《工程力學》課程教學大綱一、基本信息課程編碼：1051129203英文名稱：EngineeringMechanics課程性質：數學與自然科學學分：2.5學時：40學時開課學期：第三學期開課院系：土木工程學院適用專業：環境工程先修課程：高等數學、大學物理二、課程簡介工程力學涉及眾多的力學學科分支與廣泛的工程技術領域，是一門理論性較強、且與工程技術聯系極為密切的應用基礎學科，工程力學的定理、定律和結論廣泛應用于各行各業的工程技術中，是解決工程實際問題的重要基礎。本課程貫徹辯證唯物主義思想，以立德樹人為根本任務，將社會主義核心價值觀貫穿教學全過程，實現“全員育人、全程育人、全方位育人”。本課程主要包括“靜力學”和“材料力學”兩部分內容，為后繼課程的學習打好基礎。著重培養學生使用相關理論和方法進行分析與解決工程實際問題的能力，為學習和掌握新科學技術創造條件。通過本課程的學習，使學生具備專業相關的力學知識，初步具備采用力學理論對實際問題進行獨立建模、分析與處理的能力。三、課程教學任務與教學目標（一）教學任務本課程主要包括“靜力學”和“材料力學”兩部分內容。靜力學旨在使學生系統地掌握掌握剛體的基本概念和公理、力系的簡化和平衡。材料力學旨在使學生掌握材料的拉伸、壓縮、扭轉、彎曲等基本變形的內力分析、應力分析與變形分析，掌握分析和解決強度問題和剛度問題的基本方法。注重培養學生的思維方式與解決實際工程問題的能力，使學生獲得基本的力學思維和力學素養。（二）教學目標1.教學目標（1）能夠對物體進行正確的受力分析，獲取物體靜力平衡狀態下的受力情況。（支撐畢業要求指標點1.2）（2）能夠確定構件在荷載作用下的變形形式，并利用相應的計算方法對構件進行校核和設計。（支撐畢業要求指標點1.2）（3）能夠利用工程力學方法初步解決實際工程問題。（支撐畢業要求指標點2.1）2、教學目標對畢業要求的支撐矩陣表1教學目標對畢業要求的支撐矩陣畢業要求二級指標點課程教學目標（1）（2）（3）1.工程知識：掌握數學、自然科學、工程基礎、環境工程專業知識，并運用其理論和方法解決復雜環境工程問題。1.2掌握環境工程相關的自然科學知識，并能運用到復雜環境問題的恰當表述中√√2.問題分析：能夠應用數學、自然科學和環境工程專業的基本知識與原理，并通過文獻分析研究，識別、判斷、評價復雜環境工程問題，以獲得有效結論。2.1能夠應用數學、自然科學和環境工程專業相關基礎理論知識，識別和判斷復雜環境工程問題的關鍵環節；√四、教學內容及要表2教學內容、要求與達成章節（學時）教學目標教學內容教學要求重點難點教學活動達成能力達成途徑支撐目標第一章靜力學基礎（4）掌握力、剛體、平衡和約束等重要概念；掌握靜力學公理和力的基本性質；掌握約束的基本特征及約束反力的畫法；掌握單個物體與物體系統的受力分析，畫出整體和各分離體的受力圖。靜力學公理；約束和約束反力；受力分析和受力圖。1.掌握力、剛體、平衡和約束等概念；2.掌握靜力學公理；3.掌握常見約束與約束力；4.掌握受力分析方法，并畫出受力圖。【本章重點】常見約束與約束力、受力分析方法。【本章難點】約束的概念、光滑鉸鏈的約束特征（尤其是復合鉸鏈）、物體系統的受力分析及研究對象的選擇。【課前提問】【課堂講授】靜力學公理；常見約束與約束反力；受力分析，畫受力圖。【教學方式】講授\案例式教學\課堂練習\混合式教學畢業要求1工程知識：掌握數學、自然科學、工程基礎、環境工程專業知識，并運用其理論和方法解決復雜環境工程問題。畢業要求2問題分析：能夠應用數學、自然科學和環境工程專業的基本知識與原理，并通過文獻分析研究，識別、判斷、評價復雜環境工程問題，以獲得有效結論。課堂提問、隨堂練習、作業、期末考試教學目標1、3第二章平面力系（6）掌握力多邊形法則；掌握力在坐標軸上的投影，理解合力投影定理及力對點之矩的概念并能熟練地計算；掌握力偶和力偶矩的概念，理解力偶的特性；掌握平面任意力系向某一點簡化的方法，會應用解析法求主矢和主矩；掌握平面力系的平衡條件及平衡方程的三種形式；掌握在平面任意力系作用下物體和分析與計算方法。平面匯交力系的合成與平衡；平面力矩、力偶和力偶矩；合理矩定理；力偶系的合成與平衡；力的平移定理；平面任意力系的簡化；固定端約束的概念；平面任意力系的平衡條件和平衡方程。1.掌握力在坐標軸上的投影，理解合力投影定理及力對點之矩的概念并能熟練地計算；2.掌握力偶和力偶矩的概念；3.掌握平面任意力系向某一點簡化的方法；4.掌握平面力系平衡方程。【本章重點】力在坐標軸上的投影、合力投影定理、力對點之矩的計算、力偶矩的概念、平面力偶性質、力的平移定理、平面任意力系向作用面內任一點的簡化、平面任意力系平衡方程的各種形式、物體及物體系平衡問題的解法【本章難點】力的平移定理及其逆向使用、物體系平衡問題中選取合適研究對象的方法，桁架的平衡問題分析中截面的截取方法。【課前提問】大風天氣時，樹根如何保證大樹不倒？【課堂講授】力在坐標軸上的投影、合力投影定理、力對點之矩的計算、力偶矩的概念、平面力偶性質、力的平移定理、平面任意力系向作用面內任一點的簡化、平面任意力系平衡方程的各種形式、物體及物體系平衡問題的解法。【教學方式】講授\案例式教學\課堂練習\混合式教學畢業要求1工程知識：掌握數學、自然科學、工程基礎、環境工程專業知識，并運用其理論和方法解決復雜環境工程問題。畢業要求2問題分析：能夠應用數學、自然科學和環境工程專業的基本知識與原理，并通過文獻分析研究，識別、判斷、評價復雜環境工程問題，以獲得有效結論。課堂提問、隨堂練習、作業、期末考試教學目標1、3

章節（學時）教學目標教學內容教學要求重點難點教學活動達成能力達成途徑支撐目標第三章空間力系（4）理解力在空間直角坐標軸上的投影；掌握力對點之矩與力對軸之矩的計算；理解空間力偶的性質；掌握空間力系向某一點簡化的方法；理解各種常見的空間約束與約束力；應用空間力系平衡方程求解空間平衡問題。力在空間直角坐標軸上的投影；空間匯交力系的合成與平衡；空間力對點的矩；空間力對軸的矩；力對點的矩和力對軸的矩之間的關系；空間力偶和力偶矩矢；空間力偶系的合成和平衡條件；空間任意力系向一點的簡化；空間任意力系的平衡方程；常見的空間約束；空間任意力系的平衡問題分析。1.理解力在空間直角坐標軸上的投影；2.掌握力對點之矩與力對軸之矩的計算；3.理解空間力偶的性質；4.掌握空間力系向某一點簡化的方法；5.理解各種常見的空間約束；6.應用空間力系平衡方程求解空間平衡問題。【本章重點】力在空間直角坐標軸上的兩種投影法、力對點之矩和力對軸之矩的計算及二者的關系、空間任意力系的平衡方程及其應用、各種常見的空間約束及約束反力。【本章難點】力在坐標軸上的二次投影、空間結構的幾何關系與立體圖、求解空間力系平衡問題時力矩軸的選取。【課前提問】如何推門才最省力【課堂講授】力在空間直角坐標軸上的兩種投影法、力對點之矩和力對軸之矩的計算及二者的關系、各種常見的空間約束及約束反力、空間任意力系的平衡方程及其應用。【教學方式】講授\案例式教學\課堂練習\混合式教學畢業要求1工程知識：掌握數學、自然科學、工程基礎、環境工程專業知識，并運用其理論和方法解決復雜環境工程問題。畢業要求2問題分析：能夠應用數學、自然科學和環境工程專業的基本知識與原理，并通過文獻分析研究，識別、判斷、評價復雜環境工程問題，以獲得有效結論。課堂提問、隨堂練習、作業、期末考試教學目標1、3第四章軸向拉伸和壓縮（8）使學生理解內力、應力的基本概念；掌握拉伸、拉伸變形的特點；能夠熟練對拉壓問題進行強度計算、校核。內力的概念；截面法；拉（壓）桿的應力和變形；材料拉伸和壓縮時的力學性質；強度條件；應力集中的概念；拉（壓）桿件的應變能；超靜定的概念1.理解內力的概念，能夠熟練使用截面法求解內力；2.熟練求解拉（壓）桿的應力和變形；3.能夠熟練繪制軸力圖；4.掌握材料拉伸和壓縮時的力學性質；5.了解應力集中、應變能以及超靜定的概念。【本章重點】軸向拉伸或壓縮內力、應力和變形的計算；【本章難點】軸向拉伸或壓縮時斜截面上的應力；超靜定的概念。【課前提問】給出一些桿件的變形，讓同學們根據自己的經驗判斷哪些是軸向拉伸和壓縮。【課堂講授】截面法求解內力，并繪制軸力圖；推導拉（壓）桿的應力和變形公式；介紹材料拉伸和壓縮時的力學性質。【課堂討論】為何古建筑中吊橋用竹子、麻繩而拱橋用石頭。【教學方式】講授\案例式教學\課堂研討\混合式教學畢業要求1工程知識：掌握數學、自然科學、工程基礎、環境工程專業知識，并運用其理論和方法解決復雜環境工程問題。畢業要求2問題分析：能夠應用數學、自然科學和環境工程專業的基本知識與原理，并通過文獻分析研究，識別、判斷、評價復雜環境工程問題，以獲得有效結論。課堂提問、隨堂練習、作業、期末考試教學目標2、3章節（學時）教學目標教學內容教學要求重點難點教學活動達成能力達成途徑支撐目標第五章扭轉（6）使學生掌握扭轉的概念并會計算其內力、應力及變形。扭轉的概念與實例；外力偶矩的計算，扭矩和扭矩圖；純剪切；圓軸扭轉時的應力和變形；非圓截面桿扭轉的概念。1.掌握扭轉變形的概念；2.熟練計算扭轉問題中的強度和變形；3.能夠熟練繪制扭矩圖。【本章重點】扭矩和計算及扭矩圖的作法；剪應力互等定理；圓軸扭轉時的應力和變形。【本章難點】扭矩圖的作法；圓軸扭轉時的變形。【課前提問】生活中有哪些扭轉現象【課堂講授】扭轉變形的概念；扭轉問題中的強度和變形；繪制扭矩圖；剪切和擠壓問題的計算；非圓截面桿扭轉的概念。【課堂討論】扭矩的正方向應如何確定？【教學方式】講授\案例式教學\課堂研討\混合式教學畢業要求1工程知識：掌握數學、自然科學、工程基礎、環境工程專業知識，并運用其理論和方法解決復雜環境工程問題。畢業要求2問題分析：能夠應用數學、自然科學和環境工程專業的基本知識與原理，并通過文獻分析研究，識別、判斷、評價復雜環境工程問題，以獲得有效結論。課堂提問、隨堂練習、作業、期末考試教學目標2、3第六章彎曲內力（4）使學生掌握彎曲的概念并會計算其內力和繪制剪力圖、彎矩圖。彎曲的概念和實例；剪力和彎矩；剪力方程和彎曲方程；剪力圖和彎矩圖的作法；載荷集度、剪力和彎矩間的關系；平面曲桿的彎曲內力。1.掌握彎曲變形的概念；2.熟練計算彎曲問題中的內力；3.能夠熟練繪制剪力圖、彎矩圖；4.掌握載荷集度、剪力和彎矩間的關系；5.了解平面曲桿的彎曲內力。【本章重點】剪力和彎矩；剪力方程和彎曲方程；剪力圖和彎矩圖的作法。【本章難點】剪力方程和彎矩方程；平面曲桿的彎曲內力。【課前提問】扭轉和彎曲均可由力偶產生，它們的區別是什么？【課堂講授】彎曲的概念和實例；剪力和彎矩；剪力方程和彎曲方程；剪力圖和彎矩圖的作法；載荷集度、剪力和彎矩間的關系；平面曲桿的彎曲內力。【教學方式】講授\案例式教學\課堂練習\混合式教學畢業要求1工程知識：掌握數學、自然科學、工程基礎、環境工程專業知識，并運用其理論和方法解決復雜環境工程問題。畢業要求2問題分析：能夠應用數學、自然科學和環境工程專業的基本知識與原理，并通過文獻分析研究，識別、判斷、評價復雜環境工程問題，以獲得有效結論。課堂提問、隨堂練習、作業、期末考試教學目標2、3

章節（學時）教學目標教學內容教學要求重點難點教學活動達成能力達成途徑支撐目標第七章彎曲應力（4）使學生掌握純彎曲構件橫截面上應力分布并能熟練計算彎曲的強度問題，了解橫力彎曲的概念以及彎曲中的剪應力。純彎曲的概念；純彎曲時的正應力；橫力彎曲時的正應力；彎曲剪應力；提高梁彎曲強度的措施。1.掌握純彎曲、橫力彎曲的概念；2.熟練計算純彎曲構件中的正應力；3.了解橫力彎曲構件中剪力和正應力的計算方法；4.了解提高梁彎曲強度的措施。【本章重點】純彎曲時的正應力；橫力彎曲時的正應力；彎曲剪應力。【本章難點】橫力彎曲時的正應力；彎曲剪應力。【課前提問】若將桿件看成無窮根平行于軸線的纖維，那么彎曲時各纖維變形會怎樣？【課堂講授】純彎曲的概念；純彎曲時的正應力；橫力彎曲時的正應力；彎曲剪應力；提高梁彎曲強度的措施。【教學方式】講授\案例式教學\課堂練習\混合式教學畢業要求1工程知識：掌握數學、自然科學、工程基礎、環境工程專業知識，并運用其理論和方法解決復雜環境工程問題。畢業要求2問題分析：能夠應用數學、自然科學和環境工程專業的基本知識與原理，并通過文獻分析研究，識別、判斷、評價復雜環境工程問題，以獲得有效結論。課堂提問、隨堂練習、作業、期末考試教學目標2、3第八章彎曲變形（4）使學生理解撓度的概念，熟練使用積分法求解彎曲變形，了解簡單靜不定梁的解法和提高彎曲剛度的措施。工程中的彎曲變形問題；撓曲線的微分方程；用積分法、疊加法求彎曲變形；簡單靜不定梁的解法；提高彎曲剛度的一些措施。1.掌握撓曲線微分方程；2.熟練使用積分法、疊加法求解彎曲變形；3.了解了解簡單靜不定梁的解法；4.了解和提高彎曲剛度的措施。【本章重點】撓曲線的微分方程；用積分法求彎曲變形。【本章難點】撓曲線的微分方程；用積分法求彎曲變形。【課前提問】如何通過數學模型描述彎曲？【課堂講授】工程中的彎曲變形問題；撓曲線的微分方程；用積分法、疊加法求彎曲變形；簡單靜不定梁的解法；提高彎曲剛度的一些措施。【課堂討論】積分法求解彎曲時邊界條件如何確定。【教學方式】講授\案例式教學\課堂研討\混合式教學畢業要求1工程知識：掌握數學、自然科學、工程基礎、環境工程專業知識，并運用其理論和方法解決復雜環境工程問題。畢業要求2問題分析：能夠應用數學、自然科學和環境工程專業的基本知識與原理，并通過文獻分析研究，識別、判斷、評價復雜環境工程問題，以獲得有效結論。課堂提問、隨堂練習、作業、期末考試教學目標2、3五、課程考核方式與評分標準（一）考核方式表4教學目標的考核方式序號教學目標考核內容考核方式1掌握力、剛體、平衡和約束等重要概念；掌握靜力學公理和力的基本性質；掌握約束的基本特征及約束反力的畫法；掌握單個物體與物體系統的受力分析，畫出整體和各分離體的受力圖。常見約束與約束力；受力分析與受力圖課堂提問與討論、作業、期末考試2掌握力多邊形法則；掌握力在坐標軸上的投影，理解合力投影定理及力對點之矩的概念并能熟練地計算；掌握力偶和力偶矩的概念，理解力偶的特性；掌握平面任意力系向某一點簡化的方法，會應用解析法求主矢和主矩；掌握平面力系的平衡條件及平衡方程的三種形式；掌握在平面任意力系作用下物體和物體系平衡問題的分析與計算方法。平面任意力系向一點的簡化（主矢與主矩的計算）；物體系平衡問題課堂提問與討論、作業、期末考試3理解力在空間直角坐標軸上的投影；掌握力對點之矩與力對軸之矩的計算；理解空間力偶的性質；掌握空間力系向某一點簡化的方法；理解各種常見的空間約束與約束力；應用空間力系平衡方程求解空間平衡問題。空間力系向一點的簡化（主矢與主矩的計算）；空間力系平衡問題課堂提問與討論、作業、期末考試4掌握強度、剛度及穩定性理論知識，能較熟練和較靈活地運用材料力學方法完成桿件為主的結構安全性校核、截面設計及安全許可載荷確定等工程設計計算任務，解決各類工程結構與設備中材料、構件、結構設計中的安全問題。強度、剛度及穩定性基本概念；求解構件內力、應力分布并進行強度、剛度及穩定性校核。求解應力狀態并根據強度理論進行分析。課堂提問與討論、作業、期末考試5通過揭示桿件強度、剛度、穩定性等知識發生過程，培養學生分析問題與解決問題的能力。掌握強度、剛度及穩定性基本公式的推導過程，理解其應用范圍。課堂提問與討論6以理論分析為基礎，培養科學分析邏輯思維、力學問題建模、力學計算及其工程應用方面的能力。結合實例，進行強度、剛度及穩定性校核。課堂提問與討論、案例分析、期末考試（二）總成績構成表5總成績構成表序號教學目標教學目標在各考核（環節）方式中的比例教學目標占總成績比例課堂提問研討考勤作業期末考試1對平面任意力系作用下物體系平衡問題的分析與計算；計算力對點之矩與力對軸之矩；運用空間力系平衡方程求解空間平衡問題；能夠分析計算考慮滑動摩擦時的平衡問題。35%35%35%35%2掌握強度、剛度及穩定性理論知識，能較熟練和較靈活地運用材料力學方法完成桿件為主的結構安全性校核、截面設計及安全許可載荷確定等工程設計計算任務，解決各類工程結構與設備中材料、構件、結構設計中的安全問題。45%45%50%45%3通過揭示桿件強度、剛度、穩定性等知識發生過程，培養學生分析問題與解決問題的能力。10%10%15%10%4以理論分析為基礎，培養科學分析邏輯思維、力學問題建模、力學計算及其工程應用方面的能力。10%10%10%考核方式占總成績比例15%15%70%100%（三）評分標準本課程考核方式：形成性評價（平時成績）占30%，結果性評價（期末考試成績）占70%。形成性評價：包括課堂提問、研討、練習(10%)、作業(15%)和學習習慣（考勤、課堂表現等，5%）。1.課堂研討、提問、練習評分標準（10%）課堂研討、提問、練習可提高學習興趣，調到學生課堂注意力，增強教學效果。采用現場打分、教學手冊記錄或混合式教學自動記錄。圍繞課程教學進度設計問題，回答正確合理，發言積極，學習態度認真即為滿分A（90%），回答基本正確B（80%），回答部分正確C（70%），回答模糊、但內容合理D（60%），答案完全錯誤或不會回答E（50%）。2.作業評分標準（15%）作業要求結合教學內容，獨立完成，嚴格杜絕抄襲。具體的評分標準如下：考核內容A（95%）B（85%）C（75%）D（55%）作業完成進度按時完成按時完成延時完成沒有完成知識掌握情況80%以上概念清晰準確60%以上的