《工程力学》(机械五年制)

《工程力学》(机械五年制)
６、《工程力学》课程教学大纲
课程名称：工程力学
课程类型：必修课、专业基础课
总学时：80 讲课学时：78 实验学时：2
学分：4
一、课程目的、性质和任务
1、课程目的：了解工程中有关力学方面的知识。

2、课程性质：《工程力学》是一门研究物体机械运动一般规律和有关构件的强度、刚度、和稳定性理论的科学。

它主要包含理论力学（静力学部分）、运动学与动力学和材料力学三部分的内容。

它以高等数学、线性代数为基础，通过本课程的学习，培养学生具有初步对工程力学问题的简化能力，一定的分析与计算能力，是学习有关后继课程和从事专业技术工作的基础。

3、主要任务：学习本课程，使学生掌握物体的受力分析、平衡条件及熟练掌握平衡方程的应用；掌握基本构件的强度、刚度和稳定性问题的分析和计算，了解刚体的简单运动和功及能的一些基本知识。

二、教学基本要求
教学要求中，有关定义、定理、性质等概念的内容按“知道，了解、理解”三个层次要求；有关计算、公式运用等方法的内容按“会、掌握、熟练掌握”三个层次要求；有关实验按“观察、学会”二个层次要求。

通过学习达到相当于高职高专（工科）学生所应有的《工程力学》的知识水平。

教学要求分为认知要求和能力培养两个方面。

认知要求分8点叙述如下：
知道：知道定义、定理、性质等概念的名称、术语。

了解：初步了解定义、定理、性质含义及其简单应用。

理解：懂得定义、定理、性质的内含，以及与其他相关知识的联系。

会：给出计算方式和计算公式，能够计算出正确的力学结果。

掌握：能够应用计算方式和计算公式去解决一些简单的力学问题。

熟练掌握：能够应用计算方式和计算公式去解决一些综合性的工程力学问题观察：通过力学实验观察能够归纳出有用的结论。

学会：即对简单的力学实验自己能够独立做出。

最基本和最常用的定义、概念和计算公式要求熟练掌握。

一般的定义、概念、公式和计算方法要求学生理解。

加深的内容、扩充的内容、难度比较大的内容要求学生了解和知道。

具体要求由任课老师根据学生实际情况决定。

三、课程教学目标
1、知识教学目标：
使学生在中学物理力学的基础上，学好从事社会主义现代化建设的专业技术课程所必需的《工程力学》的基础知识，进一步培养学生解决工程中常见力学问题的分析能力、对力学问题的计算能力、基本计算工具使用能力、对力的抽象想象能力、力学图形的绘制能力、处理能力和简单实际应用能力。

通过本课程的学习，提高学生分析问题和解决问题的能力，发展学生的创新意识，进一步培养学生的科学思维方法和辩证唯物主义思想。

具体目标有三：
（1）、掌握刚体平衡方程的应用。

（2）、了解质点、刚体的简单运动和功及能的一些基本知识。

（3）、掌握基本构件的强度、刚度和稳定性问题的分析。

2、能力教学目标：
能力培养目标要求分为六个方面：
分析工程中力学现象的能力。

解决力学问题的基本计算能力。

根据法则和公式正确的进行运算、处理数据。

计算工具的使用能力：正确使用一般的函数型计算器及常用的数学用表求解工程中的力学问题。

力学图形的处理能力：能绘制常用的受力图，内力图和应力分布图及解决工程中力学问题的一些辅助图。

力学知识的实际应用能力：能够用所学力学知识解决工程中的一些力学问题。

综合思维能力：针对力学现象，具有初步的分析、比较、综合、推理能力，应用力学概念和方法，辩明力学现象和力学抽象关系，形成良好的逻辑思维习惯。

３、素质教学目标：
（1）、使学生具有遵守国家力学有关规范及标准的习惯。

（2）、培养学生耐心细致的工作作风，严肃认真的科学态度。

（3）、培养学生精益求精，认真负责的工作态度。

四、教学内容及要求
静力学及运动力学（34＋12*学时）
（一）、绪论（2学时）
1、知识教学目标
了解本课程的内容、任务、研究对象、研究方法；
2、能力教学目标
能了解本课程的内容、任务、研究对象、研究方法；
3、重点、难点
（1）重点：本课程的内容、任务、研究对象、研究方法
（2）难点：本课程的研究方法
（二）、静力学（32学时）
1、知识教学目标
（1）了解静力学的任务；
（2）了解力、刚体和平衡的概念；
（3）了解静力学基本公理；
（3）理解力矩和力偶的基本概念及其性质
（4）掌握平面问题中力对点之矩的计算
（4）掌握常见典型约束的性质及约束反力的确定；
（5）掌握物体和简单物体系统受力图的画法。

（6）了解力系的分类和特征；
（7）理解平面一般力系的简化原理；
（8）掌握平面一般力系向一点简化的方法；
（9）了解计算平面一般力系的主矢和主矩；
（10）掌握平面一般力系的平衡方程和应用
（11）掌握汇交力系的平衡方程及应用；
（12）掌握平面力偶系的平衡方程及应用；
（13）掌握平面平行力系的平衡方程及应用
（14）掌握求解单个物体的平衡问题；
（15）掌握求解简单物体系统的平衡问题。

（16）理解滑动摩擦的概念；
（17）了解摩擦角和自锁现象；
（18）了解有摩擦的平衡问题。

（19）了解空间力系的基本概念；
（20）了解空间力系的平衡方程；
（21）了解物体重心和形心的概念。

（22）会确定规则物体重心和形心。

2、能力教学目标
能画单个物体和简单物系的受力图。

能利用平面力系的平衡方程求解单个物体和简单物系的平衡问题。

３、重点、难点
（1）重点：单个物体和简单物系的受力图。

利用平面力系的平衡方程求解单个物体和简单物系的平衡问题。

（2）难点：物系的平衡问题、有摩擦的平衡问题。

教学内容
1、静力学基本概念及受力分析
（1）静力学的任务；
（2）力、刚体和平衡的概念；
（3）静力学基本公理（二力平衡公理、加减平衡力系公理）；
（4）力矩，合力矩定理；
（5）力偶，力偶的性质；
（6）力的平移定理；
（7）约束、约束反力；
（8）隔离体与受力图。

2、平面力系
（1）力系的分类和特征；
（2）平面一般力系的简化，主矢和主矩；（固定端约束与相应的约束反力）（3）平面一般力系的平衡方程；
（4）平面汇交力系的平衡方程；
（5）平面力偶系的平衡方程；
（6）平面平行力系的平衡方程；
（7）静定与超静定问题的概念；
（8）简单物体系统的平衡问题；
（9）滑动摩擦的概念；
（10）摩擦角和自锁现象，摩擦的平衡问题。

3、空间力系
（1）空间力系的基本概念；（力在坐标轴上的投影，力对轴之矩）
（2）空间力系的平衡条件简介；
（3）重心形心的坐标计算公式，组合图形的形心计算。

（三）、运动学与动力学（12学时）*
1、知识教学目标
（1）理解质点运动的概念及表示方法；
（2）理解质点动力学基本方程
（3）理解刚体的平移概念；
（4）理解刚体绕定轴转动的概念；
（5）理解点的合成运动的基本概念及表示方法；
（6）知道点的速度合成定理
（7）理解刚体的平面运动的基本概念
（8）掌握功和功率的概念；
（9）理解质点和刚体的动能；
（10）会用点的速度合成定理
计算质点的动能和知道刚体动能的计算公式；
2、能力教学目标
具有运动力学最基本、最简单的知识。

3、重点、难点
（1）重点：质点动力学基本方程的运用。

刚体绕定轴转动
（2）难点：点的速度合成定理、刚体的平面运动、动能定理。

教学内容
1、质点的运动
（1）质点运动的概念及表示方法；
（2）质点动力学基本方程；
2、刚体的平移与绕定轴转动
（1）刚体的平移概念；
（2）刚体绕定轴转动的概念；
3、点的合成运动
（1）点的合成运动的基本概念及表示方法；
（2）点的速度合成定理；
4、刚体的平面运动
（1）刚体的平面运动的基本概念；
5、动能定理
（1）功和功率；
（2）质点和刚体的动能；
（3）动能定理；
（四）、材料力学（46学时）
1、知识教学目标
（1）了解变形固体的基本概念和基本假设；
（2）理解内力、应力、变形和应变的概念；
（3）熟练运用截面法分析杆件轴力，正确绘制轴力图；
（4）理解拉、压杆的虎克定律；
（5）掌握杆件拉、压时的强度校核和截面设计；
（6）了解材料的基本力学性能以及试件拉、压破坏时的现象和原因
（7）了解剪切、挤压的概念；
（8）会剪切、挤压的实用计算。

（9）掌握圆轴扭转时横截面上的内力分析；
（10）掌握圆轴扭转时的应力和强度计算；
（11）了解纯剪切变形、剪应变、剪应力等定理及剪切胡克定律。

（12）了解梁的计算简图的典型形式；
（13）掌握截面法求指定截面上的内力，用内力方程求内力；
（14）熟练掌握绘制内力图的方法。

（15）掌握梁的正应力强度条件及强度计算；
（16）会简单图形惯性矩的计算、惯性矩的平行移轴公式、组合截面惯性矩的计算；
（17）了解常用截面梁的最大剪应力公式、梁的剪应力强度条件和强度计算；
（18）了解梁变形的概念；掌握梁的刚度条件；
（19）了解应力状态的的概念；
（20）了解常用的几种强度理论及其简单的应用。

（21）了解弯曲与拉伸（压缩）组合变形的强度计算公式及过程；
（22）掌握弯曲与扭转组合变形的强度计算公式及过程
2、能力教学目标
能进行基本变形的内力计算，能绘制内力图。

能利用基本变形的强度条件进行强度计算。

3、重点、难点
（1）重点：基本变形的内力图，利用基本变形的强度条件进行强度计算。

（2）难点：弯曲的内力图、应力状态的的概念、组合变形的强度计算。

教学内容
1、轴向拉伸和压缩
（1）研究的对象、性质和任务；（强度、刚度、稳定性的概念）；
（2）基本假设；
（3）内力、应力、变形和应变的概念；
（4）基本构件变形的形式；
（5）轴力、轴力图；
（6）轴向拉压时截面上的应力；
（7）轴向拉压时的变形、线应变；虎克定律、线弹性模量，抗拉压刚度，横向变形，泊松比；
（8）材料的力学性能；（低碳钢的拉伸试验，σ－ε图；比例极限、弹性极限、屈服极限、强度极限、延伸率、截面收缩率，冷作硬化、冷拉时效、预应力；其它塑性材料的拉伸试验；铸铁的拉伸试验；低碳钢和铸铁的压缩试验及两类材料的比较）
（9）轴向拉压的强度条件及强度计算；极限应力、安全系数、许用应力；
2、剪切与挤压的实用计算
（1）剪切的概念，剪切的实用计算；
（2）挤压的概念，挤压的实用计算。

3、、圆轴扭转
（1）扭矩与扭矩图；
（2）剪应力互等定理，剪切胡克定理，剪切弹性模量；
（3）切应力计算公式，极惯性矩，扭转截面系数；
（4）许用切应力，园轴轴扭转强度条件及其应用；
（5）相对扭转角，刚度条件的简单应用。

4、、平面弯曲梁的内力
（1）梁的计算简图的典型形式；
（2）直梁平面弯曲时横截面上的内力――弯矩和剪力，内力正负号规定；
（3）截面法求指定截面上的内力；
（4）用剪力方程、弯矩方程作单跨梁的剪力图和弯矩图；
（5）荷载集度、剪力和弯矩之间的微分关系及其在绘制内力图上的应用；
（6）叠加法绘制弯矩图。

5、梁的强度和变形
（1）纯弯曲时的正应力公式；
（2）静矩、惯性矩的概念及组合截面惯性矩计算；
（3）梁的正应力强度条件及强度计算；
（4）矩形截面与工字形截面剪应力的计算公式，常用截面梁的最大剪应力公式；
（5）梁的剪应力强度条件；
（6）梁的合理截面形式及变截面梁，提高梁抗弯强度的措施；
（8）梁变形的概念；
（9）弯矩与挠曲线曲率间的关系，抗弯刚度；
(10) 叠加法求梁的变形；
(11) 梁的刚度条件；
(12) 提高梁刚度的措施。

6、应力状态与强度理论
（1）轴向拉压杆斜截面截面上的应力；
（2）应力状态的概念；
（3）应力状态分析简介；
（4）强度理论的概念；
7、组合变形时杆件的强度计算
（1）弯曲与拉伸（压缩）组合变形的强度计算；
（2）弯曲与扭转组合变形的强度计算
教学建议：
轴向拉伸和压缩、梁的弯曲、压杆稳定是本部分的重点；应掌握轴向拉伸和压缩的强度计算及梁的内力、强度、变形分析，会计算受压杆件的稳定性；以上重点应通过一定数量的作业方能达到掌握的目的。

五、课程实践环节
材料轴向拉伸（压缩）实验；（2学时）
教学要求
会做材料轴向拉伸（压缩）实验；
通过实验能正确理解材料的常用的各种力学指标和力学性能。

六、教学时间分配表
七、推荐教材和教学参考书
①、教育部高职高专规划教材《工程力学》张定华主编高等教育出版社
②、教育部高职高专规划教材《土木工程力学》薛正庭秦定龙等编机械工业出版社
③、《工程力学》李龙堂主编高等教育出版社
八、说明
１、适用对象：机电类专业五年制高职
２、考核说明
考核成绩由期末期末笔试、平时练习、作业和平时表现等部分组成。

平时作业必作题目为120个左右，未完成平时作业必作题目的三分之二左右者期末没有考试资格。

期末考试占（60~70）％；平时成绩占（30~40）％。

期末总评成绩以百分制记分。

３、教学方法与手段
本课程教学原则按照“加强基础，注重能力，突出应用，增加弹性，适度更新，兼顾体系”的原则，确定教学内容。

贯彻以能力为本位的原则，教学内容安排尽量采用具体→抽象→应用的思路，加强实际应用能力的培养，突出图形的直观教学，强化数形结合的能力。

教学内容安排应贯彻深入浅出、由易到难、由具体到抽象、循序渐进的原则，注意系统性、科学性，兼顾与专业课程的衔接。

４、带*的内容可根据学生对象的不同和所给定的学时进行选择教学。

大纲编写人：张华立
大纲审定人：力学教研室。