《工程力学》课程教学大纲

1、工程力学课程教学大纲一、课程基本信息英文名称Engineering Mechanics课程编号342100020课程类型学科基础课课程学分4.5课程学时81适用专业工程管理先修课程高等数学后修课程结构力学、结构设计原理、土力学地基与基础课程负责人课程团队二、课程性质与定位工程力学是研究物体机械运动规律以及构件的强度、刚度和稳定性等计算原理的科学。本课程既有基础性，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，工程力学是工程管理专业的重要的专业基础必修课程。工程力学以向量分析、一元及二元微积分原理、微分方

2、程等数学知识作为基础，因此需要高等数学作为其先修课程。通过掌握本课程中静力学平衡分析和构件的强度、刚度和稳定性计算，可以为结构力学、结构设计原理和土力学地基与基础等后续课程的学习打下基础。三、课程目标1.知识目标能够将简单的工程实际问题抽象成为力学模型，进行适当的数学描述，应用相关力学理论求解；掌握受力分析、简化方法以及力系的平衡条件，能够求解约束力；对静力学和材料力学中的基本概念、假设和结论有正确的理解；能比较熟练地作出杆件在拉压、扭转、弯曲、剪切等基本变形下的内力图、计算其应力和位移、并进行强度和刚度计算；对应力状态理论和压杆的稳定性概念有明确的认识；对工程材料的力学性能有初步的了解并初步

3、掌握测试材料某些力学性能的实验方法。2.能力目标 绘图与书写能力； 把物体抽象为力学模型的能力； 静定结构受力分析（外力与内力）能力； 力系平衡条件的运用能力； 工程构件（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； 工程项目中实际问题的分析与解决的能力。3.素质目标查取资料获取信息的能力； 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； 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； 融会贯通应用知识的能力，逻辑思维与创新思维能力； 归纳、推理与小结能力；工程意识、质量意识与社会责任意识。四、主要内容和要求第一章 静力学基本概

4、念与受力分析【目的要求】1、掌握 掌握工程中常见约束及约束反力；掌握物体的受力分析及受力图的画法2、熟悉 熟悉5个静力学公理3、了解 了解力、刚体的概念【教学设计建议】本章以课堂讲授为主，可以结合课堂讨论、学生与教师互动的形式，使得学生能正确认识静力学的研究对象、任务，明确静力学的学习内容目标。通过图片展示以及实例讲解，增加学生对约束的感性认识，准确理解每种约束的性质。通过例题讲解和大量的课堂课后练习熟练物体的受力分析和受力图的画法。【讲授内容】1、刚体和力的概念2、五个静力学公理及推论3、约束和约束反力4、物体的受力分析和受力图第二章 平面汇交力系【目的要求】1、掌握 掌握平面汇交力系合成与

5、平衡的解析法2、熟悉 熟悉平面汇交力系合成与平衡的几何法【教学设计建议】本章以课堂讲授为主，结合工程实例介绍平面汇交力系的应用。结合典型例题讲述几何法和解析法求解未知约束力，重点在解析法的应用。【讲授内容】1、平面汇交力系合成的几何法2、平面汇交力系平衡的几何条件3、平面汇交力系合成的解析法4、平面汇交力系的平衡方程及其应用第三章 平面力偶系【目的要求】1、掌握 掌握平面力偶系的合成以及利用平衡方程求解平面力偶系的平衡问题2、熟悉 熟悉平面力对点之矩的概念、力偶与力偶矩的概念；熟悉力偶的等效【教学设计建议】本章节以课堂讲授为主。由于本章讲授力偶这个新概念，通过课堂讨论与师生互动，以身边的生活经

6、验和工程实例介绍力偶，使学生增加感性认识。然后通过直观以及推演阐述力偶的等效性，最后落脚于平面力偶系的化简和平衡问题。本章需要学生做大量练习增加新的概念的理解。【讲授内容】1、力对点之矩的概念2、力偶与力偶矩的概念3、力偶的等效性4、平面力偶系的合成与平衡第四章 平面一般力系【目的要求】1、掌握 掌握合力矩定理；掌握平面任意力系的平衡条件和平衡方程；掌握物体系的平衡2、熟悉 熟悉平面任意力系向作用面内一点的简化、主矢与主矩、简化结果分析；熟悉平面平行力系的平衡方程3、了解 了解物体系统的静定和超静定问题【教学设计建议】本章节以课堂讲授为主,是静力学中的重点章节，本章内容较多，需要学生掌握的计算

7、内容较多，建议教师在讲解原理的同时，配以工程实例加深理解。并且通过课堂讲解例题，配以课堂练习和课后练习，加深学生对基本公式的理解和消化。【讲授内容】1、力的平移定理2、平面一般力系向平面内任一点简化，主矢与主矩的概念3、简化结果的讨论与合力矩定理4、平面一般力系的平衡条件与平衡方程以及应用5、平面平行力系的平衡方程6、静定与超静定问题简介7、物体系统的平衡问题第五章 摩擦【目的要求】1、掌握 掌握物体考虑摩擦时的平衡问题2、了解 了解滑动摩擦、摩擦角和自锁现象【教学设计建议】本章节以课堂讲授为主,重点在于使学生掌握静滑动摩擦的平衡问题。摩擦角与自锁现象可以结合生活的实例与工程实例进行讲述。【讲

8、授内容】1、静滑动摩擦定律与动滑动摩擦定律2、考虑摩擦时平衡问题举例3、摩擦角与自锁现象第六章 重心【目的要求】1、掌握 掌握重心坐标公式；掌握组合截面重心的确定方法【教学设计建议】本章节以课堂讲授为主，从重心问题工程实例入手提出重心问题，让学生在理解的同时记忆重心公式。重点在于计算组合截面的重心求法和利用实验方法确定重心。【讲授内容】1、重心的概念2、重心坐标公式3、物体重心的求法第七章 材料力学绪论和基本概念【目的要求】1、掌握 掌握求内力的截面法以及内力、应力、变形和应变之间的关系2、熟悉 熟悉材料力学的基本任务、基本假设、研究对象、外力与内力概念【教学设计建议】本章可以结合课堂讲授与分

9、组讨论的方法以及学生与教师互动的形式，使得学生能正确认识设计构件的要求和材料力学的任务，明确材料力学的学习内容目标。通过课堂讲授和工程实例讲解，增加学生材料力学基本概念的感性认识并且加以理解记忆。【讲授内容】1、材料力学的任务2、变形固体的概念3、材料力学采用的基本假设4、内力的概念与截面法求内力5、应力的概念6、位移和应变的概念7、构件变形的基本形式第八章 轴向拉伸与压缩【目的要求】1、掌握 掌握杆件横截面上的内力、应力以及杆件变形的计算方法；掌握材料在轴向拉伸和压缩时的力学性能；掌握轴向拉、压杆件的强度条件及其应用2、了解 了解拉伸和压缩的定义；了解材料的应力集中的概念【教学设计建议】本章

10、节以课堂讲授为主。由于学生是第一次绘制内力图以及接触强度、刚度问题，应以典型例题并以课堂练习的方式，并辅以课后作业，加强学生的计算与绘图能力。对于材料的力学性质，应当以课堂讲授并且结合实验的方式，使学生加深感性认识，在此基础上理解记忆。【讲授内容】1、轴向拉压的概念及轴力和轴力图的绘制2、轴向拉压杆件横截面与斜截面上的应力3、拉压杆件的变形计算4、材料在拉伸与压缩时的力学性能5、强度计算、许用应力和安全系数6、应力集中的概念第九章 剪切【目的要求】1、了解 了解剪切的概念及剪切的实用计算；了解挤压的实用计算【教学设计建议】本章以课堂讲授为主。由于连接件较为复杂，因此应该辅以工程实例图片或者实例

11、讲解的方式，加强学生的感性认识，对于判断剪切面与挤压面应以隔离体受力分析为主线讲解。【讲授内容】1、剪切的概念以及剪切的实用计算2、挤压的实用计算第十章 扭转【目的要求】1、了解 了解剪切的概念及剪切的实用计算；了解挤压的实用计算【教学设计建议】本章以课堂讲授为主。通过典型例题并以课堂练习的方式，并辅以课后作业，加强学生对绘制扭矩图、扭转问题的强度和刚度问题的理解。另外还应通过理论讲解和实例展示讲解切应力互等定理以及综合分析几何、物理、力学平衡三方面来分析截面应力分布的方法。【讲授内容】1、扭转、扭矩的概念和扭矩图的绘制2、薄壁圆管扭转时横截面上的切应力3、切应力互等定理和剪切胡克定律4、实心

12、和空心圆杆受扭时横截面上的应力5、扭转斜截面上的应力6、扭转角的计算第十一章 弯曲内力【目的要求】1、掌握 掌握梁的内力计算方法和内力图的绘制2、熟悉 熟悉剪力方程和弯矩方程；熟悉叠加原理绘弯矩图3、了解 了解工程中常见的梁、荷载以及支座类型【教学设计建议】本章以课堂讲授为主。重点介绍梁在平面弯曲下的内力计算方法和内力图的绘制。通过典型例题和课堂练习的方式，并辅以课后作业得方式，加强学生的绘图能力。【讲授内容】1、弯曲问题简介和梁的荷载以及支座反力2、梁的内力以及求法3、弯矩图以及剪力图的绘制4、弯矩、剪力、荷载集度之间的关系以及梁内力图的快速绘制5、叠加法绘制内力图第十二章 截面的几何性质【

13、目的要求】1、掌握 掌握截面的静矩及形心位置的确定方法；掌握平行移轴公式和组合图形惯性矩的计算方法2、熟悉 熟悉截面的惯性矩、极惯性矩和惯性积的定义【教学设计建议】本章以课堂讲授为主。由于数学知识比较多，概念比较抽象，因此在注意逻辑推演的同时，适当加以工程实例和典型例题的讲解。【讲授内容】1、静矩和形心、惯性矩和惯性积的概念2、惯性矩和惯性积的平行移轴公式3、主惯性轴和主惯性矩4、组合截面的惯性矩的计算第十三章 弯曲应力【目的要求】1、掌握 掌握梁在纯弯曲时的正应力分布规律并掌握正应力的计算、强度条件及其应用；掌握矩形截面梁的切应力计算方法、强度条件及其运用2、熟悉 熟悉梁的合理强度设计3、了

14、解 了解平面弯曲的概念及假设【教学设计建议】本章以课堂讲授为主。通过典型例题并以课堂练习的方式，并辅以课后作业，加强学生对弯曲问题的正应力和切应力强度问题的理解。另外还应通过理论讲解和实例展示讲解梁的合理强度设计以及综合分析几何、物理、力学平衡三方面来分析截面正应力分布的方法。【讲授内容】1、梁的正应力2、梁正应力强度条件及其应用3、梁合理截面形状及变截面梁4、矩形截面梁的剪应力，工字形及其他形状截面的剪应力5、梁的剪应力条件及其应用第十四章 弯曲变形【目的要求】1、熟悉 熟悉梁变形的基本概念、转角和挠度、挠曲线近似微分方程；熟悉积分法计算梁的变形，叠加法计算梁的变形【教学设计建议】本章以课堂

15、讲授为主。首先介绍梁变形的两个描述参量，然后讲解积分法求解挠曲线微分方程。重点讲解叠加法求解工程中的梁的变形问题。【讲授内容】1、弯曲变形的描述方法2、梁的挠曲线的近似微分方程3、积分法计算梁的位移4、叠加法计算梁的位移5、梁的刚度条件第十五章 应力状态【目的要求】1、熟悉 熟悉应力状态的概念；熟悉平面应力的应力状态分析方法-解析法与图解法【教学设计建议】本章以课堂讲授为主。结合实例介绍应力状态分析的概念、意义以及转轴公式和应力圆。通过典型例题和工程实例分析，使学生理解利用解析法和图解法求解极值应力。【讲授内容】1、应力状态的概念2、采用解析法进行平面应力状态分析3、主应力、主平面、主切应力4

16、、采用图解法进行平面应力状态分析第十六章 压杆稳定【目的要求】1、熟悉 熟悉压杆的稳定概念、细长压杆临界压力的欧拉公式。【教学设计建议】本章以课堂讲授为主。在介绍基本概念的同时，帮助学生理解压杆失稳的机理，重点是临界力公式和工程应用。通过典型例题和工程实例加深学生对该问题的理解。【讲授内容】1、压杆稳定的概念2、铰支细长杆的临界力3、其他支撑细长压杆的临界力五、学时分配建议表理论教学内容学时第一章 静力学基本概念与受力分析6第二章 平面汇交力系4第三章 平面力偶系4第四章 平面一般力系8第五章 摩擦3第六章 重心3第七章 材料力学绪论和基本概念4第八章 轴向拉伸与压缩12(实验4)第九章 剪切

17、2第十章 扭转8(实验2)第十一章 弯曲内力8第十二章 截面的几何性质2第十三章 弯曲应力8第十四章 弯曲变形3第十五章 应力状态4第十六章 压杆稳定2合计81(实验6)六、实施建议1、教学组织本课程在教学方式上，可以结合采用课堂讲授、课外作业、习题课和实验教学等多种方式。（一）课堂讲授本课程属专业基础课，涉及较多的数学知识，在讲课的过程中应尽可能地联系生活和工程实际。通过揭示力系平衡、杆件强度、刚度、稳定性等知识的发生过程，培养学生解决问题的能力。（二）课外作业课外作业的内容选择基于理论的理解和巩固，培养综合计算和分析，判断能力以及充分利用图书馆资源及互联网资源的能力。（三）习题课习题课以典

18、型例题分析为主，并适当安排开阔思路及综合性的练习及讨论。（四）实验教学理论分析和实验操作并重，逐步培养学生的实验动手能力，并进一步培养学生设计实验和通过实验分析解决问题的能力。2、教材选编王明斌、庞永平等编.工程力学. 北京：北京大学出版社，20113、教学团队要求本课程负责人和主讲教师具备深厚的力学理论知识及实际应用能力，教学能力强，经验丰富，特色鲜明；要求教师队伍知识结构、年龄结构合理。由于该课程内容多，学生学习任务重，所以需要教学团队中的教师教学认真、责任感强，若有条件可配备专门的辅导教师。4、教学评价本课程采用闭卷考试，试题针对基本概念、基本理论和分析计算三大部分进行考核，题型可采用选择、判断、填空、计算、画图和简答等方式。成绩评定综合考虑平日和期中考试成绩（占总评的30%），平日