《工程力學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、工程力學(xué)課程教學(xué)大綱（2002年4月修訂）課程名稱：工程力學(xué)英文名稱：Engineering Mechanics課程編號(hào)：G04-04學(xué)時(shí)/學(xué)分：72/41課程的目的和任務(wù)工程力學(xué)研究物體平衡、運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律以及構(gòu)件強(qiáng)度和變形問題，涉及廣泛的科學(xué)技術(shù)學(xué)科，是學(xué)生必備的理論知識(shí)和科學(xué)素養(yǎng)。學(xué)習(xí)本課程的目的，一是掌握力學(xué)知識(shí)，為學(xué)習(xí)有關(guān)的后續(xù)課程打好必要的基礎(chǔ)；二是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用力學(xué)的概念和理論，分析解決工程實(shí)際問題；三是學(xué)習(xí)力學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力，計(jì)算表達(dá)能力等綜合素質(zhì)。2大綱適應(yīng)的專業(yè)與層次本大綱適用于食品科學(xué)與工程、生物工程專業(yè)本科生、專科生，本課程為必修課。3課程內(nèi)容與要求（1）課程

2、內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn) 緒論 介紹工程力學(xué)的任務(wù)，主要內(nèi)容及研究方法。靜力學(xué) 第一章 靜力學(xué)基礎(chǔ) 第一節(jié) 力的概念 第二節(jié) 靜力學(xué)公理 第三節(jié) 物體的受力分析 本章重點(diǎn)講解物體的受力分析方法，通過受力分析，掌握平衡（equilibrist）、力（force）、約束（constraint）的概念及性質(zhì)。 第二章 平面基本力系 第一節(jié) 平面論交力系的合成與平衡 第二節(jié) 力對(duì)點(diǎn)的矩 第三節(jié) 力偶及其性質(zhì) 第四節(jié) 平面力偶系的合成與平衡 正確理解力偶（couple）的概念，比較力與力偶，力矩（moment）與力偶矩的異同，學(xué)習(xí)正確列寫平衡方程。 第三章 平面一般力系 第一節(jié) 平面一般力系向已知點(diǎn)的簡化 第二

3、節(jié) 平衡條件及應(yīng)用 第三節(jié) 物體系統(tǒng)的平衡 第四節(jié) 考慮摩擦?xí)r的平衡問題本章為靜力學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容。重點(diǎn)講述求解平衡問題的方法步驟。詳細(xì)敘述力系簡化（reduction）理論，主矢（principal vector）與主矩（principal modem）概念，平衡條件與平衡方程。靈活求解簡單物體系的平衡問題，即是重點(diǎn)又是難點(diǎn)。 第四章 空間力系和重心 第一節(jié) 力在空間軸上的投影 第二節(jié) 力對(duì)軸的矩 第三節(jié) 空間力系的平衡條件及應(yīng)用 第四節(jié) 物體的重心 本章作一般性講解，會(huì)計(jì)算力在空間軸上的投影及力對(duì)軸的矩，定性理解空間力系的平衡條件。材料力學(xué) 第五章 軸向拉伸和壓縮 第一節(jié) 軸向拉伸和壓縮的概念

4、第二節(jié) 強(qiáng)度計(jì)算 第三節(jié) 胡克定律 第四節(jié) 材料拉壓時(shí)的力學(xué)性質(zhì) 第五節(jié) 簡單靜不定問題本章為材料力學(xué)基礎(chǔ)。重點(diǎn)講述內(nèi)力（internal force）、應(yīng)力（Stress）、變形（deformation）、應(yīng)變（Strain）等基本概念，以及拉壓桿的強(qiáng)度（Strength）計(jì)算，會(huì)求解簡單靜不定問題。實(shí)驗(yàn)研究材料在拉伸（tension）和壓縮（compression）時(shí)的力學(xué)性質(zhì)。 第六章 剪切 第一節(jié) 剪切的概念 第二節(jié) 剪切的擠壓的實(shí)用計(jì)算 第三節(jié) 剪切胡克定律 了解剪切（Shear）和擠壓的實(shí)用計(jì)算方法。 第七章 扭轉(zhuǎn) 第一節(jié) 扭轉(zhuǎn)的概念 第一節(jié) 扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力 第三節(jié) 園軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力

5、和強(qiáng)度計(jì)算 第四節(jié) 變形和剛度計(jì)算 扭轉(zhuǎn)（torsion）內(nèi)力的計(jì)算，著重討論扭轉(zhuǎn)應(yīng)力公式的推導(dǎo)，只對(duì)園軸作簡單的強(qiáng)度和剛度計(jì)算。 第八章 彎曲 第一節(jié) 平面彎曲的概念 第二節(jié) 剪力和彎矩 第三節(jié) 剪力圖和彎矩圖 第四節(jié) 正應(yīng)力強(qiáng)度條件 第五節(jié) 剪應(yīng)力強(qiáng)度條件 第六節(jié) 梁的變形 第七節(jié) 提高梁抗彎能力的措施 第八節(jié) 簡單靜不定梁的解法 本章為材料力學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容。詳細(xì)講解彎曲（bending）內(nèi)力的計(jì)算，剪力（shear force）圖和彎矩（bending moment）圖和畫法，以及彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算。梁的剪應(yīng)力只作一般了解，分析梁的合理截面，梁的變形計(jì)算及簡單靜不定梁的解法作一般要求。 第九

6、章 組合變形與強(qiáng)度理論 第一節(jié) 組合變形的概念 第二節(jié) 彎曲與拉（壓）的組合 第三節(jié) 應(yīng)力狀態(tài)分析 第四節(jié) 強(qiáng)度理論 第五節(jié) 彎曲和扭轉(zhuǎn)組合時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算著重分析拉（壓）彎組合，彎扭組合的強(qiáng)度計(jì)算問題，了解疊加法，強(qiáng)度分析的步驟，應(yīng)力狀態(tài)分析及強(qiáng)度理論只作簡單了解。第十章 交變應(yīng)力及疲勞破壞的概念 第一節(jié) 交變應(yīng)力及疲勞破壞的概念 第二節(jié) 交變應(yīng)力的類型 第三節(jié) 材料的持久極限第四節(jié) 疲勞強(qiáng)度校核簡單了解交彎應(yīng)力的概念類型及疲勞破壞的特點(diǎn)。 第十一章 壓桿的穩(wěn)定 第一節(jié) 壓桿穩(wěn)定的概念 第二節(jié) 細(xì)長壓桿的臨界力 第三節(jié) 歐拉公式的應(yīng)用范圍 第四節(jié) 壓桿的穩(wěn)定計(jì)算討論壓桿的類型及臨界力計(jì)算公式，只

7、作簡單的穩(wěn)定（stability）計(jì)算。 動(dòng)力學(xué)第十二章 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 第一節(jié) 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué) 第二節(jié) 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程 第三節(jié) 點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)掌握描述點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的方法，即建立點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程微積分求解，速度（velocity）和加速度（acceleration）及其分量式。重點(diǎn)講解相對(duì)運(yùn)動(dòng)（relative motion）絕對(duì)運(yùn)動(dòng)（absolute motion）牽連運(yùn)動(dòng)（transport motion）的概念，以及合成運(yùn)動(dòng)的理論，熟煉應(yīng)用速度合成定理，本節(jié)為難點(diǎn)。第十三章 剛體動(dòng)力學(xué) 第一節(jié) 動(dòng)靜法 第二節(jié) 剛體轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué) 第三節(jié) 剛體轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程 第四節(jié) 剛體平面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)重點(diǎn)介紹慣性力（iner

8、tia force）概念及動(dòng)靜法，了解轉(zhuǎn)動(dòng)慣量概念及剛體轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程。重點(diǎn)講解平面運(yùn)動(dòng)及分解的概念，詳細(xì)討論用合成法和瞬心法求平面圖形上各點(diǎn)的速度。第十四章 動(dòng)能定理 第一節(jié) 功 第二節(jié) 動(dòng)能 第三節(jié) 動(dòng)能定理本章自學(xué) 。（2）課程要求a. 掌握力、約束，平衡等概念，能熟煉分析簡單物體系統(tǒng)的受力。b. 掌握各類力系的簡化方法和平衡條件。c. 能熟煉應(yīng)用平面力系的平衡方程求解簡單物體系的平衡問題。d. 掌握描述點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的方法，熟煉掌握速度分成定理，用基點(diǎn)法和瞬點(diǎn)法求平面圖形上各點(diǎn)的速度。e. 掌握材料力學(xué)的基本概念，用截面法求內(nèi)力及畫內(nèi)力圖。f. 掌握各種變形的應(yīng)力公式，作簡單的強(qiáng)度計(jì)算。了解變

9、形及穩(wěn)定性計(jì)算。g. 掌握材料力學(xué)關(guān)于內(nèi)力、應(yīng)力及變形的分析方法。（3）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)a. 低碳鋼和鑄鐵拉伸（壓縮）實(shí)驗(yàn)。b. 扭轉(zhuǎn)破壞實(shí)驗(yàn)。c. 彎曲實(shí)驗(yàn)4教學(xué)模式在教學(xué)內(nèi)容上，一方面使經(jīng)典內(nèi)容更加精練，另一方面采用滲透融合的辦法引進(jìn)新概念新內(nèi)容，如增加“材料的力學(xué)行為”以反映現(xiàn)代新材料的廣泛使用。在教學(xué)方法和手段上，注意啟式教學(xué)，增加練習(xí)討論課，為發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)積極性創(chuàng)造大的思維空間。運(yùn)用多媒體教學(xué)與課堂教學(xué)的相互輔助，提高教學(xué)效率。5考核形式本課程為考試課。自編試卷庫選取試題，占總成績80%，平時(shí)成績，作業(yè)占20%。6學(xué)時(shí)分配表（見下表）章節(jié)內(nèi) 容課時(shí)備 注第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)力

10、的概念靜力學(xué)公理物體的受力分析112第二章平面基本力系第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)平面論交力系的合成與平衡力對(duì)點(diǎn)的矩力偶及其性質(zhì)平面力偶系的合成與平衡211第三章平面一般力系第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)平面一般力系向已知點(diǎn)的簡化平衡條件及應(yīng)用物體系統(tǒng)的平衡考慮摩擦?xí)r的平衡問題2232第四章空間力系和重心第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)力在空間軸上的投影力對(duì)軸的矩空間力系的平衡條件及應(yīng)用物體的重心111第五章軸向拉伸和壓縮第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)第五節(jié)軸向拉伸和壓縮的概念強(qiáng)度計(jì)算胡克定律材料拉壓時(shí)的力學(xué)性質(zhì)簡單靜不定問題121 12 實(shí)驗(yàn)2第六章剪切第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)剪切的概念剪切的擠壓的實(shí)用計(jì)算剪切胡克定律1

11、1第七章扭轉(zhuǎn)第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)扭轉(zhuǎn)的概念扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力園軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力和強(qiáng)度計(jì)算變形和剛度計(jì)算1111第八章彎曲第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)第五節(jié)第六節(jié)第七節(jié)第八節(jié)平面彎曲的概念剪力和彎矩剪力圖和彎矩圖正應(yīng)力強(qiáng)度條件剪應(yīng)力強(qiáng)度條件梁的變形提高梁抗彎能力的措施單位靜不定梁的解法1222211實(shí)驗(yàn)2第九章組合變形與強(qiáng)度理論第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)第五節(jié)組合變形的概念彎曲與拉（壓）的組合應(yīng)力狀態(tài)分析強(qiáng)度理論彎曲和扭轉(zhuǎn)組合時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算1112第十章交變應(yīng)力及疲勞破壞的概念第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)交變應(yīng)力及疲勞破壞的概念交變應(yīng)力的類型材料的持久極限疲勞強(qiáng)度校核2第十一章壓桿的穩(wěn)定第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)壓桿穩(wěn)定的概念細(xì)長壓桿的臨界力歐拉公式的應(yīng)用范圍壓桿的穩(wěn)定計(jì)算111第十二章質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)213第十三章剛體動(dòng)力學(xué)第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)動(dòng)靜法剛體轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程剛體平面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)115第十四章 動(dòng)能定理第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)功能動(dòng)能定理機(jī)動(dòng)2合計(jì)6667教材與參考書教材：岑運(yùn)鷹等工程力學(xué)，中國科學(xué)技術(shù)出版社，1996 參考書：范欽珊工程力學(xué)教程，高等教育出版社，1998金康寧建筑力學(xué)，武漢水利電力大學(xué)出版社，1998理論力學(xué)，哈