《工程力学》教学中几个基本概念讲解探析

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1、《工程力学》教学中几个基本概念讲解探析　　摘要：本文工程力学的学习对于技术学校的学生来说是很重要的一门课程，但是因为理论性强，很多概念不好理解，成为力学教学的一个挑战。笔者结合自身多年的教学经验，介绍了几个基本概念的讲解方法，以此期望能够更好地完成教学工作。关键词：工程力学基本概念教学工程力学是研究机械运动一般规律的科学，是自然科学的理论基础，又是现代工程技术的理论基础，在日常生活和生产实际中具有非常广泛的应用。工程力学的授课方法较数学、物理、化学有所不同，需要用理论研究和实验分析相结合的观点，将一些复杂的研究对象分解为力学模型，使学生不光理解推导的结果，更要

2、掌握推理的技巧，培养学生分析问题和解决问题的能力，逐步形成正确的逻辑思维，在获取知识的同时，能将所学的知识融会贯通，学到科学的思想方法。在工程力学中存在很多的基本概念，若理解不透，做题时就无从下手。笔者在近几年的教学实践中，简单介绍几个基本概念的讲解方法，以供参考。1不同角度拓展对“平衡”的理解5所谓物体的平衡，我们在工程力学中讲述的概念是是指物体相对于周围物体保持其静止或匀速直线运动的状态。平衡时机械运动的特殊形式，是物体在特殊力系作用下的特殊运动形式。事实上，静止只是存在于理论上面，静止也只是相对的，平衡是力学中一个重要的基本概念，也是学好工程力学的基础，

3、为了加强学生对“平衡”概念的理解，如果能从不同的角度来讲述这个概念，对于学生知识的拓展将会有很大帮助。从整体到局部的关系来探讨平衡的问题，当平衡系统由两个或两相以上物体组成，系统平衡，则组成系统的单个物体也处于平衡状态，系统中的单个物体都可以列出独立的平衡方程；从动力学的角度探讨平衡的问题，当质点做变速运动时，质点的加速度与合外力的方向一致，当加速度等于0时，物体处于匀速直线运动，这就是平衡状态，这个时候质点所受的作用力、反作用力与质点的惯性力组成了零力系，实际上质点是处于假设的平衡状态，也就是相对平衡。2对杆件“内力”概念的讲解5在工程技术实际操作中，构件的

4、内力计算是普遍存在的（如悬梁、传动轴、桥梁等），但内力的概念抽象，常常让学生感到含混不清。如何让学生更好地掌握内力的概念、判断截面内力的方向呢？这是工程力学课程需要重点解决的问题。要了解构件的内力，还需要对所受的外力作出分析，那么内力和外力是怎样一种关系呢？他们就类似于初中物理中学过的的拉力与摩擦力的关系。拉力作用于物体，会使物体产生，但是在物体运动之前，摩擦力等于拉力，并随着拉力增大而增大，但增大到一个最大值后，就不会再增大了，即摩擦力有个最大值，就是最大静摩擦力，此时，拉力如果继续增大，就会让物体运动。内力和外力的关系类似于摩擦力与拉力的关系。在构件没有被

5、破坏之前，内力等于外力，并随着外力增大而增大，但增大到一个最大值后，就不会再增大了，这就是内力的最大值，此时，外力如果继续增大，就会破坏构件的结构。了解了内力和外力的关系后，再进行构件内力的分析，在工程力学中求内力往往采用截面法。介绍截面法时，应具体地讲述截面法的步骤，采用截面法的必要性，只有用截面法才可以分析梁的内力情况，对梁的应力可以作进一步的分析。所以先用截面截开梁，将梁的内部露出来，再来分析梁的的内力分布情况。下面介绍一下具体的分析方法：用截面假想把构件分成A、B两部分（如下图），取出A部分，对于A部分进行受力分析，除受外力F1、F2和F3外，在截面上

6、还有来自B部分的作用力，这就是内力。A部分在上述外力和内力的共同作用下保持平衡。类似地，如取出B部分，则它是在外力F4、F5和截面上的内力共同作用下保待平衡。至于部分B的截面上的内力则是来自A部分的反作用力。根据作用和反用定律，A、B两部分在截面上相互作用的内力，必然是大小相等方向相反的。对于内力这个概念有两个总结：第一，内力是在外力作用下，由于变形而产生的附加内力；第二，这种内力随外力的增大而增大，5但不会无限增大，内力达到某一极值，材料将发生破坏。掌握这些结论性的秘诀，一方面可以将较复杂、理论性较强的内力计算和方向判断简单化；另一方面又可做到理论与实际相结

7、合。十多年的教学实践证明，学生对这种方法较易接受，且记忆比较牢固，学习效果很好。3对比法分析工程力学中四种变形的概念在工程力学的教学中，四大基本变形是材料力学的主要内容，学生在学习四种基本变形时，往往把几个内力混淆，惯性矩与极惯性矩也分不清，怎样在教学中能够讲清这四种基本变形，也不是一件容易的事。在教学中如果采用对比分析的方法来讲解这四种变形，会更容易理解。这四种基本变形，虽然受力及变形特点各不相同，但这四种变形的研究方法基本相似：首先，这四种基本变形都是按照“外力分析—内力及内力图—应力分析—建立强度条件”的方法来研究的；其次，都使用了截面法求内力；另外强度

8、公式相似，分子都是表示内力的量，分母都