《工程力学》(ENGINEERING MECHANICS)教学大纲石河子大学水利建筑工程学院二0一0年六月
《工 程 力 学》 (ENGINEERING MECHANICS) 教 学 大 纲 石河子大学水利建筑工程学院 二 0 一 0 年六月
工程力学课程教学大纲课程名称：工程力学ENGINEERINGMECHANICS课程编码：Z106801总学时/总学分：72/4.5理论学时/理论学分：68/4.25实验学时/实验学分：4/0.25适用专业：工业工程开课单位：水利建筑工程学院工程力学系一、课程性质及目的1、课程性质：《材料力学》课程是土木工程、农业水利工程专业的学科基础课。一、课程性质及目的1、课程性质：课程是工业工程专业学科基础课2、课程目的：本课程主要包含“静力学”、“运动学”、“动力学”和“材料力学”四部分，“静力学”、“运动学”、“动力学”研究物体机械运动一般规律，材料力学研究物体在外力作用下的变形和失效现象。通过本门课程的学习，要求学生了解杆件的平衡、强度、刚度和稳定性问题的基本理论、掌握必要的基础知识，重点掌握进行初步的计算基本技能，从而使学生能对一些工程问题进行简单的计算，为将来学习和掌握一系列后续课程及新的科学技术打好必要的基础。二、课程内容及要求静力学第一章静力学的基本概念和受力图4学时1.章节内容及学时分配第一节刚体和力的概念第二节静力学公理第三节约束和约束反力第四节物体的受力分析和受力图2.教学要求明确本课程的研究对象和内容，以及它的地位、任务和作用。了解静力学公理，刚体和力的概念及各种常见约束的性质，对简单的物体系统，掌握取分离体并画出受力图的方法。第二章平面汇交力系2学时1.章节内容及学时分配
1 工程力学课程教学大纲 课程名称：工程力学 ENGINEERING MECHANICS 课程编码：Z106801 总学时/总学分：72/4.5 理论学时/理论学分：68/4.25 实验学时/实验学分：4/0.25 适用专业：工业工程 开课单位：水利建筑工程学院工程力学系 一、课程性质及目的 1、课程性质：《材料力学》课程是土木工程、农业水利工程专业的学科基础课。 一、课程性质及目的 1、课程性质：课程是工业工程专业学科基础课 2、课程目的：本课程主要包含“静力学”、“运动学”、“动力学”和“材料力学”四部分，“静力学”、 “运动学”、“动力学”研究物体机械运动一般规律，材料力学研究物体在外力作用下的变形和失效 现象。通过本门课程的学习，要求学生了解杆件的平衡、强度、刚度和稳定性问题的基本理论、掌 握必要的基础知识，重点掌握进行初步的计算基本技能，从而使学生能对一些工程问题进行简单的 计算，为将来学习和掌握一系列后续课程及新的科学技术打好必要的基础。 二、课程内容及要求 静力学 第一章 静力学的基本概念和受力图 4 学时 1.章节内容及学时分配 第一节 刚体和力的概念 第二节 静力学公理 第三节 约束和约束反力 第四节 物体的受力分析和受力图 2.教学要求 明确本课程的研究对象和内容，以及它的地位、任务和作用。了解静力学公理，刚体和力的概 念及各种常见约束的性质，对简单的物体系统，掌握取分离体并画出受力图的方法。 第二章 平面汇交力系 2 学时 1.章节内容及学时分配
第一节平面汇交力系合成的几何法和解析法第二节平面汇交力系平衡的几何法和解析法2.教学要求正确理解并掌握力多边形法则和力的投影的计算，能熟练求解平面汇交力系的平衡问题。第三章力矩和平面力偶系2学时1.章节内容及学时分配第一节力对点之矩第二节平面力偶理论2.教学要求正确理解力矩和力偶矩基本概念及其性质，能正确理解并掌握力对点之矩。第四章平面一般力系6学时1.章节内容及学时分配第一节力线平移定理第二节平面一般力系向一点的简化第三节平面一般力系简化的最后结果第四节平面一般力系的平衡第五节静定和静不定问题第六节刚体系统的平衡2.教学要求理解各种类型力系的简化方法、简化结果，能正确计算主矢和主矩，能应用各种力系的平衡条件和平衡方程求解单个物体和简单物体系统的平衡问题。对平面一般力系的平衡问题，能正确地选取分离体和应用各种形式的平衡方程求解。第五章摩擦2学时1.章节内容及学时分配第一节滑动摩擦力第二节摩擦角与自锁现象第三节考虑摩擦时的平衡问题2.教学要求理解滑动摩擦力和摩擦角的概念和性质，掌握解决考虑摩擦时的平衡问题的方法。运动学和动力学2
2 第一节 平面汇交力系合成的几何法和解析法 第二节 平面汇交力系平衡的几何法和解析法 2.教学要求 正确理解并掌握力多边形法则和力的投影的计算，能熟练求解平面汇交力系的平衡问题。 第三章 力矩和平面力偶系 2 学时 1.章节内容及学时分配 第一节 力对点之矩 第二节 平面力偶理论 2.教学要求 正确理解力矩和力偶矩基本概念及其性质，能正确理解并掌握力对点之矩。 第四章 平面一般力系 6 学时 1.章节内容及学时分配 第一节 力线平移定理 第二节 平面一般力系向一点的简化 第三节 平面一般力系简化的最后结果 第四节 平面一般力系的平衡 第五节 静定和静不定问题 第六节 刚体系统的平衡 2.教学要求 理解各种类型力系的简化方法、简化结果，能正确计算主矢和主矩，能应用各种力系的平衡条 件和平衡方程求解单个物体和简单物体系统的平衡问题。对平面一般力系的平衡问题，能正确地选 取分离体和应用各种形式的平衡方程求解。 第五章 摩擦 2 学时 1.章节内容及学时分配 第一节 滑动摩擦力 第二节 摩擦角与自锁现象 第三节 考虑摩擦时的平衡问题 2.教学要求 理解滑动摩擦力和摩擦角的概念和性质，掌握解决考虑摩擦时的平衡问题的方法。 运动学和动力学
第一章点的运动2学时1.章节内容及学时分配第一节点的直线运动第二节点的平面曲线运动2.教学要求理解分析点的运动的方法。第二章刚体基本运动J2学时1.章节内容及学时分配第一节刚体的平行移动第二节刚体绕固定轴的转动第三节转动刚体内各点的速度和加速度2.教学要求理解平移和定轴转动刚体定义，掌握运动特点和转动刚体内各点的速度和加速度计算。第三章点的复合运动J2学时1.章节内容及学时分配第一节绝对运动、相对运动和牵连运动第二节点的速度合成定理2.教学要求理解并掌握点的复合运动概念，掌握动点和动系的选取方法和点的速度合成定理的应用。第四章刚体的平面运动4学时1.章节内容及学时分配第一节刚体的平面运动概述和运动分解第二节求平面图形上各点速度2.教学要求理解平面运动概念，掌握平面运动分解理论以及求任意点速度的三种方法。第五章质点运动微分方程2学时1.章节内容及学时分配第一节动力学基本定律第二节质点运动微分方程2.教学要求3
3 第一章 点的运动 2 学时 1.章节内容及学时分配 第一节 点的直线运动 第二节 点的平面曲线运动 2.教学要求 理解分析点的运动的方法。 第二章 刚体基本运动 2 学时 1.章节内容及学时分配 第一节 刚体的平行移动 第二节 刚体绕固定轴的转动 第三节 转动刚体内各点的速度和加速度 2.教学要求 理解平移和定轴转动刚体定义，掌握运动特点和转动刚体内各点的速度和加速度计算。 第三章 点的复合运动 2 学时 1.章节内容及学时分配 第一节 绝对运动、相对运动和牵连运动 第二节 点的速度合成定理 2.教学要求 理解并掌握点的复合运动概念，掌握动点和动系的选取方法和点的速度合成定理的应用。 第四章 刚体的平面运动 4 学时 1.章节内容及学时分配 第一节 刚体的平面运动概述和运动分解 第二节 求平面图形上各点速度 2.教学要求 理解平面运动概念，掌握平面运动分解理论以及求任意点速度的三种方法。 第五章 质点运动微分方程 2 学时 1.章节内容及学时分配 第一节 动力学基本定律 第二节 质点运动微分方程 2.教学要求
理解质点第二类问题的求解，掌握质点运动基本方程和微分方程以及求解第一类问题。第六章刚体绕定轴的转动微分方程2学时1.章节内容及学时分配第一节刚体绕定轴的转动微分方程第二节刚体对转轴的转动惯量2.教学要求理解刚体绕定轴的转动微分方程的推导，掌握刚体对转轴的转动惯量和转动微分方程的应用。第七章12学时达朗贝尔原理1.章节内容及学时分配第一节惯性力和质点的达朗贝尔原理第二节质点系的达朗贝尔原理第三节刚体惯性力的简化2.教学要求理解惯性力的概念，掌握刚体惯性力的简化和达朗贝尔原理及其应用。第八章动能定理4学时1.章节内容及学时分配第一节力之功第二节质点的动能定理第三节质点系的动能定理第三节古功率和功率方程2.教学要求理解功、动能和功率的概念，掌握功和动能的计算以及质点系的动能定理的应用。2学时第九章动量定理1.章节内容及学时分配第一节动量定理第二节质心运动定理2.教学要求理解质心的概念，掌握质点系动量的计算、动量定理和质心运动定理以及守恒定理。材料力学引言2学时4
4 理解质点第二类问题的求解，掌握质点运动基本方程和微分方程以及求解第一类问题。 第六章 刚体绕定轴的转动微分方程 2 学时 1.章节内容及学时分配 第一节 刚体绕定轴的转动微分方程 第二节 刚体对转轴的转动惯量 2.教学要求 理解刚体绕定轴的转动微分方程的推导，掌握刚体对转轴的转动惯量和转动微分方程的应用。 第七章 达朗贝尔原理 2 学时 1.章节内容及学时分配 第一节 惯性力和质点的达朗贝尔原理 第二节 质点系的达朗贝尔原理 第三节 刚体惯性力的简化 2.教学要求 理解惯性力的概念，掌握刚体惯性力的简化和达朗贝尔原理及其应用。 第八章 动能定理 4 学时 1.章节内容及学时分配 第一节 力之功 第二节 质点的动能定理 第三节 质点系的动能定理 第三节 功率和功率方程 2.教学要求 理解功、动能和功率的概念，掌握功和动能的计算以及质点系的动能定理的应用。 第九章 动量定理 2 学时 1.章节内容及学时分配 第一节 动量定理 第二节 质心运动定理 2.教学要求 理解质心的概念，掌握质点系动量的计算、动量定理和质心运动定理以及守恒定理。 材料力学 引言 2 学时
1.材料力学的任务、研究对象2.基本假设3.杆件变形的基本形式。第一章轴向拉伸与压缩8学时1、章节内容及学时分配第一节轴向拉伸与压缩内力第二节拉（压）杆横截面上的应力第三节轴向拉（压）时的变形第四节材料在拉（压）时的力学性质第五节拉（压）杆的强度计算2、教学要求使学生主要掌握轴向拉、压变形的横截面内力、应力、位移、变形和应变的概念及计算方法；掌握材料的拉、压力学性能，了解测试方法：掌握单向拉压的胡克定律：掌握强度条件的概念，会进行拉压强度计算：了解应力集中的概念。实验：测试低碳钢、铸铁的拉、压和剪切力学性能。第二章剪切2学时1、章节内容及学时分配剪切、挤压的概念和实用计算2、教学要求掌握剪切、挤压的概念和实用计算第三章扭转6学时1、章节内容及学时分配第一节扭转的概念和实例第二节扭转时的内力第三节薄壁圆筒的扭转第四节圆轴扭转时的应力和变形第五节圆轴扭转时的强度和刚度计算2、教学要求使学生了解实心圆轴承受扭转变形时的受力及变形特点，掌握纯剪切概念，剪切胡克定律，切应力互等定理，掌握实心圆轴扭转的内力，应力和变形及应用强度和刚度条件进行强度和刚度计算。5
5 1．材料力学的任务、研究对象 2．基本假设 3．杆件变形的基本形式。 第一章 轴向拉伸与压缩 8 学时 1、章节内容及学时分配 第一节 轴向拉伸与压缩内力 第二节 拉（压）杆横截面上的应力 第三节 轴向拉（压）时的变形 第四节 材料在拉（压）时的力学性质 第五节 拉（压）杆的强度计算 2、教学要求 使学生主要掌握轴向拉、压变形的横截面内力、应力、位移、变形和应变的概念及计算方法； 掌握材料的拉、压力学性能，了解测试方法；掌握单向拉压的胡克定律；掌握强度条件的概念，会 进行拉压强度计算；了解应力集中的概念。 实验：测试低碳钢、铸铁的拉、压和剪切力学性能。 第二章 剪切 2 学时 1、章节内容及学时分配 剪切、挤压的概念和实用计算 2、教学要求 掌握剪切、挤压的概念和实用计算 第三章 扭转 6 学时 1、章节内容及学时分配 第一节 扭转的概念和实例 第二节 扭转时的内力 第三节 薄壁圆筒的扭转 第四节 圆轴扭转时的应力和变形 第五节 圆轴扭转时的强度和刚度计算 2、教学要求 使学生了解实心圆轴承受扭转变形时的受力及变形特点，掌握纯剪切概念，剪切胡克定律，切 应力互等定理，掌握实心圆轴扭转的内力，应力和变形及应用强度和刚度条件进行强度和刚度计算
实验：实心圆轴扭转实验第四章弯曲内力6学时1、章节内容及学时分配第一节弯曲的概念和实例第二节剪力和弯矩第三节剪力图和弯矩图第四节载荷集度、剪力和弯矩间的关系2、教学要求使学生熟练掌握梁上任意截面内力的计算及绘制内力图，能够用简便方法列出剪力方程，弯矩方程，画出内力图；熟练掌握利用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系画出内力图。掌握简单平面刚架的弯矩图的画法。第五章弯曲应力2 学时1、章节内容及学时分配第一节梁弯曲时的正应力第二节惯性矩的计算第三节梁弯曲时的强度第四节提高弯曲强度的措施2、教学要求使学生了解纯弯曲时梁横截面上正应力公式的推导过程、正应力分布规律，横力弯曲时横截面上正应力计算，掌握弯曲正应力强度条件：掌握提高弯曲强度的一些主要措施。2学时第六章弯曲变形1、章节内容及学时分配第一节工程中的弯曲变形问题第二节挠曲线的微分方程第三节用积分法求弯曲变形第四节用叠加法求弯曲变形第五节梁的刚度校核第六节静不定梁2、教学要求使学生掌握弯曲变形有关概念，包括挠度、转角、挠曲线的微分方程及确定积分常数的支座条6
6 实验：实心圆轴扭转实验 第四章 弯曲内力 6 学时 1、章节内容及学时分配 第一节 弯曲的概念和实例 第二节 剪力和弯矩 第三节 剪力图和弯矩图 第四节 载荷集度、剪力和弯矩间的关系 2、教学要求 使学生熟练掌握梁上任意截面内力的计算及绘制内力图，能够用简便方法列出剪力方程，弯矩 方程，画出内力图；熟练掌握利用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系画出内力图。掌握简单平面 刚架的弯矩图的画法。 第五章 弯曲应力 2 学时 1、章节内容及学时分配 第一节 梁弯曲时的正应力 第二节 惯性矩的计算 第三节 梁弯曲时的强度 第四节 提高弯曲强度的措施 2、教学要求 使学生了解纯弯曲时梁横截面上正应力公式的推导过程、正应力分布规律，横力弯曲时横截面 上正应力计算，掌握弯曲正应力强度条件；掌握提高弯曲强度的一些主要措施。 第六章 弯曲变形 2 学时 1、章节内容及学时分配 第一节 工程中的弯曲变形问题 第二节 挠曲线的微分方程 第三节 用积分法求弯曲变形 第四节 用叠加法求弯曲变形 第五节 梁的刚度校核 第六节 静不定梁 2、教学要求 使学生掌握弯曲变形有关概念，包括挠度、转角、挠曲线的微分方程及确定积分常数的支座条
件、连续性条件，掌握用积分法和叠加法求弯曲变形。了解静不定梁的解题思路。2 学时第七章应力状态理论和强度理论1、章节内容及学时分配第一节应力状态概述第二节平面应力状态第三节空间应力状态第四节材料的破坏形式第五节强度理论2、教学要求这是本课程的难点。使学生掌握应力状态的分析、构件危险应力的确定和四大强度理论的应用。要求很好掌握平面应力状态下的应力分析方法一一解析法和图解法；理解和掌握常用强度理论及其应用。2 学时第八章组合变形构件的强度1、章节内容及学时分配第一节组合变形和叠加原理第二节弯曲与拉伸（或压缩）的组合第三节扭转与弯曲的组合2、教学要求使学生能根据外力的受力特点，判定组合变形的类型，掌握构件在产生组合变形时的应力分析和强度计算方法。能根据危险点的应力状态及材料的性质，正确的选用强度理论解决组合变形下构件的强度计算。第九章压杆稳定2 学时1、章节内容及学时分配第一节压杆稳定的概念第二节细长压杆的临界力第三节欧拉公式的适用范围和中、小柔度杆的临界应力第四节压杆的稳定计算第五节提高压杆稳定性的措施2、教学要求使学生理解和掌握稳定性概念、轴向受压杆的临界力与临界应力、压杆的柔度的概念：掌握不7
7 件、连续性条件，掌握用积分法和叠加法求弯曲变形。了解静不定梁的解题思路。 第七章 应力状态理论和强度理论 2 学时 1、章节内容及学时分配 第一节 应力状态概述 第二节 平面应力状态 第三节 空间应力状态 第四节 材料的破坏形式 第五节 强度理论 2、教学要求 这是本课程的难点。使学生掌握应力状态的分析、构件危险应力的确定和四大强度理论的应用。 要求很好掌握平面应力状态下的应力分析方法——解析法和图解法；理解和掌握常用强度理论及其 应用。 第八章 组合变形构件的强度 2 学时 1、章节内容及学时分配 第一节 组合变形和叠加原理 第二节 弯曲与拉伸（或压缩）的组合 第三节 扭转与弯曲的组合 2、教学要求 使学生能根据外力的受力特点，判定组合变形的类型，掌握构件在产生组合变形时的应力分析 和强度计算方法。能根据危险点的应力状态及材料的性质，正确的选用强度理论解决组合变形下构 件的强度计算。 第九章 压杆稳定 2 学时 1、章节内容及学时分配 第一节 压杆稳定的概念 第二节 细长压杆的临界力 第三节 欧拉公式的适用范围和中、小柔度杆的临界应力 第四节 压杆的稳定计算 第五节 提高压杆稳定性的措施 2、教学要求 使学生理解和掌握稳定性概念、轴向受压杆的临界力与临界应力、压杆的柔度的概念；掌握不
司柔度压杆的临界力计算：掌握压杆稳定性计算。本课程课堂讲授72学时，以学生为中心，采用启发式，讨论式等教学方法，注意调动学生的学习主动性和积极性，通过列举一些工程实例，适时反映本学科发展的状态，特别是将本学科的科研成果引入课堂，培养学生的逻辑思维能力，准确分析解决问题能力和创新能力。主要采用传统教学与多媒体教学相结合的教学手段，理论与实验相结合。材料力学课程内容较杂，公式较多，需要大量的练习。分析思考题和习题是引导学生主动探索，理解与掌握知识，掌握计算方法和技巧，培养运用知识解决问题的能力的重要环节。因此在各章的课后都有习题作业，教师认真批阅，评出成绩记入平时成绩之中，并在课堂上对作业进行讲评。教师通过讲评作业，肯定学生的知识，能力诸方面的进步，指出学习中存在问题，并提出希望与要求，引导学生端正学习态度，掌握正确的学习方法。由于书后的习题较多，有些题目比较难，作业分两部分留，一部分是按“基本要求”达到的水平，要求必做，必交的，另一部分类同题或较难题留给学有余力的同学选做。三、参考教材授课采用的教材：工程力学北京科技大学东北大学编高等教育出版社，2007参考书目：1．工程力学：静力学与材料力学单辉祖，谢传锋编高等教育出版社，20042.工程力学（1）范钦珊，王琪主编高等教育出版社，20023.工程力学(2）范钦珊，王琪主编高等教育出版社，20024.工程力学梅凤翔主编高等教育出版社，20035.工程力学规范化练习冯立富，刘协会主编西安交通大学出版社，20036.工程力学理论与习题：静力学和动力学：英文影印版，第5版（美)尼尔森(Nelson，E.W.），（美)贝斯特(Best，C.L.），（美)麦克林(Mclean，W.G.）著清华大学出版社，20037．工程力学要点与解题冯立富，李颖，岳成章编著西安交通大学出版社，2007四、学习要求：本课程采用理论授课为主，黑板教学、多媒体课件结合《工程力学》精品课程网站、大学网络教学平台进行在线学习的计算机辅助教学的形式。学习本课程时要运用高等数学、物理等先修课程的知识，学生应根据内容进行必要复习。学生课后应按时完成各章节布置的习题，注意解题思路与分析方法，并及时进行小结和复习，使所学知识系统结构明晰、脉络连贯，逐步培养独立思维，研究分析问题的能力，努力将所学的知识用于解决各种工程实际问题的能力。8
8 同柔度压杆的临界力计算；掌握压杆稳定性计算。 本课程课堂讲授 72 学时，以学生为中心，采用启发式，讨论式等教学方法，注意调动学生的学 习主动性和积极性，通过列举一些工程实例，适时反映本学科发展的状态，特别是将本学科的科研 成果引入课堂，培养学生的逻辑思维能力，准确分析解决问题能力和创新能力。主要采用传统教学 与多媒体教学相结合的教学手段，理论与实验相结合。材料力学课程内容较杂，公式较多，需要大 量的练习。分析思考题和习题是引导学生主动探索，理解与掌握知识，掌握计算方法和技巧，培养 运用知识解决问题的能力的重要环节。因此在各章的课后都有习题作业，教师认真批阅，评出成绩， 记入平时成绩之中，并在课堂上对作业进行讲评。教师通过讲评作业，肯定学生的知识，能力诸方 面的进步，指出学习中存在问题，并提出希望与要求，引导学生端正学习态度，掌握正确的学习方 法。由于书后的习题较多，有些题目比较难，作业分两部分留，一部分是按“基本要求”达到的水 平，要求必做，必交的，另一部分类同题或较难题留给学有余力的同学选做。 三、参考教材 授课采用的教材： 工程力学 北京科技大学 东北大学编 高等教育出版社，2007 参考书目： 1. 工程力学：静力学与材料力学 单辉祖,谢传锋编 高等教育出版社，2004 2. 工程力学(1) 范钦珊, 王琪主编 高等教育出版社，2002 3. 工程力学(2) 范钦珊, 王琪主编 高等教育出版社，2002 4. 工程力学 梅凤翔主编 高等教育出版社，2003 5. 工程力学规范化练习 冯立富, 刘协会主编 西安交通大学出版社，2003 6. 工程力学理论与习题：静力学和动力学：英文影印版．第 5 版(美)尼尔森(Nelson, E.W.), (美) 贝斯特(Best, C.L.), (美)麦克林(Mclean, W.G.)著 清华大学出版社，2003 7. 工程力学要点与解题 冯立富, 李颖, 岳成章编著 西安交通大学出版社，2007 四、学习要求： 本课程采用理论授课为主，黑板教学、多媒体课件结合《工程力学》精品课程网站、大学网络 教学平台进行在线学习的计算机辅助教学的形式。 学习本课程时要运用高等数学、物理等先修课程的知识，学生应根据内容进行必要复习。学生 课后应按时完成各章节布置的习题，注意解题思路与分析方法，并及时进行小结和复习，使所学知 识系统结构明晰、脉络连贯，逐步培养独立思维，研究分析问题的能力，努力将所学的知识用于解 决各种工程实际问题的能力
五、成绩评定方式：课程考核须覆盖教学内容的80%以上，考核必须突出重点和难点教学内容。考核方式主要是笔试，闭卷，采用百分制计分，成绩构成：平时成绩30%6（包括考勤、课堂讨论、平时作业、课程论文）、实验5%、笔试65%。大纲制定者：许政大纲审定者：闫琴制定时间：2010年6月18日9
9 五、成绩评定方式： 课程考核须覆盖教学内容的 80%以上，考核必须突出重点和难点教学内容。 考核方式主要是笔试，闭卷，采用百分制计分， 成绩构成：平时成绩 30% （包括考勤、课堂讨论、平时作业、课程论文）、实验 5% 、笔试 65%。 大纲制定者：许政 大纲审定者：闫琴 制定时间： 2010 年 6 月 18 日