工程力學(xué)教案?一、課程概述1.課程名稱：工程力學(xué)2.課程類型：專業(yè)基礎(chǔ)課3.授課對象：[專業(yè)名稱]本科學(xué)生4.學(xué)分/學(xué)時：[X]學(xué)分，[X]學(xué)時5.課程目標(biāo)使學(xué)生掌握工程力學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法。培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。二、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排靜力學(xué)（約[X]學(xué)時）1.靜力學(xué)基本概念（約[X]學(xué)時）力的概念、力的三要素、力的表示方法。剛體、平衡的概念。靜力學(xué)公理：二力平衡公理、加減平衡力系公理、力的平行四邊形法則、作用與反作用定律、剛化原理。2.平面匯交力系（約[X]學(xué)時）平面匯交力系的合成：幾何法、解析法。平面匯交力系的平衡條件和平衡方程。應(yīng)用平面匯交力系的平衡方程求解簡單的平衡問題。3.力矩與平面力偶系（約[X]學(xué)時）力矩的概念、計算方法及性質(zhì)。力偶和力偶矩的概念，力偶的性質(zhì)。平面力偶系的合成與平衡。4.平面任意力系（約[X]學(xué)時）平面任意力系向一點簡化：主矢和主矩的概念及計算方法。平面任意力系的平衡條件和平衡方程：基本形式、二矩式、三矩式。應(yīng)用平面任意力系的平衡方程求解物體系統(tǒng)的平衡問題。5.摩擦（約[X]學(xué)時）滑動摩擦：靜滑動摩擦力、動滑動摩擦力、摩擦定律?？紤]摩擦?xí)r物體的平衡問題：平衡范圍的確定、自鎖現(xiàn)象。材料力學(xué)（約[X]學(xué)時）1.材料力學(xué)緒論（約[X]學(xué)時）材料力學(xué)的任務(wù)：強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的概念。變形固體的基本假設(shè)：連續(xù)性假設(shè)、均勻性假設(shè)、各向同性假設(shè)、小變形假設(shè)。桿件變形的基本形式：軸向拉伸與壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲。2.軸向拉伸與壓縮（約[X]學(xué)時）內(nèi)力：軸力、軸力圖。應(yīng)力：正應(yīng)力、切應(yīng)力的概念及計算公式。變形：軸向變形、橫向變形、胡克定律。強(qiáng)度計算：許用應(yīng)力、強(qiáng)度條件。軸向拉伸與壓縮時的變形計算及超靜定問題求解。3.剪切和擠壓（約[X]學(xué)時）剪切的概念、剪切內(nèi)力（剪力）和切應(yīng)力的計算。擠壓的概念、擠壓應(yīng)力的計算。剪切和擠壓的實用計算：剪切強(qiáng)度條件、擠壓強(qiáng)度條件。4.扭轉(zhuǎn)（約[X]學(xué)時）扭矩和扭矩圖。圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力計算公式、切應(yīng)力互等定理。圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形：扭轉(zhuǎn)角計算公式、扭轉(zhuǎn)剛度條件。非圓截面桿扭轉(zhuǎn)的概念。5.彎曲內(nèi)力（約[X]學(xué)時）平面彎曲的概念。剪力和彎矩：剪力、彎矩的計算方法及剪力圖、彎矩圖的繪制。剪力、彎矩與分布載荷集度之間的關(guān)系。6.彎曲應(yīng)力（約[X]學(xué)時）純彎曲時梁的正應(yīng)力：正應(yīng)力計算公式的推導(dǎo)、梁的正應(yīng)力強(qiáng)度條件。橫力彎曲時梁的正應(yīng)力：考慮切應(yīng)力影響的正應(yīng)力計算公式。梁的切應(yīng)力：矩形截面梁、工字形截面梁切應(yīng)力的計算公式及切應(yīng)力分布規(guī)律。梁的強(qiáng)度計算：梁的正應(yīng)力強(qiáng)度條件和切應(yīng)力強(qiáng)度條件的應(yīng)用。7.彎曲變形（約[X]學(xué)時）梁的變形計算方法：積分法、疊加法。梁的剛度條件：剛度計算的目的和梁的剛度條件。簡單超靜定梁的解法：力法的基本概念及簡單超靜定梁的求解。8.應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論（約[X]學(xué)時）應(yīng)力狀態(tài)的概念：一點處的應(yīng)力狀態(tài)、主應(yīng)力和主平面的概念及計算方法。平面應(yīng)力狀態(tài)分析：解析法、應(yīng)力圓法。空間應(yīng)力狀態(tài)的概念。強(qiáng)度理論：第一、第二強(qiáng)度理論的概念及強(qiáng)度條件。運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)基礎(chǔ)（約[X]學(xué)時）1.點的運(yùn)動學(xué)（約[X]學(xué)時）矢量法描述點的運(yùn)動：速度和加速度的矢量表達(dá)式。直角坐標(biāo)法描述點的運(yùn)動：速度和加速度的直角坐標(biāo)表達(dá)式。自然法描述點的運(yùn)動：弧坐標(biāo)、切向加速度和法向加速度的概念及計算方法。2.剛體的基本運(yùn)動（約[X]學(xué)時）剛體的平移：平移剛體上各點的運(yùn)動特點。剛體的定軸轉(zhuǎn)動：角速度、角加速度的概念及計算方法，轉(zhuǎn)動剛體上各點的速度和加速度的計算。3.點的合成運(yùn)動（約[X]學(xué)時）動點、動系和定系的選擇。速度合成定理：絕對速度、相對速度和牽連速度的概念及速度合成定理的應(yīng)用。加速度合成定理：牽連加速度、相對加速度和科氏加速度的概念及加速度合成定理的應(yīng)用。4.剛體的平面運(yùn)動（約[X]學(xué)時）剛體平面運(yùn)動的分解：平移和轉(zhuǎn)動。平面圖形上各點速度的計算方法：基點法、速度投影定理、瞬心法。平面圖形上各點加速度的計算方法。5.動力學(xué)基本定律（約[X]學(xué)時）動力學(xué)基本定律：慣性定律、力與加速度的關(guān)系定律、作用與反作用定律。質(zhì)點的運(yùn)動微分方程：直角坐標(biāo)形式、自然坐標(biāo)形式。質(zhì)點系的動量定理：動量、沖量的概念及質(zhì)點系動量定理的應(yīng)用。質(zhì)心運(yùn)動定理：質(zhì)心的概念及質(zhì)心運(yùn)動定理的應(yīng)用。6.動能定理（約[X]學(xué)時）動能的概念：質(zhì)點動能、剛體動能的計算方法。力的功：常力的功、變力的功、合力的功。動能定理：質(zhì)點動能定理、質(zhì)點系動能定理。功率、功率方程和機(jī)械效率。三、教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法講授法：系統(tǒng)講解工程力學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法，使學(xué)生掌握課程的基本知識體系。討論法：針對一些重點、難點問題或?qū)嶋H工程案例組織學(xué)生進(jìn)行討論，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。案例教學(xué)法：通過實際工程案例的分析和求解，讓學(xué)生了解工程力學(xué)在工程實際中的應(yīng)用，提高學(xué)生分析和解決問題的能力。啟發(fā)式教學(xué)法：在教學(xué)過程中通過提問、引導(dǎo)等方式啟發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。2.教學(xué)手段多媒體教學(xué)：利用PPT、動畫、視頻等多媒體資源，生動形象地展示教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果。實驗教學(xué)：通過實驗演示和學(xué)生實驗操作，讓學(xué)生直觀地觀察和理解力學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺：利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺發(fā)布教學(xué)資料、布置作業(yè)、開展在線討論等，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)和交流。四、考核方式1.平時成績（30%）考勤（10%）：記錄學(xué)生的出勤情況，無故缺勤一次扣[X]分。作業(yè)（10%）：認(rèn)真批改學(xué)生的作業(yè)，按時完成作業(yè)且質(zhì)量較高的學(xué)生給予相應(yīng)加分，未按時完成作業(yè)或作業(yè)質(zhì)量較差的學(xué)生酌情扣分。課堂表現(xiàn)（10%）：觀察學(xué)生在課堂上的參與度、回答問題情況、團(tuán)隊協(xié)作能力等，給予相應(yīng)評分。2.期中考試成績（30%）采用閉卷考試形式，考查學(xué)生對前段時間所學(xué)知識的掌握情況。3.期末考試成績（40%）采用閉卷考試形式，全面考查學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握程度。考試題型包括選擇題、填空題、計算題、簡答題等。五、教材及參考資料1.教材[教材名稱]，[主編姓名]，[出版社名稱]，[出版年份]2.參考資料[參考教材1名稱]，[主編姓名]，[出版社名稱]，[出版年份][參考教材2名稱]，[主編姓名]，[出版社名稱]，[出版年份]相關(guān)的工程力學(xué)課程網(wǎng)站、在線課程資源等六、教學(xué)進(jìn)度安排第一學(xué)期教學(xué)進(jìn)度|周次|教學(xué)內(nèi)容|學(xué)時|教學(xué)方式|||||||1|靜力學(xué)基本概念|2|講授法||2|平面匯交力系|3|講授法、案例教學(xué)法||3|力矩與平面力偶系|3|講授法||4|平面任意力系|4|講授法、討論法||5|摩擦|2|講授法||6|期中考試|2|閉卷考試||7|材料力學(xué)緒論|2|講授法||8|軸向拉伸與壓縮|4|講授法、實驗演示||9|剪切和擠壓|3|講授法||10|扭轉(zhuǎn)|4|講授法、動畫演示||11|彎曲內(nèi)力|4|講授法、案例教學(xué)法||12|復(fù)習(xí)與答疑|2|討論法|第二學(xué)期教學(xué)進(jìn)度|周次|教學(xué)內(nèi)容|學(xué)時|教學(xué)方式|||||||1|彎曲應(yīng)力|4|講授法||2|彎曲變形|4|講授法、積分法推導(dǎo)||3|應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論|4|講授法、應(yīng)力圓演示||4|點的運(yùn)動學(xué)|3|講授法、動畫演示||5|剛體的基本運(yùn)動|3|講授法、實驗演示||6|點的合成運(yùn)動|4|講授法、案例教學(xué)法||7|剛體的平面運(yùn)動|4|講授法、討論法||8|動力學(xué)基本定律|4|講授法||9|動能定理|4|講授法、推導(dǎo)講解||10|課程總結(jié)與復(fù)習(xí)|4|講授法||11|期末考試|2|閉卷考試|七、各章節(jié)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計示例平面匯交力系（以講授法為例）1.教學(xué)目標(biāo)掌握平面匯交力系合成的幾何法和解析法。理解平面匯交力系平衡方程的建立和應(yīng)用。2.教學(xué)重難點重點：平面匯交力系合成的解析法和平衡方程的應(yīng)用。難點：平面匯交力系平衡方程的應(yīng)用，特別是復(fù)雜受力情況下的方程求解。3.教學(xué)過程導(dǎo)入（5分鐘）通過展示橋梁、建筑桁架等工程實例，引出平面匯交力系的概念，提問學(xué)生在這些結(jié)構(gòu)中力是如何作用和平衡的，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。知識講解（30分鐘）平面匯交力系的合成幾何法回顧力的平行四邊形法則，講解平面匯交力系合成的幾何法原理，即通過首尾相連的力多邊形來確定合力的大小和方向。舉例說明如何繪制力多邊形求解合力，如已知三個共點力的大小和方向，求它們的合力。平面匯交力系的合成解析法介紹力在坐標(biāo)軸上的投影概念，講解投影的計算方法。推導(dǎo)平面匯交力系合成的解析法公式，即合力在x、y軸上的投影等于各分力在相應(yīng)軸上投影的代數(shù)和，進(jìn)而得到合力的大小和方向計算公式。通過例題演示解析法的具體應(yīng)用步驟，讓學(xué)生熟悉計算過程。平面匯交力系的平衡方程講解平面匯交力系平衡的充要條件是合力為零。建立平面匯交力系的平衡方程：\(\sumF_x=0\)，\(\sumF_y=0\)，并解釋其物理意義。通過典型例題，詳細(xì)講解如何利用平衡方程求解未知力，如已知作用在物體上的幾個平面匯交力，求使物體平衡的某個未知力的大小和方向。課堂練習(xí)（15分鐘）布置一些與平面匯交力系合成和平衡相關(guān)的練習(xí)題，讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行練習(xí)，教師巡視指導(dǎo)，及時糾正學(xué)生的錯誤。課堂小結(jié)（5分鐘）總結(jié)平面匯交力系合成的幾何法和解析法的要點，強(qiáng)調(diào)平衡方程的應(yīng)用步驟和注意事項。作業(yè)布置（5分鐘）布置課后作業(yè)，包括書面作業(yè)和思考作業(yè)，如要求學(xué)生完成教材上的相關(guān)習(xí)題，思考生活中還有哪些平面匯交力系的實例，并分析其受力情況。軸向拉伸與壓縮（以案例教學(xué)法為例）1.教學(xué)目標(biāo)理解軸向拉伸與壓縮的概念、內(nèi)力和應(yīng)力的計算方法。掌握胡克定律及軸向拉伸與壓縮的強(qiáng)度計算。2.教學(xué)重難點重點：軸力、應(yīng)力的計算，胡克定律和強(qiáng)度條件的應(yīng)用。難點：應(yīng)力集中的概念及對強(qiáng)度計算的影響。3.教學(xué)過程導(dǎo)入（5分鐘）展示起重機(jī)吊臂、桁架結(jié)構(gòu)中的桿件等受軸向拉伸或壓縮的工程實例圖片，引導(dǎo)學(xué)生觀察這些構(gòu)件的受力特點，引出軸向拉伸與壓縮的主題。案例分析（30分鐘）以起重機(jī)吊臂為例，講解軸向拉伸與壓縮的概念：當(dāng)外力作用線與桿件軸線重合時，桿件產(chǎn)生軸向拉伸或壓縮變形。分析吊臂在工作時的受力情況，確定內(nèi)力（軸力）：通過截面法，假想將桿件在某一截面處截斷，取其中一部分為研究對象，根據(jù)平衡條件求出截面上的內(nèi)力（軸力），并繪制軸力圖。計算應(yīng)力：講解正應(yīng)力的概念和計算公式，根據(jù)軸力和桿件橫截面面積計算正應(yīng)力，并分析應(yīng)力在橫截面上的分布規(guī)律。引入胡克定律：介紹胡克定律的表達(dá)式\(\sigma=E\varepsilon\)，講解其物理意義，并通過例題演示如何利用胡克定律計算桿件的變形。強(qiáng)度計算：講解許用應(yīng)力和強(qiáng)度條件的概念，根據(jù)強(qiáng)度條件\(\sigma\leq[\sigma]\)進(jìn)行軸向拉伸與壓縮桿件的強(qiáng)度計算，確定桿件的合理尺寸或校核桿件的強(qiáng)度。課堂討論（15分鐘）組織學(xué)生分組討