教师教案 (2020一2021学年第一学期) 课程名称：工程力学 授课学时：48学时 授课班级：2019级 任课教师：谢晓梅 教师职称：副教授 教师所在学院：航空航天学院 电子科技大学教务处
教 师 教 案 （2020 — 2021 学年 第 一 学期) 课 程 名 称：工程力学 授 课 学 时：48 学时 授 课 班 级：2019 级 任 课 教 师：谢晓梅 教 师 职 称：副教授 教师所在学院：航空航天学院 电子科技大学教务处
课程名称 工程力学 授课 班级 2019级 专业 航空航天工程 课程代码 F1000430.02 修课 50 人数 基础通识类()；核心通识类( );交叉通识类( );学科通识类() 课程类别 学科基础课（√）：学科拓展课()；专业核心课()；个性化课程( 理论课（√）：实践课() 课堂讲授为主(V)；实验为主()： 授课方式 是否采用多 自学为主()：专题讨论为主()： 媒体授课 是 其他： 考试(V)考查() 考核方式及 成绩构成及比例：平时作业(15%)+随堂测验（5%) 是否采用双 成绩构成 +课堂表现(5%)+课程设计(15%)+中期考试 语教学 是 (10%)+期末考试(50%) 学时分配 讲授48学时；实验学时；上机学时；小班研讨0学时；课程设计0学 时 教材 名称 作者 出版社及出版时间 Statics R.C.Hibbeler 机械工业出版社，影印版，原书第12 版，2014.1. Dynamics R.C.Hibbeler 机械工业出版社，影印版，原书第12 版，2014.1 理论力学 哈尔滨工业大学 理论力学教研室 编 高等教育出版社，第八版，2016 理论力学 武清玺，徐鉴编 高等教育出版社，第三版，2016 贾启芬，刘习军 参考书目 理论力学 机械工业出版社，第四版，2016 An introduction Chen Guang,Yap Fook Fah Thomson Learning,Third Edition,2003 to planar dynamics Engineering A.Pytel, J. Cengage Learning,Third Edition,2010 mechanics-Statics Kiusalaas Engineering A. Pytel, J Kiusalaas, Cengage Learning,Third Edition,2010 mechanics-Dyna mics Sharma 授课时间 第1周一第16周
课程名称 工程力学 授课 专业 航空航天工程 班级 2019 级 课程代码 F1000430.02 修课 人数 50 课程类别 基础通识类( )；核心通识类( )；交叉通识类( )；学科通识类（ ） 学科基础课（ √ ）；学科拓展课（ ）；专业核心课（ ）；个性化课程( ) 理论课( √ )；实践课( ) 授课方式 课堂讲授为主（ √ ）；实验为主（ ）； 自学为主（ ）；专题讨论为主（ ）； 其他： 是否采用多 媒体授课 是 考核方式及 成绩构成 考 试( √ )考 查( ) 成绩构成及比例：平时作业（15%）+ 随堂测验（5%） + 课堂表现（5%）+ 课程设计（15%）+ 中期考试 （10%）+ 期末考试（50%） 是否采用双 语教学 是 学时分配 讲授 48 学时；实验 学时；上机 学时；小班研讨 0 学时；课程设计 0 学 时 教材 名称 作者 出版社及出版时间 参 考书 目 Statics Dynamics 理论力学 理论力学 理论力学 An introduction to planar dynamics Engineering mechanics-Statics Engineering mechanics-Dyna mics R.C. Hibbeler R.C. Hibbeler 哈尔滨工业大学 理论力学教研室 编 武清玺，徐鉴编 贾启芬，刘习军 编 Chen Guang, Yap Fook Fah A. Pytel, J. Kiusalaas A. Pytel, J. Kiusalaas, I. Sharma 机械工业出版社，影印版，原书第 12 版，2014.1. 机械工业出版社，影印版，原书第 12 版，2014.1 高等教育出版社，第八版，2016 高等教育出版社，第三版，2016 机械工业出版社，第四版，2016 Thomson Learning, Third Edition, 2003 Cengage Learning, Third Edition, 2010 Cengage Learning, Third Edition, 2010 授课时间 第 1 周——第 16 周
Statics Introduction 一、教学内容及要求 教学内容（2学时)： What is Mechanics? What is Engineering Mechanics? Why to study? What to study? How do we learn this course well? Textbook and Reference About Bilingual Teaching 教学要求： To understand history of mechanics; To understand relationship between mechanics and engineering; To understand objective,contents of this course. 二、教学重点、难点及解决办法 教学重点和难点是让学生了解为什么要学习这门课程？这门课程学习什 么？这门课程如何学习？通过课堂介绍力学发展史，力学在工程中的应用，工程 力学的研究内容和方法，使学生了解本课程的内涵和概貌，学习内容、学习方法。 三、教学设计 开篇从什么是力学导入到力学的发展史、力学在工程中的应用，从而让学生 了解学习力学的重要性，在此基础上介绍本课程的学习内容、学习方法、考核方 式、学习资源。在讲授力学发展的历史脉络过程中，介绍涌现出的国内外标志性 人物（亚里士多德、伽利略、牛顿、欧拉、拉格朗日、冯·卡门、钱学森、钱伟 长、郭永怀、周培源等)，推荐一些有关力学史发展的课外阅读资料；在介绍力 学在工程中的应用时，结合本专业的特点，通过我国探月工程、北斗导航、导弹 等航空航天领域取得的重大突破来激发学生对本课程的学习兴趣。 四、作业 自学第一章 五、参考资料 [1]Statics(静力学).R.C.Hibbeler.机械工业出版社，影印版，第十二版， 2014. [2]Dynamics(动力学).R.C.Hibbeler.机械工业出版社，影印版，第十二
Statics Introduction 一、教学内容及要求 教学内容（2 学时）： What is Mechanics? What is Engineering Mechanics? Why to study? What to study? How do we learn this course well? Textbook and Reference About Bilingual Teaching 教学要求： To understand history of mechanics; To understand relationship between mechanics and engineering; To understand objective, contents of this course. 二、教学重点、难点及解决办法 教学重点和难点是让学生了解为什么要学习这门课程？这门课程学习什 么？这门课程如何学习？通过课堂介绍力学发展史，力学在工程中的应用，工程 力学的研究内容和方法，使学生了解本课程的内涵和概貌，学习内容、学习方法。 三、教学设计 开篇从什么是力学导入到力学的发展史、力学在工程中的应用，从而让学生 了解学习力学的重要性，在此基础上介绍本课程的学习内容、学习方法、考核方 式、学习资源。在讲授力学发展的历史脉络过程中，介绍涌现出的国内外标志性 人物（亚里士多德、伽利略、牛顿、欧拉、拉格朗日、冯·卡门、钱学森、钱伟 长、郭永怀、周培源等），推荐一些有关力学史发展的课外阅读资料；在介绍力 学在工程中的应用时，结合本专业的特点，通过我国探月工程、北斗导航、导弹 等航空航天领域取得的重大突破来激发学生对本课程的学习兴趣。 四、作业 自学第一章 五、参考资料 [1] Statics（静力学）. R.C. Hibbeler. 机械工业出版社，影印版，第十二版， 2014.[2] Dynamics（动力学）. R.C. Hibbeler. 机械工业出版社，影印版，第十二
版，2014 六、教学后记 通过绪论部分的讲解和学习，学生通对力学发展史，力学在工程（特别是航 空航天工程中)应用及本专业中有待进一步研究的力学问题的学习，让学生体会 到科学家用于探索真理的精神，为祖国当前在航空航天领域中彰显的科技实力感 到自豪，增强学生的民族自豪感，同时也激发学生的学习兴趣。 本章内容整合到《工程力学》概论一节中，要求学生课后自学。但从作业情 况来看，较多的学生对单位换算及指数表达方式存在问题，特别是对Prefiⅸ不理 解。在第二章上课前，对出错较多的问题进行讲解。 Chapter 1 General Principles 一、教学内容及要求 教学内容(0学时)： 1.1 Mechanics 1.2 Units of Measurement 1.3 The international System of Units 1.4 Numerical Calculation 1.5General Procedure for Analysis 教学要求： To provide an introduction to the basic quantities and idealizations of mechanics. To give a statement of Newton's Laws of Motion and Gravitation To review the principles for applying the SI system of units To examine the standard procedures for performing numerical calculations To present a general guide for solving problems. 二、教学重点、难点及解决办法 Mechanics,units,numerical calculation and general procedure for analysis. Explain what is mechanics,statics,kinematics and kinetics.Work with one types of units.Round the final answer appropriately.Apply problem-solving strategies. 三、教学设计 本章主要采用课下自学，课上练习的方式进行。通过本章的学习，建议学生 了解以下两点： 1.The language of engineering mechanics is mathematics.Consequently, make sure you review/re-read the necessary mathematical notation/concepts as they arise in your mechanics course(trying to review all of the necessary mathematics at once is not recommended-there's just too much to digest at one time).You should aim to achieve fluency in basic mathematical techniques/notation so that your learning of mechanics is not distracted by trying to remember things which your instructor assumes you know e.g.,how to solve linear systems of algebraic equations
版，2014 六、教学后记 通过绪论部分的讲解和学习，学生通对力学发展史，力学在工程（特别是航 空航天工程中）应用及本专业中有待进一步研究的力学问题的学习，让学生体会 到科学家用于探索真理的精神，为祖国当前在航空航天领域中彰显的科技实力感 到自豪，增强学生的民族自豪感，同时也激发学生的学习兴趣。 本章内容整合到《工程力学》概论一节中，要求学生课后自学。但从作业情 况来看，较多的学生对单位换算及指数表达方式存在问题，特别是对 Prefix 不理 解。在第二章上课前，对出错较多的问题进行讲解。 Chapter 1 General Principles 一、教学内容及要求 教学内容（0 学时）： 1.1 Mechanics 1.2 Units of Measurement 1.3 The international System of Units 1.4 Numerical Calculation 1.5General Procedure for Analysis 教学要求： To provide an introduction to the basic quantities and idealizations of mechanics. To give a statement of Newton’s Laws of Motion and Gravitation To review the principles for applying the SI system of units To examine the standard procedures for performing numerical calculations. To present a general guide for solving problems. 二、教学重点、难点及解决办法 Mechanics, units, numerical calculation and general procedure for analysis. Explain what is mechanics, statics, kinematics and kinetics. Work with one types of units. Round the final answer appropriately. Apply problem-solving strategies. 三、教学设计 本章主要采用课下自学，课上练习的方式进行。通过本章的学习，建议学生 了解以下两点： 1. The language of engineering mechanics is mathematics. Consequently, make sure you review/re-read the necessary mathematical notation/concepts as they arise in your mechanics course (trying to review all of the necessary mathematics at once is not recommended—there’s just too much to digest at one time). You should aim to achieve fluency in basic mathematical techniques/notation so that your learning of mechanics is not distracted by trying to remember things which your instructor assumes you know e.g., how to solve linear systems of algebraic equations
how to perform basic vector algebra,differentiation and integration etc. 2.Remember that in solving problems from engineering mechanics you are solving real practical problems and producing real data with physical significance. Thus,you are responsible for making sure your results are correct,consistent and well-presented.Get into the habit of doing this now so that it will become second nature by the time you graduate.In the world of professional engineering you have a responsibility to your profession and to the many people that will use the product you will help to design,manufacture or implement. 四、作业 P16:1-6 Review questions:True or False? 1.The subject called Statics studies only bodies which are at rest. 2.A particle has a mass but negligible shape/size. 3.A rigid body has a mass but negligible shape/size. 4.Newton's three laws of motion can be proved mathematically 5.Weight is a property of matter that does not change from one location to another. 6.In the SI system of units,the newton is a derived unit. 7.When performing numerical calculations,the final answer should be reported to three significant figures. 8.In an equation it's permitted to have different terms expressed in different units.This is referred to as dimensionally inhomogeneous. Answers:1.F;2.T,3.F;4.F;5.F;6.T;7.T;8.F. 五、参考资料 Statics.R.C.Hibbeler.机械工业出版社，影印版，原书第12版，2014.01 六、教学后记 本章的基本原理是学生在先修课程中已经学习过和接触过，因此本章采用自 学的方式进行。学生结合课件及本章思考题进行学习和总结，在一定程度上培养 学生自主学习能力。 Chapter 2 Force vector 一、教学内容及要求 教学内容(2学时)： 2.1 Scalars and Vectors(标量和矢量) 2.2 Vector Operations(矢量运算) 2.3 Vector addition of forces(力的矢量合成) 2.4 Addition of a system of coplanar forces(平面力系的合成) 2.5 Cartesian vectors(笛卡尔矢量) 2.6 Addition of Cartesian vectors(笛卡尔矢量的合成)
how to perform basic vector algebra, differentiation and integration etc. 2. Remember that in solving problems from engineering mechanics you are solving real practical problems and producing real data with physical significance. Thus, you are responsible for making sure your results are correct, consistent and well-presented. Get into the habit of doing this now so that it will become second nature by the time you graduate. In the world of professional engineering you have a responsibility to your profession and to the many people that will use the product you will help to design, manufacture or implement. 四、作业 P16：1-6 Review questions: True or False? 1. The subject called Statics studies only bodies which are at rest. 2. A particle has a mass but negligible shape/size. 3. A rigid body has a mass but negligible shape/size. 4. Newton’s three laws of motion can be proved mathematically. 5. Weight is a property of matter that does not change from one location to another. 6. In the SI system of units, the newton is a derived unit. 7. When performing numerical calculations, the final answer should be reported to three significant figures. 8. In an equation it’s permitted to have different terms expressed in different units. This is referred to as dimensionally inhomogeneous. Answers: 1. F; 2. T; 3. F; 4. F; 5. F; 6. T; 7. T; 8. F. 五、参考资料 Statics. R.C. Hibbeler. 机械工业出版社，影印版，原书第 12 版，2014.01. 六、教学后记 本章的基本原理是学生在先修课程中已经学习过和接触过，因此本章采用自 学的方式进行。学生结合课件及本章思考题进行学习和总结，在一定程度上培养 学生自主学习能力。 Chapter 2 Force vector 一、教学内容及要求 教学内容（2 学时）： 2.1 Scalars and Vectors（标量和矢量） 2.2 Vector Operations（矢量运算） 2.3 Vector addition of forces（力的矢量合成） 2.4 Addition of a system of coplanar forces（平面力系的合成） 2.5 Cartesian vectors（笛卡尔矢量） 2.6 Addition of Cartesian vectors（笛卡尔矢量的合成）
2.7 Position vectors(位置矢量) 2.8 Force vector directed along a line(沿直线方向的力矢量) 2.9 Dot product(叉乘) 教学要求： In this chapter we define scalars,vectors and vector operations and use them to analyze forces acting on objects. To show how to add forces and resolve them into components using the Parallelogram law. To express force and position in Cartesian vector form and explain how to determine the vector's magnitude and direction. To introduce the dot product in order to determine the angle between two vectors of the projection of one vector onto another. 掌握力矢的基本概念及力合成的平行四边形法则，熟练计算力在坐标轴上的 投影、位置矢量和空间力矢量的笛卡尔坐标表达式，能够应用矢量点乘计算力矢 向空间给定方向的投影。 二、教学重点、难点及解决办法 2.1~2.4 Force vectors,vector operations addition coplanar forces------a) Resolve a 2-D vector into components.b)Add 2-D vectors using Cartesian vector notations 2.5~2.6 Cartesian vectors and their addition and subtraction------a)Represent a 3-D vector in a Cartesian coordinate system.b)Find the magnitude and coordinate angles of a 3-D vector.c)Add vectors (forces)in 3-D space 2.7~2.8 Position vectors force vectors------a)Represent a position vector in Cartesian coordinate form,from given geometry.b)Represent a force vector directed along a line. 2.9 Dot production------Students will be able to use the vector dot product to:a) determine an angle between two vectors,b)determine the projection of a vector along a specified line. 救学重点：力的合成与分解，力的笛卡尔矢量表示，位置矢量和力矢量的表 示方法。 教学难点：空间力矢的不同表示方法。 解决办法：充分利用多媒体手段，进行基本概念和方法的讲解，利用例题精 讲多练。本章内容主要采用问题启发式教学方法，课堂上采用板书和多媒体相结 合的教手段，并辅以课堂讨论、实例分析和学生讲解等教学环节，加深学生对概 念和方法的理解和应用，引导学生将所学知识和基本技能完成设置的各项教学任 务。 三、教学设计 矢量的基本运算方法对于学生来说并不陌生，因此在课堂上，主要采用老师 设问，学生回答的方式，巩固已有知识，同时对师生互动过程中出现的问题进行 剖析，建立正确的概念。主要讲解力矢的不同表示方法（笛卡尔坐标表示方法， 位置单位矢量的表示方法)，强调力的分量和投影的差别，利用矢量运算进行力 的合成和分解。本章在讲授过程中，重点强调概念的理解
2.7 Position vectors（位置矢量） 2.8 Force vector directed along a line（沿直线方向的力矢量） 2.9 Dot product（叉乘） 教学要求： In this chapter we define scalars, vectors and vector operations and use them to analyze forces acting on objects. To show how to add forces and resolve them into components using the Parallelogram law. To express force and position in Cartesian vector form and explain how to determine the vector’s magnitude and direction. To introduce the dot product in order to determine the angle between two vectors of the projection of one vector onto another. 掌握力矢的基本概念及力合成的平行四边形法则，熟练计算力在坐标轴上的 投影、位置矢量和空间力矢量的笛卡尔坐标表达式，能够应用矢量点乘计算力矢 向空间给定方向的投影。 二、教学重点、难点及解决办法 2.1~2.4 Force vectors, vector operations & addition coplanar forces------a) Resolve a 2-D vector into components. b) Add 2-D vectors using Cartesian vector notations 2.5~2.6 Cartesian vectors and their addition and subtraction------a) Represent a 3-D vector in a Cartesian coordinate system. b) Find the magnitude and coordinate angles of a 3-D vector. c) Add vectors (forces) in 3-D space 2.7~2.8 Position vectors & force vectors------a) Represent a position vector in Cartesian coordinate form, from given geometry. b) Represent a force vector directed along a line. 2.9 Dot production ------ Students will be able to use the vector dot product to: a) determine an angle between two vectors, b) determine the projection of a vector along a specified line. 教学重点：力的合成与分解，力的笛卡尔矢量表示，位置矢量和力矢量的表 示方法。 教学难点：空间力矢的不同表示方法。 解决办法：充分利用多媒体手段，进行基本概念和方法的讲解，利用例题精 讲多练。本章内容主要采用问题启发式教学方法，课堂上采用板书和多媒体相结 合的教手段，并辅以课堂讨论、实例分析和学生讲解等教学环节，加深学生对概 念和方法的理解和应用，引导学生将所学知识和基本技能完成设置的各项教学任 务。三、教学设计 矢量的基本运算方法对于学生来说并不陌生，因此在课堂上，主要采用老师 设问，学生回答的方式，巩固已有知识，同时对师生互动过程中出现的问题进行 剖析，建立正确的概念。主要讲解力矢的不同表示方法（笛卡尔坐标表示方法， 位置单位矢量的表示方法），强调力的分量和投影的差别，利用矢量运算进行力 的合成和分解。本章在讲授过程中，重点强调概念的理解
在例题讲解时，请学生讲、然后老师点评；同时也根据教学内容，布置随堂 作业，请学生动手做，及时发现学生的问题，鼓励学生提出问题，从而提升学生 的课堂参与度。课堂上，采用PPT和黑板相结合的方式，通过学生老师互动的方 式进行概念的讲解和方法的应用。 四、作业 Sections 2.1~2.3: 2-31(作图法完成)； Section 2.4: 2-52: Sections 2.5~2.6. 2-80: Sections 2.7~2.8. 2-91; Section 2.9 2-112 五、参考资料 [1]Statics.R.C.Hibbeler.机械工业出版社，影印版，原书第12版，2014.01. [2]Engineering mechanics-Statics.A.Pytel,J.Kiusalaas.Cengage Learning, Third Edition.2010. 六、教学后记 本章中关于力矢量、力的合成与分解、力的投影概念，对于学生并不陌生， 但是对于力投影的理解不深入，在课堂上需要加强。其次，本课程强调力矢量运 算，因此，可通过与数学中的矢量运算结合起来，提高学生综合运用的能力。 Chapter 4 Force Systems Resultants 一、教学内容及要求 教学内容(3学时)： 4.1 Moment of a force-scalar formulation(力对点之矩-标量公式) 4.2 Cross product(叉乘) 4.3 Moment of a force-vector formulation(力对点之矩-矢量公式) 4.4 Principle of moments(合力矩定理) 4.5 Moment of force about a specified axis(力对轴之矩) 4.6 Moment of couple(力偶矩) 4.7 Simplification of force and couple system(力系的简化) 4.8 Further simplification of a force and couple system(力系的最终简化) 4.9 Reduction of a simple distributed loading(简单分布载荷的简化) 教学要求： To discuss the concept of the moment of a force and show how to calculate it in two and three dimensions. To provide a method for finding the moment of a force about a specified axis. To define the moment of a couple. To present methods for determining the resultants of nonconcurrent force systems
在例题讲解时，请学生讲、然后老师点评；同时也根据教学内容，布置随堂 作业，请学生动手做，及时发现学生的问题，鼓励学生提出问题，从而提升学生 的课堂参与度。课堂上，采用 PPT 和黑板相结合的方式，通过学生老师互动的方 式进行概念的讲解和方法的应用。 四、作业 Sections 2.1~2.3: 2-31（作图法完成）; Section 2.4: 2-52; Sections 2.5~2.6, 2-80; Sections 2.7~2.8, 2-91; Section 2.9 2-112 . 五、参考资料 [1] Statics. R.C. Hibbeler. 机械工业出版社，影印版，原书第 12 版，2014.01. [2] Engineering mechanics-Statics. A. Pytel, J. Kiusalaas. Cengage Learning, Third Edition, 2010. 六、教学后记 本章中关于力矢量、力的合成与分解、力的投影概念，对于学生并不陌生， 但是对于力投影的理解不深入，在课堂上需要加强。其次，本课程强调力矢量运 算，因此，可通过与数学中的矢量运算结合起来，提高学生综合运用的能力。 Chapter 4 Force Systems Resultants 一、教学内容及要求 教学内容（3 学时）: 4.1 Moment of a force-scalar formulation（力对点之矩-标量公式） 4.2 Cross product（叉乘） 4.3 Moment of a force-vector formulation（力对点之矩-矢量公式） 4.4 Principle of moments（合力矩定理） 4.5 Moment of force about a specified axis（力对轴之矩） 4.6 Moment of couple（力偶矩） 4.7 Simplification of force and couple system（力系的简化） 4.8 Further simplification of a force and couple system （力系的最终简化） 4.9 Reduction of a simple distributed loading（简单分布载荷的简化） 教学要求： To discuss the concept of the moment of a force and show how to calculate it in two and three dimensions. To provide a method for finding the moment of a force about a specified axis. To define the moment of a couple. To present methods for determining the resultants of nonconcurrent force systems
To indicate how to reduce a simple distributed loading to a resultant force having a specified location. 熟练计算力对点之矩和力对轴之矩：掌握力对点之矩和力对轴之矩的关系并 会使用：了解力偶的基本性质和力偶矩的计算方法；理解并能灵活运用合力矩定 理。 掌握力的平移定理；熟练应用力的平移定理进行力系的简化：理解主矢和主 矩的概念；掌握力系的主矢和主矩的计算；熟悉力系的不同简化结果。 二、教学重点、难点及解决办法 教学重点：力对点之矩和力对轴之矩；合力矩定理的应用：应用力的平移定 理对力系进行简化，并得到力系的最终简化结果。 教学难点：如何正确计算力对点之矩和力对轴之矩：力系主矢和主矩的计算， 如何正确确定力系的最终简化结果。 解决方法：充分利用多媒体手段，进行基本概念和方法的讲解，利用例题精 讲多练。本章内容主要采用课堂讲授法开展教学活动，鼓励学生在课堂上提问： 教学手段主要是板书和多媒体相结合，并辅以课堂讨论、例题分析、身边力学问 题分析和学生讲解等教学环节，加深学生对知识点的掌握和灵活应用知识点解决 问题，引导学生将所学知识和基本技能完成设置的各项教学任务。 三、教学设计 在总结力的作用外效应（力的移动效应和力的转动效应）基础上，引入力对 点和力对轴之矩的概念，指出力对物体的转动效应可通过力对点之矩和力对轴之 矩来描述。 在讲授“力对点之矩”这部分内容时，在介绍力对点之矩的定义基础上，结 合矢量运算，指出力对点之矩是一个通过矩心的定位矢量，其大小等于力和点到 力作用线的距离的乘积，方向垂直于力和矩心组成的面，指向由右手定则确定； 强调定义式中的各个参量的含义和确定方法。介绍力对点之矩的两种计算方法： 标量运算法和矢量运算法；指出不同运算方法的实用性及如何灵活选择。结合例 题的分析和讲解，强化学生对基本定义式的理解和灵活应用。 对于“力对轴之矩”这部分内容，结合“开门”这个大家熟悉的操作，让学 生了解力对轴的作用效应，并从直观上了解：不同特征的力，使门产生绕门轴的 不同转动效应。引入力对轴之矩的定义式，解释各个参量的含义，特别强调矢径 的确定方法是指轴上一点和力作用线上一点的矢量；强调力对轴之矩是一个滑动 矢量。对于力对点之矩和力对轴之矩的概念，指出两者的联系。对于一个两维问 题，指出力对点之矩和力对轴之矩的关系：指出在两维问题中，力对点之矩和力 对轴之矩可以用一个代数量来描述。通过例题的分析和讲解，帮助学生正确掌握 力对轴之矩的计算方法。 在课堂上要求学生正确理解合力矩定理并能够灵活运用该定理计算力对点 之矩和力对轴之矩。 力偶对于学生来说是一个新概念，因此结合一些生活实例引入这一概念，指 出力偶是一个特殊力系，并总结力偶的基本特征。由于力偶没有合力，对物体只 产生转动效应，从而介绍力偶矩的概念和计算方法。结合力偶矩的定义式，强调 矢径是由分别位于力偶的两个力作用线上任意一点组成，指出力偶矩矢是一个自
To indicate how to reduce a simple distributed loading to a resultant force having a specified location. 熟练计算力对点之矩和力对轴之矩；掌握力对点之矩和力对轴之矩的关系并 会使用；了解力偶的基本性质和力偶矩的计算方法；理解并能灵活运用合力矩定 理。 掌握力的平移定理；熟练应用力的平移定理进行力系的简化；理解主矢和主 矩的概念；掌握力系的主矢和主矩的计算；熟悉力系的不同简化结果。 二、教学重点、难点及解决办法 教学重点：力对点之矩和力对轴之矩；合力矩定理的应用；应用力的平移定 理对力系进行简化，并得到力系的最终简化结果。 教学难点：如何正确计算力对点之矩和力对轴之矩；力系主矢和主矩的计算， 如何正确确定力系的最终简化结果。 解决方法：充分利用多媒体手段，进行基本概念和方法的讲解，利用例题精 讲多练。本章内容主要采用课堂讲授法开展教学活动，鼓励学生在课堂上提问； 教学手段主要是板书和多媒体相结合，并辅以课堂讨论、例题分析、身边力学问 题分析和学生讲解等教学环节，加深学生对知识点的掌握和灵活应用知识点解决 问题，引导学生将所学知识和基本技能完成设置的各项教学任务。 三、教学设计 在总结力的作用外效应（力的移动效应和力的转动效应）基础上，引入力对 点和力对轴之矩的概念，指出力对物体的转动效应可通过力对点之矩和力对轴之 矩来描述。 在讲授“力对点之矩”这部分内容时，在介绍力对点之矩的定义基础上，结 合矢量运算，指出力对点之矩是一个通过矩心的定位矢量，其大小等于力和点到 力作用线的距离的乘积，方向垂直于力和矩心组成的面，指向由右手定则确定； 强调定义式中的各个参量的含义和确定方法。介绍力对点之矩的两种计算方法： 标量运算法和矢量运算法；指出不同运算方法的实用性及如何灵活选择。结合例 题的分析和讲解，强化学生对基本定义式的理解和灵活应用。 对于“力对轴之矩”这部分内容，结合“开门”这个大家熟悉的操作，让学 生了解力对轴的作用效应，并从直观上了解：不同特征的力，使门产生绕门轴的 不同转动效应。引入力对轴之矩的定义式，解释各个参量的含义，特别强调矢径 的确定方法是指轴上一点和力作用线上一点的矢量；强调力对轴之矩是一个滑动 矢量。对于力对点之矩和力对轴之矩的概念，指出两者的联系。对于一个两维问 题，指出力对点之矩和力对轴之矩的关系；指出在两维问题中，力对点之矩和力 对轴之矩可以用一个代数量来描述。通过例题的分析和讲解，帮助学生正确掌握 力对轴之矩的计算方法。 在课堂上要求学生正确理解合力矩定理并能够灵活运用该定理计算力对点 之矩和力对轴之矩。 力偶对于学生来说是一个新概念，因此结合一些生活实例引入这一概念，指 出力偶是一个特殊力系，并总结力偶的基本特征。由于力偶没有合力，对物体只 产生转动效应，从而介绍力偶矩的概念和计算方法。结合力偶矩的定义式，强调 矢径是由分别位于力偶的两个力作用线上任意一点组成，指出力偶矩矢是一个自
由矢量，该矢量垂直于力偶作用面，指向根据右手定则确定。 授课中，引导学生应用所学知识进行力的平移定理的推导，得到力的平移定 理。并在此基础上，阐述力的平移定理的逆定理，即平面内的一个力和力偶可以 合成为一个力；对于空间三维问题而言，当力矢和力偶矩矢相互垂直时，可以合 成为一个力。 针对一个任意力系，应用力的平移定理将该力系向空间任意一点（称为“简 化中心”)进行简化，得到一个汇交力系和一个力偶系。在此基础上，结合所学 知识，让学生建立任意力系向简化中心简化可以得到一个力矢和力矩矢的概念。 引入“主矢”和“主矩”的概念。指出主矢是力系中各个力的矢量和，是一个与 简化中心无关的量；主矩是力系中各个力对简化中心的矩矢以及原力系中的力偶 矩矢的矢量和，是与简化中心有关的量。 通过讨论力矢和力矩矢的不同取值，分别得到平面任意力系和空间任意力系 的最终简化结果。特别强调当简化结果为一个合力时，该合力矢的作用线位置。 结合例题的分析和讲解让学生掌握如何对力系进行简化，复习力的合成及力对点 之矩的计算，提醒学生在计算过程中需注意的地方，如力的投影有正负之分；计 算力对点之矩时，若是空间问题，采用矢量计算方法较好；对于平面问题，则根 据实际情况灵活选择标量法或矢量法；并引导学生根据力系对简化中心的简化 结果对其做进一步简化，得到力系的最终简化结果。 四、作业 Sections4.1~4.4:4-28,4-48 Section 4.5: 4-51,4-57 Section 4.6: 4-78,4-99 Section 4.7: 4-111,4-117 Section 4.8: 4-124,4-141 Section 4.9: 4-143 五、参考资料 [1]Statics.R.C.Hibbeler..机械工业出版社，影印版，原书第12版，2014.01. [2]Engineering mechanics-Statics.A.Pytel,J.Kiusalaas.Cengage Learning, Third Edition,2010. [3]理论力学(I),哈尔滨工业大学理论力学教研室编.高等教育出版社， 第八版，2016. [4理论力学.武清玺，徐鉴编.高等教育出版社，第三版，2016 [5]理论力学.贾启芬，刘习军主编.机械工业出版社，第四版，2016. 六、教学后记 力对点之矩和力对轴之矩的计算是力系简化的基础，矢量叉乘和矢量三重积 为其提供了一种计算方法。但从学生反馈来看，存在力矢量和矢径运算时，两个 矢量的顺序不对的问题，为此，在课堂上需进一步阐述这个概念，并结合具体问 题的分析计算过程，巩固学生对力对点之矩和力对轴之矩的计算方法。 在进行力对点之矩和力对轴之矩的计算过程中，合力矩定理的正确使用将会 达到简化计算过程的目的。因此，在授课过程中，可采用一题多解的方式来加强
由矢量，该矢量垂直于力偶作用面，指向根据右手定则确定。 授课中，引导学生应用所学知识进行力的平移定理的推导，得到力的平移定 理。并在此基础上，阐述力的平移定理的逆定理，即平面内的一个力和力偶可以 合成为一个力；对于空间三维问题而言，当力矢和力偶矩矢相互垂直时，可以合 成为一个力。 针对一个任意力系，应用力的平移定理将该力系向空间任意一点（称为“简 化中心”）进行简化，得到一个汇交力系和一个力偶系。在此基础上，结合所学 知识，让学生建立任意力系向简化中心简化可以得到一个力矢和力矩矢的概念。 引入“主矢”和“主矩”的概念。指出主矢是力系中各个力的矢量和，是一个与 简化中心无关的量；主矩是力系中各个力对简化中心的矩矢以及原力系中的力偶 矩矢的矢量和，是与简化中心有关的量。 通过讨论力矢和力矩矢的不同取值，分别得到平面任意力系和空间任意力系 的最终简化结果。特别强调当简化结果为一个合力时，该合力矢的作用线位置。 结合例题的分析和讲解让学生掌握如何对力系进行简化，复习力的合成及力对点 之矩的计算，提醒学生在计算过程中需注意的地方，如力的投影有正负之分；计 算力对点之矩时，若是空间问题，采用矢量计算方法较好；对于平面问题，则根 据实际情况灵活选择标量法或矢量法； 并引导学生根据力系对简化中心的简化 结果对其做进一步简化，得到力系的最终简化结果。 四、作业 Sections 4.1~4.4: 4-28, 4-48 Section 4.5: 4-51, 4-57 Section 4.6: 4-78, 4-99 Section 4.7: 4-111, 4-117 Section 4.8: 4-124, 4-141 Section 4.9: 4-143 五、参考资料 [1] Statics. R.C. Hibbeler. 机械工业出版社，影印版，原书第 12 版，2014.01. [2] Engineering mechanics-Statics. A. Pytel, J. Kiusalaas. Cengage Learning, Third Edition, 2010. [3] 理论力学（I）. 哈尔滨工业大学理论力学教研室编. 高等教育出版社， 第八版，2016. [4] 理论力学. 武清玺，徐鉴编. 高等教育出版社，第三版，2016. [5] 理论力学. 贾启芬，刘习军主编. 机械工业出版社，第四版，2016. 六、教学后记 力对点之矩和力对轴之矩的计算是力系简化的基础，矢量叉乘和矢量三重积 为其提供了一种计算方法。但从学生反馈来看，存在力矢量和矢径运算时，两个 矢量的顺序不对的问题，为此，在课堂上需进一步阐述这个概念，并结合具体问 题的分析计算过程，巩固学生对力对点之矩和力对轴之矩的计算方法。 在进行力对点之矩和力对轴之矩的计算过程中，合力矩定理的正确使用将会 达到简化计算过程的目的。因此，在授课过程中，可采用一题多解的方式来加强
对合力矩定理的理解与应用。 Chapter 3 Equilibrium of a Particle 一、教学内容及要求 教学内容(0.5学时)： 3.1 Condition for the equilibrium of a particle(质点的平衡条件) 3.2 The free-body diagram(受力图) 3.3 Coplanar force systems(平面共点力系) 3.4 Three-dimensional force systems(空间共点力系) 救学要求： To understand the concept of the free-body diagram for a particle To have a ability to solve particle equilibrium problems using the equations of equilibrium. 掌握质点静力平衡条件，质点受力图的绘制；熟练应用质点静力平衡条件建 立2D、3D平衡方程，求解质点在汇交力系作用下的平衡问题。 二、教学重点、难点及解决办法 教学重点：受力图绘制；质点静力平衡问题求解。 教学难点：受力图绘制；质点静力平衡问题求解。 解决方法：采用翻转课堂教学的方式，通过板书和多媒体相结合的教学手段， 让学生以小组方式进行实例分析、讲解和讨论，完成本章重点难点的掌握。 三、教学设计 3.1~3.3 EQUILIBRIUM OF A PARTICLE,THE FREE-BODY DIAGRAM COPLANAR FORCE SYSTEMS------Reading Quiz;Applications;What,Why and How of a FBD;Equations of Equilibrium;Concept Quiz;Group Problem Solving; Attention Quiz. 3.4 THREE DIMENSIONAL FORCE SYSTEMS------Checking Homework; Reading Quiz;Applications;Equations of Equilibrium;Concept Quiz;Group Problem Solving:Attention Quiz. 学生在高中和大学物理中已经接触过本章的知识点，欠缺的是没有系统性。 因此，在开展课堂教学之前，首先发布本章的课件，给出自主学习的基本要求。 课堂上检查学生自主学习的效果，根据学生的问题开展课堂讨论，尽量通过生生 互动进行问题讨论，教师通过点评和总结的方式完成本章的课堂教学。 四、作业 Sections3.1-~3.3:3-20,3-40 Section 3.4: 3-46,3-74 五、参考资料 [1]Statics.R.C.Hibbeler..机械工业出版社，影印版，原书第12版，2014.01 [2]Engineering mechanics-Statics.A.Pytel,J.Kiusalaas.Cengage Learning, Third Edition,2010
对合力矩定理的理解与应用。 Chapter 3 Equilibrium of a Particle 一、教学内容及要求 教学内容（0.5 学时）: 3.1 Condition for the equilibrium of a particle（质点的平衡条件） 3.2 The free-body diagram（受力图） 3.3 Coplanar force systems（平面共点力系） 3.4 Three-dimensional force systems（空间共点力系） 教学要求： To understand the concept of the free-body diagram for a particle. To have a ability to solve particle equilibrium problems using the equations of equilibrium. 掌握质点静力平衡条件，质点受力图的绘制；熟练应用质点静力平衡条件建 立 2D、3D 平衡方程，求解质点在汇交力系作用下的平衡问题。 二、教学重点、难点及解决办法 教学重点：受力图绘制；质点静力平衡问题求解。 教学难点：受力图绘制；质点静力平衡问题求解。 解决方法：采用翻转课堂教学的方式，通过板书和多媒体相结合的教学手段， 让学生以小组方式进行实例分析、讲解和讨论，完成本章重点难点的掌握。 三、教学设计 3.1~3.3 EQUILIBRIUM OF A PARTICLE, THE FREE-BODY DIAGRAM & COPLANAR FORCE SYSTEMS ------ Reading Quiz; Applications; What, Why and How of a FBD; Equations of Equilibrium; Concept Quiz; Group Problem Solving; Attention Quiz. 3.4 THREE DIMENSIONAL FORCE SYSTEMS------Checking Homework; Reading Quiz; Applications; Equations of Equilibrium; Concept Quiz; Group Problem Solving; Attention Quiz. 学生在高中和大学物理中已经接触过本章的知识点，欠缺的是没有系统性。 因此，在开展课堂教学之前，首先发布本章的课件，给出自主学习的基本要求。 课堂上检查学生自主学习的效果，根据学生的问题开展课堂讨论，尽量通过生生 互动进行问题讨论，教师通过点评和总结的方式完成本章的课堂教学。 四、作业 Sections 3.1~3.3: 3-20, 3-40 Section 3.4: 3-46, 3-74 五、参考资料 [1] Statics. R.C. Hibbeler. 机械工业出版社，影印版，原书第 12 版，2014.01. [2] Engineering mechanics-Statics. A. Pytel, J. Kiusalaas. Cengage Learning, Third Edition, 2010
