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1、土木工程力学课程整体教学设计一、 管理信息课程名称：土木工程力学 制定时间：2008年5月课程代码： 所属分院：哈尔滨铁道职业技术学院制定人：费学军二、 基本信息学分： 课程类别：交通土建类专业基础课学时：60 授课对象：铁道工程专业，工程造价专业三、 课程设计1. 课程目标设计（1）能力目标具有简化力学问题，分析解决力学问题的运算能力。能对工程实际的简单构件进行设计、校核等运算。能分析或预料出构件失效或破坏的原因。（2）知识目标巩固和掌握刚体平衡方程应用。巩固和掌握基本构件的强度、刚度和稳定性问题的分析。巩固和了解杆件结构基本组成规则。巩固和掌握静定结构的内力。巩固和掌握简单超静定结构内力的
2、计算方法。2. 课程内容设计模块名称学时基础知识（力、物体的受力分析、结构的计算简图、平面力系的简化）14静定结构的内力计算及强度校核（杆件与结构的内力计算、重心及截面的几何性质、杆件横截面的应力、强度分析与计算）26静定结构的刚度计算（杆件变形及结构的位移计算）6压杆稳定2超静定结构（力法、位移法）12合计603. 能力训练项目设计编号能力训练项目名称拟实现的能力目标相关支撑知识训练方式手段及步骤结果1静力学基础能力能够研究物体的受力分析，结构的计算简图，掌握力、力系、力学的基本公理力的概念、基本公理、约束与约束反力、受力分析、平面力系的简化教师组织、启发，学生案例讨论小组项目作业1.1力的
3、大小、方向、作用点能够分析力的大小、力的方向、力的作用点力的概念教师组织、启发，学生案例讨论课堂讨论作业1.2力对点之距，力对轴之距，力偶能够了解扳手拧紧或拧松螺母现象，方向盘的作用力矩，力偶教师组织、启发，学生案例讨论课堂讨论作业1.3约束，水平梁用斜杆支撑受力分析，杆系结构简化能够了解铰接、支座、链杆约束，水平梁用斜杆支撑受力分析，三铰拱桥受力分析约束与反约束力，物体的受力分析及受力图，结构的计算简图教师组织、启发，学生案例讨论课堂讨论作业1.4平面一般力系向一点简化及平衡方程能够分析挡土墙向一点简化，三角形支架的受力情况平面一般力系向一点简化，平面一般力系的平衡方程教师组织、启发，学生案
4、例讨论课堂讨论作业1.5钢片、自由度和约束，几何不变体系的简单规则能够了解钢片、自由度和约束（连杆、单铰、复铰、刚性连接），多余约束，三钢片、二元体、两刚片规则钢片、自由度和约束，几何不变体系的简单规则教师组织、启发，学生案例讨论课堂讨论作业1.6瞬变体系几何组成分析示例能判断出瞬变体系，能进行几何组成分析瞬变体系的概念，瞬变体系的判断方法，几何不变体系的基本组成规则教师组织、启发，学生案例讨论课堂讨论作业2静定结构的内力计算及强度校核能够建立构件的强度条件，杆件与结构的内力计算，梁纯弯曲时的应力，梁剪切弯曲时的切应力、梁的正应力和切应力强度计算轴向拉压杆的内力、单跨静定梁的内力、多跨静定梁的
5、内力、杆件横截面上的应力、强度与计算教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业2.1单跨静定梁指定截面的内力多跨静定梁指定截面的内力能够用截面法求梁制定截面的内力，利用微分关系作内力图，用叠加法作弯矩图轴向拉压杆的内力、受力图，单跨静定梁的内力，多跨静定梁的内力教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业2.2静定平面钢架的内力，静定平面桁架的内力能够绘制简支钢架的内力图，计算制定桁架的内力、判断桁架中的零杆静定平面钢架的内力，静定平面桁架的内力教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业2.3重心和形心，惯性矩能够计算物体的重心，截面的形心位置，工字钢截面对某轴的惯性矩物
6、体的重心和形心，惯性矩教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业2.4梁纯弯曲时的正应力，梁剪切弯曲时的切应力能够分析梁纯弯曲时的正应力，矩形截面梁的弯曲切应力，工字形截面梁的弯曲切应力，剪切弯曲杆件的最大切应力轴向拉压杆的应力，梁纯弯曲时的正应力，梁剪切弯曲时的切应力，教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业2.5强度分析与计算能够校核刚木构架各杆的强度，梁的正应力和切应力强度计算，组合变形杆的强度计算梁的正应力和切应力强度计算，组合变形杆的强度计算，提高构件弯曲强度的途径教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业3静定结构的刚度计算能够校核结构的刚度，有效的控制构
7、件的变形直杆的轴向变形和扭转角、虚功原理、用积分法求梁的变形、图乘法教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业3.1直杆的轴向变形能够计算直杆的轴向变形直杆的轴向变形教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业3.2用积分法求梁的变形能够用积分法求梁的变形，简支梁的强度和刚度校核用积分法求梁的变形教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业3.3图乘法能够用图乘法求悬臂梁的竖向位移图乘法教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业4压杆稳定能够分析压杆的稳定条件，压杆的稳定计算基本概念、压杆稳定计算、提高压杆稳定性的措施教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作
8、业4.1临界力计算能够确定矩形截面压杆的临界力临界力计算教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业4.2压杆稳定条件能够对木屋架中的压杆进行稳定校核压杆稳定条件教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业5超静定结构能够进行超静定梁的计算，超静定桁架的计算，位移法力法、超静定次数的确定、力法典型方程、力法的计算步骤与示例，位移法教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业51超静定桁架能够计算超静定桁架力法，力法典型方程教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业5.2位移法能够用位移法计算结构并绘弯矩图位移法教师组织、启发，学生案例讨论、书面作业课堂讨论作业4. 进
9、度表设计序号学时单元标题教学目标和主要内容能力目标能力训练项目编号知识目标其他12力的概念能够辨别日常生活中的力学现象能够用力的三要素分析常见物体受力形式能够用静力学的基本公理分析常见物体的受力特点1.1了解力学的发展历史掌握力学的三要素掌握静力学的基本公理。22力偶与力矩能够用定义判断在什么情况下力矩等于零能够判别两力偶是否等效能够正确的应用合力矩定理和力的平移定理1.2掌握力矩的计算公式掌握力偶的三要素和性质掌握合理合力矩定理合力的平移定理32约束，物体的受力分析能够辨别工程中常见的约束类型能够绘制工程结构计算简图能够绘制出工程结构的受力图1.3掌握各类约束的受力特点和简化方法掌握内力分析
10、的基本步骤掌握绘制结构计算简图的原则42平面一般力系向一点简化能够根据不同的情况将平面力系向任一点进行简化能够正确的应用合力矩定理。1.4掌握平面力系的分类及平面任意力系简化后的四种结果掌握平面合力矩定理52平面一般力系的平衡方程能够合理的选择坐标系和矩心对于平面任意力系，能够合理的选择计算方法，简便快速的进行求 解1.4掌握平面物系平衡的条件掌握平面物系的三种平衡方程掌握平面任意力系平衡的求解步骤62刚片、自由度和约束的概念几何不变体系的简单组成 能判断刚片数目 会计算自由度 会应用基本组成规则进行几何组成分析1.5 了解平面杆系的几个重要概念 掌握三刚片规则 掌握二元体规则 掌握二刚片规则
11、72瞬变体系几何组成分析示例 能判断出瞬变体系 能进行几何组成分析1.6 理解瞬变体系的概念 掌握瞬变体系的判断方法 掌握几何不变体系的基本组成规则82轴向拉压杆的内力 会计算轴向拉压杆的内力 能正确绘制轴力图2.1掌握轴向拉压杆内力的计算方法掌握轴力图的绘制方法 掌握轴力图的绘制步骤92单跨静定梁的内力（一） 会正确计算单跨静定梁的剪力 会正确计算单跨静定梁的弯矩2.1单跨静定梁剪力计算方法单跨静定梁弯矩计算方法单跨静定梁剪力计算步骤单跨静定梁弯矩的计算步骤102单跨静定梁的内力（二） 会正确应用积分关系绘制单跨静定梁的剪力图 会正确应用积分关系绘制单跨静定梁的弯矩图 会正确应用叠加法绘制单
12、跨静定梁的弯矩图2.1 单跨静定梁剪力图的绘制方法 单跨静定梁弯矩图的绘制方法 单跨静定梁剪力图的绘制步骤 单跨静定梁弯矩图的绘制步骤112多跨静定梁的内力能正确绘制多跨静定梁的层次图会正确绘制多跨静定梁的剪力图会正确绘制多跨静定梁的弯矩图2.1掌握多跨静定梁层次图的绘制多跨静定梁剪力图的绘制方法多跨静定梁弯矩图的绘制方法多跨静定梁剪力图的绘制步骤多跨静定梁弯矩图的绘制步骤122静定平面刚架的内力能正确计算静定平面刚架的内力能正确绘制静定平面刚架的轴力图会正确绘制静定平面刚架的剪力图会正确绘制静定平面刚架的弯矩图2.2理解静定平面刚架的组成掌握静定平面刚架内力的计算方法掌握静定平面刚架轴力图的
13、绘制方法掌握静定平面刚架剪力图的绘制方法掌握静定平面刚架弯矩图的绘制方法132静定平面桁架的内力能正确应用结点法计算静定平面桁架的内力能正确应用截面发计算静定平面桁架的内力2.2理解静定平面桁架的组成掌握结点法计算静定平面桁架内力掌握截面法计算静定平面桁架内力142物体的重心和形心会正确计算截面的面积矩能正确计算截面形心坐标能正确计算截面惯性矩能正确计算截面惯性积2.3理解物体重心计算公式的推导过程掌握面积矩公式的推导掌握截面形心坐标的计算公式掌握截面惯性矩的计算公式掌握截面惯性积的计算公式152轴向拉压杆的应力会正确计算轴向拉压杆横截面上的应力会正确计算轴向拉压杆斜截面上的应力2.4了解应力
14、的概念，了解应变的概念掌握胡克定律掌握切应力互等定理掌握轴向拉压杆横截面上应力的求法掌握轴向拉压杆斜截面上应力的求法162梁纯弯曲时的正应力能正确计算梁纯弯曲时的正应力2.4了解梁纯弯曲变形的假设理解梁纯弯曲正应力公式的推导掌握梁的弯曲正应力的计算方法172梁剪切弯曲时的切应力能正确计算矩形截面的弯曲切应力能正确计算工字形截面的弯曲切应力能正确计算各种截面的弯曲杆件的最大切应力2.4理解矩形截面梁的弯曲切应力公式的推导理解工字形截面梁的弯曲切应力公式的推导掌握剪切弯曲杆件的最大切应力公式182梁的正应力和切应力强度计算能正确应用轴向拉压杆的强度条件进行强度校核能正确应用轴向拉压杆的强度条件进行
15、截面设计能正确应用轴向拉压杆的强度条件确定容许荷载2.4了解容许应力的概念了解强度理论的研究对象及强度条件掌握轴向拉压杆迁都的计算公式192连接件的强度计算能正确计算连接件的剪切应力强度能正确计算连接件的挤压应力强度能正确计算梁的正应力强度能正确计算梁的切应力强度2.5掌握连接件的剪切实用计算方法及步骤掌握连接件的挤压实用计算方法及步骤掌握梁的正应力强度计算方法及步骤掌握量的切应力强度计算方法及步骤202组合变形杆的强度计算能正确计算斜弯曲组合变形杆的强度能正确计算拉（压）弯组合变形的强度能正确计算偏心拉伸（压缩）的强度计算公式能对不满足强度条件的构件进行改进2.5掌握斜弯曲组合变形杆的强度计
16、算公式掌握拉（压）弯组合变形的强度计算公式掌握偏心拉伸（压缩）的强度计算公式了解提高构件弯曲强度的途径212直杆的轴向变形 虚功原理能求出直杆的轴向变形能够应用虚功原理运用单位荷载法求变形3.1 会求直杆的轴向变形 理解虚功原理 掌握单位荷载法求位移方法222用积分法求梁的变形运用积分法求梁的变形能校核梁的刚度能通过合理方式提高梁的弯曲刚度3.2掌握用积分法求梁的变形的方法理解梁的刚度条件掌握提高梁弯曲刚度的措施232图乘法运用图乘法计算静定梁的变形运用图乘法计算静定刚架的变形3.3理解图乘法的应用条件熟练掌握图乘法242压杆稳定计算运用欧拉公式计算临界力计算临界应力运用临界应力经验公式能计算
17、压杆稳定的各类问题能运用各种措施提高压杆的稳定性4掌握轴向受压临界力计算方法掌握轴向受压临界应力计算方法掌握稳定校核、截面设计及确定 容许荷载的方法掌握提高压杆稳定性的措施。252超静定次数的确定能确定结构的超静定次数能够结合单位荷载法将超静定问题转化为静定问题5.1掌握超静定次数的确定方法掌握力法的基本概念262力法典型方程能确定超静定结构的基本结构能建立超静定结构的力法方程能计算出方程中的系数、自由项及未知力5.1熟练掌握力法典型方程熟练掌握力法的计算方法熟练掌握力法的基本步骤272对称性的利用能确定选取对称的基本结构能将荷载分解为对称荷载能选取一半结构5.1理解对称性的概念熟练对称性的应
18、用方法282位移法基本概念能列出等值杆的转角方程能够确定出位移法的基本未知量5.2理解等截面直杆的转角位移方程掌握位移法的基本思路掌握位移法基本未知量的判断方法292位移法的典型方程及计算步骤能利用位移法建立求解基本未知量的方程并选取基本结构能够利用平衡条件求解方程中的各自由项和系数能求解方程中的基本未知量5.2熟练掌握位移法的典型方程掌握位移法的计算步骤熟练掌握位移法的计算方法302位移法计算超静定结构示例能利用位移法建立求解基本未知量的方程能够利用平衡条件求解方程中的各自由项和系数能求解方程中的基本未知量5.2掌握位移法的计算步骤熟练掌握位移法的计算方法四、 考核方案设计总成绩 = 平时成绩40% + 考试成绩60%平时成绩主要有以下几部分组成：1.课堂到课、讨论发言情况（5%）2.个人书面作业（15%）3.课后小组讨论作业（10%）4.小组项目作业（10%）这些成绩作为学生平时成绩一并记入考核成绩中。考试成绩主要是期末卷面成绩。五、 教材、资料教材：邹德奎，土木工程力学，北京，人民交通出版社，2007参考资料：吴英龙，工程力学，成都，西南交通大学出版社，1994李廉锟，结构力学，北京，高等教育出版社，1996