简图、公式，格式不够规范。
文章缺少个人见解。
一页A4纸的篇幅，描述力学问题，辅助照片、简图、公式，格式不规范。
文章严重抄袭。
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