工程力学IIIA-64学时 教学大纲

PAGEPAGE8《工程力学IIIA》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称工程力学IIIA课程编号440040022课程性质必修课课程类别学科专业基础课开课单位力学教研室授课学期第三学期学分/学时4/64课内学时64理论授课60上机学时0课内实践0实验学时4课外学时64适用专业智能制造工程是否双语否先修课程高等数学、线性代数、大学物理后续课程机械设计，毕业设计二、课程简介工程力学是工科专业的学科专业基础课，它包括静力学和材料力学，在许多工程技术领域中有着广泛的应用。其基本任务是使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动（包括平衡）的基本规律和研究方法。学会应用理论力学的理论和分析方法、解决一些简单的工程实际问题；掌握变形构件在各种变形形式下的强度、刚度及稳定性的计算原理和计算方法。通过本门课程的学习，使学生掌握物体的受力分析、熟练应用平衡方程求解平衡问题；掌握变形构件的强度、刚度和稳定性问题的分析和计算，培养学生科学的思维方式和正确的世界观以及分析工程问题和解决工程问题的能力。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.了解力学发展简史和理论力学基本任务，能够运用静力学的基本原理对各类工程结构、机械系统等进行受力分析、力系的等效简化，应用平衡条件综合分析解决刚体与刚体系统受力及平衡问题。掌握科学研究方法，具备家国情怀、创新意识和严谨的科学素养。课程目标2.了解材料力学课程任务及研究对象，领会各种基本变形的受力特点和变形特点，学会基本变形和组合变形下内力、应力、变形的计算方法，掌握杆件的强度、刚度及稳定性的基本理论。课程目标3.能够熟练地利用杆件承载能力的基本理论和强度理论，对杆件进行强度、刚度的设计计算。使学生能够建立工程结构的力学模型，并具备解决工程实际问题的能力，培养学生的工程意识和工匠精神。课程目标4.通过实验教学了解材料试验机、应变仪等设备的使用，掌握力学实验的基本原理和实验方法，学会对实验数据进行分析与处理，能够利用基本原理解释实验现象，得到合理有效的结论，具备实验操作的能力和分析问题的能力。

（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1：利用自然科学的相关理论和方法解决相关工程问题；指标点2：能够应用力学的基本原理，分析与设计、制造等有关的复杂工程问题，以获得有效结论；指标点4：能够基于科学原理并采用科学方法，针对复杂工程问题，探讨分析解决方案；指标点8：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。1-工程知识2-问题分析4-研究8-职业规范课程目标2指标点1：利用自然科学的相关理论和方法解决相关工程问题；指标点2：能够应用力学的基本原理，分析与设计、制造等有关的复杂工程问题，以获得有效结论。1-工程知识2-问题分析课程目标3指标点1：利用自然科学的相关理论和方法解决相关工程问题；指标点2：能够应用力学的基本原理，分析与设计、制造等有关的复杂工程问题，以获得有效结论；指标点4：能够基于科学原理并采用科学方法，针对复杂工程问题，探讨分析解决方案；指标点6：能够兼顾社会、健康、安全、法律及文化等工程伦理因素解决复杂工程问题，理解应承担的责任。1-工程知识2-问题分析4-研究6-工程与社会课程目标4指标点2：能够应用力学的基本原理，分析与设计、制造等有关的复杂工程问题，以获得有效结论；指标点4：能够通过构建实验系统，安全科学的开展实验，能够正确采集整理实验数据，并通过信息综合，得到合理有效的结论。2-问题分析4-研究四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元绪论、静力学（学时数：16学时）1.课程主要内容（一）绪论了解理论力学发展简史，掌握工程力学课程的学习目的、研究对象、内容和根本任务，了解我国卓越的大国工程和中国力学家的事迹。（二）静力学公理和物体的受力分析1.静力学公理2.约束和约束反力3.物体的受力分析和受力图（三）平面力系1.平面汇交力系2.平面力对点之矩平面力偶3.平面任意力系的简化4.平面任意力系的平衡条件和平衡方程5.物体系的平衡静定和超静定问题2.重点和难点教学重点：受力分析和受力图，平面力对点之矩，平面力偶，平面任意力系的平衡方程。教学难点：物体系统的平衡问题求解。3.教学方法（1）通过多媒体课件和图文视频，采用讲授法，展示理论力学发展简史，中国力学家的故事和卓越的工程案例，激发学生产生学习兴趣、厚植爱国主义情怀和民族自豪感，学习科学家勇于探索、严谨求真的精神，培养学生甘于奉献的社会责任感；（2）线下预习与课堂教学相结合，提高课堂效率，培养学生的自主学习能力；（3）通过工程案例分析，强调理论与实践相结合，培养学生的力学建模能力和工程意识；（4）通过启发教学法，培养学生独立思考和分析问题的能力，体现以学生为中心的理念，强化知识应用意识，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果通过本单元的学习，认知工程力学课程的研究对象和内容、研究方法以及学习工程力学的目的，激发学习的动力。认知各种力的性质和作用，学会受力分析方法，掌握平衡方程的建立和平衡条件的应用，解决工程实际问题，培养科学素养、逻辑思维，具备分析问题的能力。5.支撑课程目标课程目标1.第二单元杆件基本变形（学时数：40学时）1.课程主要内容（一）材料力学概述（1）材料力学的研究对象和基本任务；（2）变形固体及其基本假设；（3）外力、内力、应力、应变、变形、位移的概念。（二）轴向拉伸与压缩（1）拉伸与压缩的概念；（2）拉压杆横截面的内力；（3）拉压杆的应力；（4）材料在拉伸与压缩时的力学性能；（5）失效、许用应力与强度条件；理解胡克定律，掌握拉、压杆的变形计算。和（6）拉压杆的变形；（7）简单拉压超静定问题；（8）应力集中的概念；（9）剪切和挤压的实用计算。（三）扭转（1）扭转的概念和实例（2）受扭杆件的内力（3）纯剪切（4）圆轴扭转时的应力（5）圆轴扭转时的变形（四）平面图形的几何性质（1）静矩和形心（2）惯性矩、极惯性矩和惯性积（3）平行移轴公式（五）弯曲内力（1）弯曲的概念和实例（2）梁的计算简图（3）剪力和弯矩（4）剪力方程和弯矩方程剪力图和弯矩图（5）载荷集度、剪力和弯矩间的关系（六）弯曲应力（1）概述（2）纯弯曲时梁横截面上的正应力（3）横力弯曲时梁横截面上的正应力（4）横力弯曲时梁横截面上的切应力（5）提高弯曲强度的措施（六）弯曲变形（1）弯曲变形实例（2）梁挠曲线的近似微分方程（3）积分法求弯曲变形（4）叠加法求弯曲变形（5）简单超静定梁（6）提高弯曲刚度的一些措施2.重点和难点教学重点：基本变形的内力、应力、变形的计算，内力图的绘制，强度、刚度基本理论及分析方法。教学难点：利用微积分关系绘制剪力图和弯矩图，叠加法求弯曲变形。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，厘清静力学基本方法和基本概念，丰富教学内容，培养学生严谨治学的态度；（2）线下预习与课堂教学相结合，提高课堂效率，培养学生的自主学习能力；（3）利用学习通中的笔记签到、投票、主题讨论等互动功能，提高学生的课堂参与度，提升学习质量；（4）通过工程案例分析，强调理论与实践相结合，培养学生的力学建模能力和工程意识；（5）通过启发教学法和任务驱动法，培养学生主动探索未知，寻求解决问题方法的执着精神，激发学生内在动力，发展学生思维，体现以学生为中心的理念，强化知识应用意识，培养学生的反思能力。（6）通过实验教学法，了解实验设备的使用方法，掌握力学实验基本原理和式样方法，能够对实验数据进行处理和分析，具备实验操作的能力。4.学生学习预期成果通过本单元学习，了解杆件在基本变形下的受力特点和变形特点，学会计算各种基本变形下的内力、应力以及变形，能够解决工程结构中的强度和刚度问题。具备独立思考和解决工程实际问题的能力。5.支撑课程目标课程目标2、3、4第三单元强度理论、组合变形（学时数：8学时）1.课程主要内容（一）点的应力状态分析与强度理论（1）应力状态的概念；（2）平面应力状态分析；（3）特殊三向应力状态下的极值应力；（4）广义胡克定律；（5）强度理论。（二）组合变形（选讲）（1）组合变形概念和叠加原理；（2）轴向拉伸（压缩）与弯曲组合；（3）扭转与弯曲组合。2.重点和难点教学重点：一点应力状态的概念，平面应力状态的应力分析的解析法和图解法，三向应力状态下极值应力的计算，广义胡克定律，强度理论，组合变形下危险点的应力状态分析和计算。教学难点：主应力计算和主平面的确定；弯扭组合变形强度计算（选讲）。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，掌握运动参数之间的基本规律，丰富教学内容，提升学生逻辑思维和计算能力；（2）线下预习与课堂教学相结合，提高课堂效率，培养学生的自主学习能力；（3）利用学习通中的笔记签到、投票、主题讨论等互动功能，提高学生的课堂参与度，提升学习质量；（4）通过课堂讨论和习题练习，强化知识应用意识，培养学生解决问题的能力和反思能力。4.学生学习预期成果通过本单元学习能够描述一点的应力状态，熟知平面应力状态求解的解析法和图解法，掌握广义胡克定律，掌握复杂应力状态下四个强度理论和相当应力的计算及其强度条件公式的应用，学会用强度理论分析组合变形下的强度问题，能够解决工程实际问题。5.支撑课程目标课程目标2、3（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元绪论、静力学讲授法、案例法、启发法、线上线下混合教学课程目标11616第二单元杆件基本变形讲授法、案例法、小组任务、线上线下混合教学、实验教学课程目标2、3、44040第三单元强度理论、组合变形讲授法、案例法、讨论法、线上线下混合教学课程目标2、388合计6464五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核本门课程依据全程监控的理念进行考核，以课程目标的达成为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容。考核成绩由平时成绩和期末考试成绩构成，其中平时成绩包括作业、单元测验、课堂表现和实验等环节。平时成绩中的各项成绩均为10分制，期末考试成绩和总评成绩均为百分制。平时成绩占总评成绩的30%，期末考试成绩占总评成绩的70%。课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节考核/评价细则平时成绩30%作业、测验、实验等平时成绩可由作业（十分制）（不少于8次）、测验（十分制）（不少于2次）、课堂表现（十分制）、线上学习（十分制）和实验（十分制）等环节按比例构成，具体选择环节和构成比例由任课教师自行确定。评价细则：1.作业：单次作业满分10分，取平均值。2.测验：按评分标准打分，满分10分，取平均值。3.课堂表现：由课上互动、主题讨论、笔记签到等环节获得积分，最高者折合10分，其余按比例折合。4.线上学习：完成任务点学习，满分10分。5.实验：实验报告成绩，满分10分。期末考试70%闭卷考试（百分制）期末考试成绩是通过闭卷考试的卷面成绩给出，考核内容覆盖课程所讲全部知识点，考试题型有：单项选择题、判断题、简答题和计算题。按期末考试的标准答案和评分标准百分制评分，满分100分。（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元绪论、静力学1-1刚体受力分析及受力图1-2各种力系的简化和等效替换1-3各种力系的平衡条件和平衡方程1-4刚体和刚体系统平衡问题的求解作业、测验、期末考试课程目标1第二单元杆件基本变形2-1轴向拉伸、压缩与剪切2-2扭转2-3弯曲内力2-4弯曲应力2-4弯曲变形作业，小组任务、测验、实验、期末考试课程目标2、3、4第三单元强度理论、组合变形3-1应力和应变分析、强度理论3-2组合变形作业，测验、期末考试课程目标2、3六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材严圣平,马占国主编.《工程力学》（静力学与材料力学）.高