【课程工程力学】土木工程力学基础课程标准

【课程工程力学】《土木工程力学基础》课程标准课程编码JG04004B课程类别专业基本技能课程选用专业建筑工程施工建议学时76建议开课学期中职一年级下学期编写日期2020年5月1日编写执笔人田佳民审定负责人审定日期一、课程概述（一）制定依据:本标准依据《郴州工业交通学校2019级建筑工程施工人才培养方案》课程培养目标的要求制定。（二）课程性质与作用：本课程是中等职业学校建筑工程施工专业的一门专业基础课，是建筑工程施工专业学生学习的必修课。通过讲练结合、以讲为主的一体化教学模式，使学生掌握土木工程类专业必备的力学基础知识和基本技能，初步具备分析和解决土木工程简单结构、基本构件受力问题的能力，为学习后续专业技能课程打下基础；对学生进行职业意识培养和职业道德教育，使其形成严谨、敬业的工作作风，为今后解决生产实际问题和职业生涯的发展奠定基础。主要教学内容：力的基本知识、静力学公理、约束与约束反力、受力图、力的投影、平面汇交力系的平衡、力矩、力偶、平面一般力系的平衡、杆件四种基本变形及组合变形、直杆轴向拉、压横截面上的内力、直杆轴向拉、压横截面的正应力、直杆轴向拉、压的强度计算、直杆轴向拉压的变形、直杆轴向拉压在工程中的应用、梁的形式、梁的内力、梁的内力、梁的正应力及其强度条件、梁的变形、直梁弯曲在工程中的应用、受压构件平衡状态的稳定性、影响受压构件稳定性的因素、受压构件的稳定性问题。

（三）本课程与其它课程的关系序号前导课程名称为本课程支撑的主要能力1中职数学具备基本计算能力2中职物理具备基本力学分析能力3建筑制图与识图（上）具备基本识图能力4建筑概论熟悉建筑基本常识5建筑材料熟悉常用建筑材料序号后续课程名称需要本课程支撑的主要能力1建筑施工技术主要讲授建筑工程中各分部分项工程的施工工艺、方法以及常用的工程机械、工具等，阐明工程质量要求及安全技术措施以及新工艺、新技术的发展。2建筑构造讲授工业与民用建筑设计原理和方法、讲授房屋的构造知识，使学生具有房屋建筑设计的基本能力。本课程的任务是使学生掌握房屋的构造的内容3建筑结构基础钢筋混凝土结构、砌体结构和钢结构设计的基本原理和方法，使学生具有框架结构、混合结构和钢结构基本构件的设计能力。（四）课程设计思路基于使学生具备中等职业技术专门人才所必需的工程力学的基本知识，掌握工程构件的受力和平衡规律；掌握工程构件在外力作用下的变形和失效规律；初步掌握杆状构件的强度验算方法；验证实验及训练培养学生的动手能力。本课程设计了两个个情景来讲述，分别为静力学基础；轴向拉伸压缩杆件强度、刚度分析；注重学生思维培养，突出应用性。采用多媒体技术教学，给学生展示工程中的各种问题，演示各种实验使教学更生动形象。（五）课程内容确定的依据针对本课程理论性比较强，根据企业对技术专业人才的职业岗位需求和各级劳动部门的就业指导中心制定的对行业技术人员所应达到的《土木工程力学基础》职业能力标准为依据改革开发的。二、课程目标（一）知识目标.熟练绘制工程实物结构的受力图；.掌握轴向拉压杆的内力计算与内力图绘制；.掌握连接件的实用计算与圆轴扭转计算；.掌握梁的弯曲内力计算与剪力图、弯矩图的绘制；.掌握梁弯曲变形时的挠度与转角计算；.掌握组合变形构件的内力分析；.熟练掌握细长压杆的临界力与临界应力计算。（二）能力目标.熟练掌握轴向拉压杆的强度计算及实际应用；.熟练掌握连接件与圆轴的强度问题分析及实际应用；.熟练掌握梁弯曲时的强度计算、刚度计算及实际应用；.熟练掌握组合变形构件的强度计算及实际应用；.熟练掌握细长压杆的稳定性分析与计算。（三）素养目标.热爱祖国，具有正确的世界观、人生观、价值观以及科学的思想方法；.能正确认识处理个人和同事及集体的关系，具有奉献精神和团队意识；.具有质量意识、环保意识、安全意识、信息素养、工匠精神、创新思维；.养成安全生产、环境与节能意识；.具有良好的人际交流能力、团队合作精神。三、课程教学设计序号教学单元参考学时教学内容教学要求评价方式1力和受力图2力的基本知识通过实验观察和生活实例，理解力的概念、力的两种作用效应，了解力的三要素课堂练习；课后练习；问题回答2静力学公理了解力的平衡的概念；会二力平衡公理、作用与反作用公理，能对两个公理进行比较，会对基本构件进行受力分析；了解平行四边形法则、加减平衡力系公理课堂练习；课后练习；问题回答4约束与约束反力了解约束与约束反力的概念；能对工程中常用基本构件的约束进行简化，能运用教具或多媒体课件等分析常见约束的约束性质及约束反力方向；通过约束的简化分析，体会力学模型的作用，获得探索问课堂练习；课后练习；问题回答

序号教学单元参考学时教学内容教学要求评价方式题的科学方法4受力图了解分离体、受力图的概念；能画单个物体的受力图；*能绘出简单物体系统的受力图课堂练习；课后练习；问题回答2平面力系的平衡4力的投影能计算力在直角坐标轴上的投影课堂练习；课后练习；问题回答4平面汇交力系的平衡了解力系的概念及平面一般力系的分类；能运用平面汇交力系平衡方程计算简单的平衡问题课堂练习；课后练习；问题回答4力矩了解力矩的概念，理解力矩的性质；能计算集中力、线荷载的力矩课堂练习；课后练习；问题回答4*力偶了解力偶的概念，理解力偶的性质，能计算力偶矩；了解平面力偶系的平衡条件课堂练习；课后练习；问题回答3直梁弯曲2梁的形式通过观察工程实例或采用多媒体等，认识简支梁、外伸梁和悬臂梁，并会画出相应简图课堂练习；课后练习；问题回答2梁的内力理解剪力、弯矩的概念，了解其正负号规定；通过截面法求剪力、弯矩，了解剪力与弯矩的计算规律，并能运用规律计算梁指定截面的内力课堂练习；课后练习；问题回答

序号教学单元参考学时教学内容教学要求评价方式4梁的内力图一一剪力图与弯矩图了解剪力图、弯矩图的概念及其绘制规定；通过对简单荷载作用下梁的内力图的讨论，总结出梁的内力图规律，能利用规律绘制梁的内力图，培养探究与创新精神课堂练习；课后练习；问题回答4梁的正应力及其强度条件通过实验，理解对称截面上的正应力分布规律；理解非对称截面上的正应力分布规律；了解矩形和圆形截面二次矩、抗弯截面系数，了解正应力计算公式；能运用正应力强度条件解决工程实际中基本构件的强度校核；能运用正应力强度条件解决工程实际中的截面设计和确定许用荷载课堂练习；课后练习；问题回答2梁的变形了解挠度的概念；了解简单荷载作用下梁的最大挠度所在的位置及其影响因素课堂练习；课后练习；问题回答2直梁弯曲在工程中的应用能运用直梁弯曲知识，通过案例的定性分析，初步解决工程中的实际问题，培养岗位综合职业能力；了解动荷载作用对直梁弯曲的影响课堂练习；课后练习；问题回答4受压构件的稳定性2受压构件平衡状态的稳定性通过实验演示，理解构件失稳的概念；了解受压构件平衡状态的三种情况课堂练习；课后练习；问题回答2影响受压构件稳定性的因素能运用临界力公式分析影响受压构件稳定性的因素，了解提高受压构件稳定性的措施课堂练习；课后练习；问题回答

序号教学单元参考学时教学内容教学要求评价方式2受压构件的稳定性问题分析典型工程中受压构件失稳的案例，了解受压构件稳定性问题的重要性课堂练习；课后练习；问题回答5工程中常见结构简介2平面结构的几何组成分析了解几何不变、几何可变体系的概念；了解铰接三角形规则，能运用该规则对简单的工程实例进行几何组成分析；了解静定、超静定结构的概念课堂练习；课后练习；问题回答4工程中常见静定结构简介结合工程实例，认识静定多跨梁、刚架、三铰拱、桁架的内力分布情况，了解相应的受力特征课堂练习；课后练习；问题回答2工程中常见超静定结构简介结合工程实例，认识超静定梁、刚架的内力分布情况，了解相应受力特征，能对静定结构与超静定结构进行比较课堂练习；课后练习；问题回答四、课程实施课程教学示例一：静力学基础（一）教学条件.教学设备电脑、投影仪、扩音器。.教学资源

教案，PPT课件，教学视频，图片动画。.教学耗材与工具黑板、粉笔。（二）学生必备学习用品教材、学习用笔、记录本。（三）教学方法与教学流程.引入，杂技演员头顶大缸，就像缸粘在头顶上一样，这时缸处于平衡状态。让两位同学来分析缸位置变化前后的受力，其它同学通过观察缸位置变化前后的受力总结出二力平衡公理。（时间：2分钟）.导学，课前自主学习自学教材，让学生亲身体验或观察课题内容（时间：10分钟）1.二力平衡公理答：1）缸无论出于何种位置，都受到两个力的作用，即自身的重力讨，及杂技演员头顶对他的支持力？^。2）只要保持支持力？^与重力讨在一条直线上，就能保持缸处于平衡状态，即不从演员的头上掉下来。二力杆：工程上将结构中仅受二力作用而处于平衡状态的杆件称为二力构件或二力杆。2.作用与反作用公理如图所示，火箭升空时向下喷射出强大的气流，汽艇前进时螺旋桨往后推水，二力杆：工程上将结构中仅受二力作用而处于平衡状态的杆件称为二力构件或二力杆。2.作用与反作用公理如图所示，火箭升空时向下喷射出强大的气流，汽艇前进时螺旋桨往后推水，墨鱼要前进就需要向后喷水，这都是为什么呢？因为力是物体间的相互作用，那么在甲物体对乙物体作用一个力的同时，乙物体必然也有一个反作用力作用在甲物体上。火箭靠向下喷气产生的反作用力而升空，汽艇靠向后推水产生的反作用力而前进，墨鱼靠向后喷水产生的反作用力使自身产生向前的运动。.平行四边形法则重量为W的物体，用一根绳悬挂（如图）或者用两根绳悬挂（如图），都能使物体处于平衡状态。因此，一个力FR对物体的作用，相当于两个力尸1、F2共同对物体的作用。人们把力FR称为力F1、F2的合力，而力尸1、尸2为力尸区的两个分力。.加减平衡力系公理一个平衡力系作用在物体上，对物体的运动状态是没有影响的，所以在原来作用于物体的力系中加入或减去一个平衡力系，物体的运动状态不会改变，即新力系与原来力系对物体的作用效果相同.力的可传原理

(a) 3) (c)如图所示，用同样大小的力推车和拉车，对车的运动效果是否相同？用推力F作用于小车的A点，如图所示。在力F的作用线上任取一点8，并在A、B两点上分别加上等值、反向、共线的力F2、F1(如图)，且使F1=F2=F，由于增加的F2和F1是一个平衡力系，所以图b中的三个力和图a中的一个力等效。而作用于A点的力F和F2也是一个平衡力系，把它们去掉，只剩下作用于B点的尸1(如图)，所以力F1和力尸等效。这样就把作用在A点的力F沿其作用线移到了B点。力可沿其作用线移动的性质，使得推车和拉车的效果相同。四、练一练地面上放有人、B两个箱子，A箱放在B箱的正上方，分析A、B箱子及地面的受力，请从中找出哪些力属于二力平衡，哪些力属于作用力与反作用力？甲I. G ..比rvi五、探究与感悟1、探究：利用作用与反作用公理，在练一练中能不能找出WA,WB的反作用力。如能，请试一试。2、感悟：各公理之间有无联系、如何把各公理联系在一起来理解。课程教学示例二：受力图（一）教学条件.教学设备电脑、投影仪、扩音器。.教学资源教案，PPT课件，教学视频，图片动画。.教学耗材与工具黑板、粉笔。（二）学生必备学习用品教材、学习用笔、记录本。（三）教学方法与教学流程一、引入在实际建筑工程中，通常是几个物体或构件相互联系，形成一个系统。例如板放在梁上，梁支承在柱子上，柱子支承在基础上，形成了房屋的传力系统。如何保证梁、柱、基础不破坏或发生过大的变形等，就要分别对物体进行受力分析。二、导学提纲.将研究对象从其周围的物体中分离出来。被分离出来的研究对象称为分离体（或脱离体）。在分离体上画出周围物体对它的全部作用力（包括主动力和约束力），这样的图形称为分离体图，又称受力图。.画单个物体受力图的要领：（1）明确研究对象。首先要明确画哪个物体的受力图，然后把与它相联系的一切约束（物体）去掉，将它单独画出来。（2）画出研究对象所受到的全部力，先画主动力（已知力），再画约束反力。研究对象与其他物体连接之处都有约束反力，千万不要遗漏。（3）按约束类型和约束性质确定约束反力。什么样的约束，必定产生什么样的约束反力。所以，必须清楚地掌握各种约束的性质。.物体系统的受力图画法与单个物体的受力图画法基本相同，研究时只需将物体系统看作一个整体，就像对单个物体一样。当需要画出物体系统中某一单个物体的受力图时，可把它从系统中分离出来，并需加上相应的约束反力。要注意：约束反力作为物体间的相互作用，也一定遵循作用与反作用公理。.集中荷载是指荷载作用在结构上的面积与结构的尺寸相比很小。.分布荷载是指荷载连续地作用在整个结构上或结构的一部分（不能看成集中荷载时）。.当分布荷载在各处的大小均相同时，称为均布荷载；当分布荷载在各处的大小不相同时，称为非均布荷载。.如果荷载分布在物体的体积内，称为体荷载，如重力。分布于物体表面的荷载，称为面荷载，如楼板上的荷载、挡土墙所受的土压力等。.在工程结构的计算中，往往将体荷载、面荷载简化为沿构件轴线（构件横截面形心的连线）方向的线荷载。.荷载的常用单位荷集体面荷线荷载性质中荷载荷载载载常用单位NN/m3N/m2N/mkNkN/m3kN/m2kN/m三、教师精讲1.单个物体的受力图画受力图的步骤概括如下:）明确研究对象，将其所受到的一切约束去掉，单独画出研究物体的简图。）在研究物体上画出它所受的全部主动力。）在研究物体与其他物体相接触的地方，按照约束类型和性质逐一画出相应的约束反力。例1高炉上料车如图1-24a所示。料车在钢丝绳的牵引下，沿斜面的钢轨等速提升。已知料车连同载料共重W，钢丝绳的重量略去不计，试画出料车的受力图。解：（1）取料车为研究对象，将料车从钢丝绳和钢轨的约束中分离出来。（2）作用在料车上的主动力为重量W，铅垂向下。（3）根据约束性质画约束反力。钢丝绳对料车的约束反力是FT，它通过接触点并沿绳的中心线，背离料车。光滑斜面对料车的约束反力是FNA和FNB，通过车轮的接触点A、B，垂直于钢轨（沿钢轨的法线方向），指向料车，如图所示。/zzzx/zzzzzzzzxzzzZ网 （b）例2梁AB的自重不计，其支承及受力情况如图1-26@所示，试画出梁的受力图。解：（1）以梁人8为研究对象，将其单独画出。（2）作用在梁上的主动力是已知力尸。（3）人端是固定较支座，其约束反力可用两个互相垂直的分力FAx和FAy表示；8端为可动较支座，其反力是与支承面垂直的FNB，其指向不定，因此可任意假设指向上方（或下方）。如图所示。® （b）2.简单物体系统的受力图例3梁AC和CD用较链C连接，并支承在三个支座上，A处为固定较支座，B、D处为可动较支座，受已知力F的作用，如图所示a。试画出梁AC、CD及整梁AD的受力图。（C） ⑼解：（1）取梁CD为研究对象。梁CD上受到的主动力为已知力F。D处为可动较支座，其约束反力是垂直于支承面的FND，其指向假设向上；C处为较链，其约束反力用两个互相垂直的分力FCx和FCy表示，指向不定，假设如图b所示。（2）取梁AC为研究对象。A处为固定较支座，其约束反力可用FAx和FAy表示；B处为可动较支座，其约束反力可用FNB表示；C处为较链，其约束反力用两个互相垂直的分力F'Cx和F'Cy表示。梁AC的受力图如图c所示。注意:FCx和F'Cx、FCy和F'Cy是作用力与反作用力的关系。在CD梁的受力图上已假设了FCx和FCy的指向，则在AC梁的受力图上F'Cx和F'Cy的指向应分别与FCx和FCy的指向相反，不能再另外任意假设。（3）取整梁AD为研究对象。此时，AC和CD两段梁之间的约束反力为系统内部的相互作用力，故在整梁上不必画出。因此，作用在整梁上的力有主动力F，A处固定较支座的约束反力FAx和FAy，B和D两处可动较支座的约束反力FNB和FND，其受力图如图d所示。四、练一练练习1如图所示的梯子AB重W，在C处用绳索CD拉住，A、B处分别放在光滑的墙及地面上。试画出梯子的受力图解：（1）以梯子AB为研究对象，将其单独画出。