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教学大纲

2021版（第1至第4学期）

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《工程力学》教学大纲

作者:智能制造学院发布日期:2022-03-14 11:46:50浏览次数:12373

《工程力学》教学大纲

一、课程基本信息

课程类别	学科基础课程		课程性质	理论	课程属性	必修
课程名称	工程力学			课程英文名称	Engineering Mechanics
课程编码	F05XB01F			适用专业	机器人工程
考核方式	考试			先修课程	大学物理（二）
总学时	56	学分		3.5	理论学时		48
实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时				实验学时：8
开课单位				智能制造学院

二、课程简介

《工程力学》是机器人工程专业的一门学科基础必修课，是全面落实机器人工程专业教学计划的重要教学环节之一。它的目的和任务是使学生掌握静力学的原理和方法，熟练地对物体进行受力分析，熟练地解决工程中的静力平衡问题；了解材料的力学性能，掌握材料在外力作用下的变形破坏规律；能够熟练地应用静强度理论解决工程设计中杆件的强度问题、刚度问题和稳定性问题；同时为有关后续课程的学习奠定必要的理论基础。

三、课程教学目标

课程教学目标		支撑人才培养规格指标点	支撑人才培养规格
知识目标	目标1：掌握静力学的原理和方法，熟练地对物体进行受力分析，了解材料的力学性能，掌握材料在外力作用下的变形破坏规律。	3-2：能够应用基础科学原理和专业知识，对工业机器人系统复杂工程问题进行条件假设、模型构建和知识表达。	3．工程知识
能力目标	目标2：熟练地解决工程中的静力平衡问题，熟练地应用静强度理论解决工程设计中杆件的强度问题、刚度问题和稳定性问题。	4-1：能够基于数学、自然科学和工程科学基本原理，对工业机器人系统复杂工程问题进行分析、识别和推理。	4．问题分析
素质目标	目标3：培养作为一个工程技术人员必须具备的严谨治学的科学态度、正确的劳动意识以及积极向上的价值观，为未来的学习、工作和生活奠定良好的基础。	1-4：具有正确的劳动意识和敬业精神。	1.思想道德品质

四、课程主要教学内容、学时安排及教学策略

（一）理论教学

教学模块

学时

主要教学内容与策略

学习任务安排

支撑课程目标

静力学基础

重点：力及其性质，力矩，力偶，约束和约束力、物体的受力分析。

难点：物体的受力分析，画受力图。

思政元素：了解一些力学发展的历史及科学家的科学精神和态度，了解科学发展的曲折性和艰巨性。

教学方法与策略：线下教学。课堂上主要用PPT讲授力的性质，力矩，力偶，约束和约束力的概念，对于受力分析和画受力图主要采用板书讲授。课堂主要运用讲授法和案例法开展教学，辅以启发式提问拓宽学生学习思路。

课前：预习教材

课堂：认真听讲，做笔记

课后：完成布置的作业题

目标1

目标2

力系的简化、力系的平衡

重点：力的平移定理，平面力系的简化；平面力系的平衡方程及其运用、求解物体系的平衡问题。

难点：求解物体系的平衡问题。空间任意力系的平衡方程求解物体的平衡问题。

教学方法与策略：线下教学。课堂上主要用PPT讲授相关概念和性质，对于力系的简化，物体系统的平衡问题和计算部分主要采用板书讲授。课堂主要运用讲授法和案例法开展教学，辅以启发式提问拓宽学生学习思路。

课前：预习教材

课堂：认真听讲，做笔记

课后：完成布置的作业题

目标1

目标2

摩擦

重点：滑动摩擦、摩擦角和自锁现象。

难点：考虑滑动摩擦的平衡问题。

教学方法与策略：线下教学。课堂上主要用PPT讲授摩擦相关概念和性质，对于滑动摩擦的平衡问题和计算部分主要采用板书讲授。课堂主要运用讲授法和案例法开展教学，辅以启发式提问拓宽学生学习思路。

课前：预习教材

课堂：认真听讲，做笔记

课后：完成布置的作业题

目标1

目标2

材料力学的基本概念、轴向拉伸与压缩

重点：内力与截面法、材料拉伸与压缩时的力学性能、拉压杆的强度与变形计算。

难点：材料拉伸与压缩时的力学性能，拉压超静定问题。

思政元素：现代科技发展很快，要跟上时代的节奏，关心新科技的发展状况，为早日步入社会做准备。

教学方法与策略：线下教学。课堂上主要用PPT讲授材料力学的基本任务，内力与截面法的概念，材料拉伸与压缩时的力学性能，对于拉压杆的强度计算主要采用板书讲授。课堂主要运用讲授法和案例法开展教学，辅以启发式提问拓宽学生学习思路。

课前：预习教材

课堂：认真听讲，做笔记

课后：完成布置的作业题

目标1

目标2

剪切与挤压

重点：剪切的实用计算、挤压的实用计算。

难点：连接件的强度计算。

教学方法与策略：线下教学。课堂上主要用PPT讲授剪切与挤压的概念，对于剪切与挤压的实用计算，连接件的强度计算主要采用板书讲授。课堂主要运用讲授法和案例法开展教学，辅以启发式提问拓宽学生学习思路。

课前：预习教材

课堂：认真听讲，做笔记

课后：完成布置的作业题

目标1

目标2

扭转

重点：扭转圆轴的强度计算。

难点：扭转圆轴的刚度计算。

教学方法与策略：线下教学。课堂上主要用PPT讲授扭转的相关概念和原理，对于扭转圆轴的强度和刚度计算主要采用板书讲授。课堂主要运用讲授法和案例法开展教学，辅以启发式提问拓宽学生学习思路。

课前：预习教材

课堂：认真听讲，做笔记

课后：完成布置的作业题

目标1

目标2

平面图形的几何性质

重点：惯性矩和惯性半径。

难点：组合图形的惯性矩。

教学方法与策略：线下教学。课堂上主要用PPT讲授惯性矩和惯性半径的相关概念和原理，对于组合图形的惯性矩主要采用板书讲授。课堂主要运用讲授法和案例法开展教学，辅以启发式提问拓宽学生学习思路。

课前：预习教材

课堂：认真听讲，做笔记

课后：完成布置的作业题

目标1

平面弯曲杆件的内力、应力、变形、强度和刚度计算

重点：剪力图、弯矩图。弯曲正应力及其强度计算。弯曲杆件的变形与刚度计算。

难点：弯曲正应力及其强度计算。弯曲杆件的变形与刚度计算。

教学方法与策略：线下教学。课堂上主要用PPT讲授平面弯曲杆件的内力、应力相关概念和原理，对于计算问题主要采用板书讲授。课堂主要运用讲授法和案例法开展教学，辅以启发式提问拓宽学生学习思路。

课前：预习教材

课堂：认真听讲，做笔记

课后：完成布置的作业题

目标1

目标2

组合变形、压杆稳定

重点：拉伸或压缩与弯曲的组合、弯曲与扭转的组合。欧拉公式、压杆的稳定计算。

难点：组合变形杆件的强度计算，压杆的稳定计算。

教学方法与策略：线下教学。课堂上主要用PPT讲授平面弯曲杆件组合变形杆件的内力及其相关概念和原理，对于计算问题主要采用板书讲授。课堂主要运用讲授法和案例法开展教学，辅以启发式提问拓宽学生学习思路。

课前：预习教材

课堂：认真听讲，做笔记

课后：完成布置的作业题

目标1

目标2

（二）实践教学

实践类型	项目名称	学时	主要教学内容	项目类型	项目要求	支撑课程目标
实验	低碳钢和铸铁的轴向拉伸	2	重点：观察低碳钢和铸铁两种材料在拉伸过程中的各种现象，并利用自动绘图装置绘制拉伸图难点：测定拉伸时低碳钢的屈服极限和铸铁的强度极限。思政元素：要求学生处理实验数据必须坚持实事求实、严谨的科学态度。	验证	实验4人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	低碳钢和铸铁的轴向压缩	2	重点：观察低碳钢和铸铁两种材料在压缩过程中的各种现象，并利用自动绘图装置绘制压缩图难点：测定压缩时低碳钢的屈服极限和铸铁的强度极限。	验证	实验4人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	低碳钢和铸铁的扭转	2	重点：测定低碳钢的剪切屈服极限及剪切强度极限。观察并比较低碳钢及铸铁试件扭转破坏的情况难点：测定低碳钢的剪切屈服极限及剪切强度极限。	验证	实验4人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	弯曲正应力	2	重点：测定梁纯弯曲时的正应力分布规律，并与理论计算结果进行比较，验证弯曲正应力公式。难点：验证弯曲正应力公式。	验证	实验4人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
	备注：项目类型填写验证、综合、设计、训练等。

五、学生学习成效评估方式及标准

考核与评价是对课程教学目标中的知识目标、能力目标和素质目标等进行综合评价。在本课程中，学生的最终成绩是由20%的平成成绩和 70%的期末考试成绩和10%的实验成绩组成。

1.平时成绩（占总成绩的20%）：采用百分制。平时成绩分作业（占10%）和考勤（占10%）两个部分。评分标准如下表：

等级

评分标准

1.作业；2.考勤

优秀

（90～100分）

1、作业书写工整、书面整洁；；90％以上的习题解答正确或实验习题结果准确无误。

2、按时上下课，不迟到早退，没有旷课和缺课记录

良好

（80～89分）

1、作业书写工整、书面整洁；；80％以上的习题解答正确或实验习题结果准确无误。

2、迟到或早退2次以内，没有旷课和缺课记录

中等

（70～79分）

1、作业书写较工整、书面较整洁；70％以上的习题解答正确或实验习题结果准确无误。

2、旷课1次，迟到或早退2次以上

及格

（60～69分）

1、作业书写一般、书面整洁度一般；60％以上的习题解答正确或实验习题结果准确无误。

2、旷课2次，迟到或早退2次以上

不及格

（60以下）

1、字迹模糊、卷面书写零乱；超过40％的习题解答不正确或实验习题结果错误。

2、旷课3次及以上，迟到或早退2次以上

2.课程实验成绩（占总成绩的10%）：采用百分制，实验成绩由实验课考勤（占5%）和实验报告成绩（占5%）组成，评分标准如下表：

等级

评分标准

1.实验课考勤；2. 实验报告

优秀

（90～100分）

1.实验报告每次都提交，字写工整，实验数据齐全并合理，电路图绘制漂亮，平均每次得分在90分及以上；

2.整个学期实验课没有旷课记录，无迟到早退记录。

良好

（80～89分）

1.实验报告每次都提交，实验数据只有80%，电路图绘制工整，平均每次得分在80分左右；

2. 整个学期实验课没有旷课记录，迟到次数少于等于2次。

中等

（70～79分）

1.实验报告每次都提交，实验数据只有70%，电路图绘制质量一般，平均每次得分在70分左右；

2. 整个学期实验课没有旷课记录，迟到次数少于等于3次。

及格

（60～69分）

1.实验报告每次都提交，实验数据只有60%，电路图绘制质量一般，平均每次得分在65分左右；

2. 整个学期实验课有1次旷课记录，迟到次数少于等于3次。

不及格

（60以下）

1.实验报告字写潦草，抄袭较多，数据只有50%，平均每次得分在60分以下；

2.整个学期实验课有2次旷课记录。

3.期末考试（占总成绩的70%）：采用百分制。期末考试的考核内容、题型和分值分配情况请见下表：

考核模块	考核内容	主要题型	支撑目标	分值
静力学基础	力的性质，力偶，力矩，约束力	选择题或判断题	目标1	8
静力学基础	物体的受力分析，画受力图	作图题	目标1 目标2	4
力系的简化	力的平移定理、平面力系的简化	判断题或选择题	目标1	4
力系的平衡	物体系统的平衡问题	计算题	目标1 目标2	12
材料力学的基本概念、轴向拉伸与压缩	材料在拉伸与压缩时的力学性能	简答题或判断题	目标1	4
材料力学的基本概念、轴向拉伸与压缩	轴向拉伸与压缩的内力，强度与变形计算	作图题和计算题	目标1 目标2	14
剪切与挤压	剪切与挤压	计算题	目标1 目标2	8
扭转	扭转变形杆件的内力，强度与刚度计算	作图题和计算题	目标1 目标2	12
平面图形的几何性质	惯性矩和惯性半径	选择题或判断题	目标1	2
平面弯曲杆件的内力、应力、变形、强度和刚度计算	平面弯曲杆件的内力	作图题	目标1 目标2	4
平面弯曲杆件的内力、应力、变形、强度和刚度计算	平面弯曲杆件的应内力、变形、强度和刚度计算	判断题，简答题和计算题	目标1 目标2	16
组合变形、压杆稳定	压杆稳定	判断题	目标1	2
组合变形、压杆稳定	组合变形杆件的强度计算	计算题	目标1 目标2	10

六、 教学安排及要求

序号	教学安排事项	要求
1	授课教师	职称：讲师及以上学历（位）：硕士研究生及以上其他：不限
2	授课地点	√教室 √实验室 □室外场地 □其他：
3	学生辅导	线上方式及时间安排：经与学生沟通另行安排线下地点及时间安排：经与学生沟通另行安排

七、选用教材

[1]何庭蕙.工程力学[M].广州：华南理工大学出版社，2007年1月.

[2]王永廉.工程力学 [M].北京：机械工业出版社，2018年11月.

八、参考资料

[1]范钦珊.工程力学[M].北京：高等教育出版社，2007年8月.

[2]程靳.简明理论力学[M].北京：高等教育出版社，2010年7月.

[3]闵行.材料力学[M].西安：西安交通大学出版社，2009年12月.

网络资料

无

大纲执笔人：刘文洁

讨论参与人:曾月鹏

系（教研室）主任：吴蕾

学院（部）审核人：连元宏

附件下载：《工程力学》教学大纲