工程力學（1）直播課堂教師：姚志剛10/25/20231《工程力學》（1）（2）課程一體化設計方案介紹一、課程的性質和任務

《工程力學》電視大學開放教育“水利水電工程專業”學生必修的技術基礎課。10/25/20232

它包含理論力學（靜力學部分）、材料力學和結構力學三部分內容。

通過本課程的學習，培養學生具有初步對工程問題的簡化能力，一定的分析與計算能力，是學習有關后繼課程和從事專業技術工作的基礎。10/25/20233

本課程按兩學期開設。工程力學（1）學習內容為該教材的前十章，并輔以“應用力學仿真試驗”課件完成試驗。工程力學（2）學習內容為教材的后五章。

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通過本課程的學習，使學生掌握物體的受力分析、平衡條件及熟練掌握平衡方程的應用；掌握基本構件的強度、剛度和穩定性問題的分析和計算；掌握平面桿件結構內力和位移的計算方法。10/25/20235二、先修課要求它以高等數學、線性代數為基礎三、課程的教學基本要求10/25/20236工程力學（1）

1、掌握剛體平衡方程的應用。2、掌握基本構件的強度、剛度和穩定性問題的分析。3、了解桿件結構的基本組成規則。4、掌握靜定結構的內力和位移的計算方法10/25/20237工程力學（2）

1、掌握靜定結構的位移的計算方法。

2、掌握簡單超靜定結構內力的計算方法。

3、掌握基本構件穩定性問題的分析。

10/25/202381、該課程實踐性較強，需要學員多作練習。2、輔導教師需要有比較熟練的教學經驗，多講例題、習題。3、充分利用多種媒體（參見教學網頁），重點復習。四、教學方法和教學形式建議10/25/20239按中央電大要求，課程教學總學時數為144學時，8學分，其中工程力學（1）72學時工程力學（2）72學時。工程力學（1）含實驗4學時；具體安排時，課程教學總學時數為72學時，4學分，其中課內學時68(面授輔導36學時，期中考試3學時，小組討論12學時，習題課11學時網上答疑6學時)，實驗學時4。五、學時分配10/25/202310工程力學（2）具體安排時，課程教學總學時數為72學時，4學分，其中課內學時72(面授輔導36學時，期中考試3學時，小組討論12學時，習題課12學時，網上答疑9學時)。10/25/202311面授、網上答疑、期末復習（共87學時）由省校統一實施，小組討論、習題課、實驗由分校或教學班實施。《工程力學》（1）、（2）錄像各6學時可在小組討論、習題課中播放。期中考試（各3學時）由省校命題（網上發布），分校閱卷（試題答案與省校聯系）。10/25/2023122002-2003年第一學期首先從《工程力學》（1）開始實施。全程直播。10/25/2023131、作業及實驗：作業、期中考試及實驗成績作為形成性考核成績，占課程總成績的20%,形成性考核成績不及格者不得參加考試。七、考核10/25/202314

2、考試形式：卷面100分，占課程總成績的80%。（1）．試題類型及結構：試題類型主要為計算題，選擇題，填空題。（2）．試題內容不超出中央電大復習提要的范圍。（3）．期末筆試：學生自帶鋼筆、鉛筆、三角板、計算器等工具。10/25/202315八、責任教師1.中央電大課程主講教師：涂令康2.中央電大課程主持教師：聯系人：王

圻、郭

鴻

電話0906

Email：opshd@3.安徽電大課程責任教師：姚志剛

電話mail：yaozg@10/25/202316九、學習資源（文字教材、CAI課件、音頻視頻、網上資源）文字教材：本課程的文字教材選用李前程、安學敏編著的《建筑力學》，由中國建筑工業出版社出版。音像媒體：工程力學（1）、（2）各6講錄像課。10/25/20231710/25/202318十、主要教學環節課堂教學分面授、習題課（作業輔導）及錄像課三種形式。作業要求（每章結束布置作業或參見作業要求）。實驗4學時。10/25/20231910/25/202320

十一、學習方法工程力學是水工類各專業必修的技術基礎課。直播課堂只能講解重點內容，并布置一些重點習題。同學們應在系統學習教材的基礎上盡可能作較多習題，才能熟練掌握本課程的知識。

10/25/202321希望同學們應以學習教材為主，作簡單筆記，在學習理論、概念的同時，一定要作相當數量的習題，通過手算的方法和技巧來掌握力學的概念以及分析和計算的方法。10/25/202322第一章緒論

本章討論了建筑力學的主要任務、內容和一些基本概念。一、本章知識點：1．桿系結構

桿系結構——建筑物中的骨架主要由桿件組成，工程（建筑）力學主要研究平面桿件結構，在計算簡同中用其軸線表示；10/25/2023232．計算模型：剛體、變形體

計算模型－剛體、變形體——其中剛體是受力不變形的物體，當我們討論的問題與變形無關或影響很小時可以使問題簡化；10/25/2023243.變形基本形式變形體是物體變形不可忽略時的討論，但也要有連續、均勻及各向同性的假設。包括拉壓、剪切、扭轉、彎曲，這四種基本的變形形式是日常生活中常見的，在本課程的學習中，應注意產生變形的力和力偶與相應的變形的對應關系。10/25/2023254．建筑力學的內容和任務（1）結構由桿件組成，如何組成才能成為一個結構是我們首先要研究的問題；（2）結構是要承受荷載的，這里討論最簡單的結構（靜定結構）在荷載作用下的內力計算（桿件視為剛體）10/25/202326（3）結構穩定性要求（4）研究單個桿件在基本變形形式下的受力情況，及其相應的變形以及受力與變形之間關系（變形體）（5）靜定結構在荷載作用下的變形與位移10/25/202327（6）超定結構的內力（位移）三個經典方法（7）直桿受壓的穩定問題5．集中荷載、均布荷載

主要討論集中荷載、均布荷載問題，其它荷載在其他課程討論。10/25/2023281．結構與構件（P1）（1）理解結構的概念；（2）了解結構按其幾何特征的三種分類。二、基本內容及要求10/25/2023292．剛體、變形體及其基本假設(P1-2)（1）了解建筑力學中物體的概念；（2）掌握在建筑力學中將物體抽象化為兩種計算模型，以及剛體、理想變形固體的概念及其主要區別。（3）掌握彈性變形與塑性變形的概念。10/25/2023303．桿件變形的基本形式(P2-3)掌握軸向變形或壓縮、剪切、扭轉、彎曲四種基本變形的變形特點。10/25/2023314．建筑力學的任務和內容(P3-4)（1）了解建筑力學的任務、目的，結構正常工作必須滿足的要求；（2）掌握強度、剛度、穩定性的概念；（3）了解建筑力學的內容。10/25/2023325．荷載的分類(P4-5)（1）掌握荷載的概念；（2）了解按荷載作用范圍的分類及分布荷載、集中荷載的概念；10/25/202333（3）了解按荷載作用時間的分類及恒荷載、活荷載的概念；（4）了解按荷載作用性質的分類及靜荷載、動荷載的概念及動荷載作用的基本特點。10/25/202334第二章計算簡圖、受力分析本章知識點：1．約束與約束反力2．結構計算簡圖3．平面桿系結構分類4．物體受力分析10/25/202335本章的幾個重點問題：1．約束與約束反力2．結構計算簡圖3．物體受力分析10/25/202336一般所說的支座或支承；約束是相對的，a對b有一方向的約束，則b對a就有同一方向相反的約束與約束相對應的約束力也是相對的。一物體（例為一剛性桿件）在平面內確定其位置需要兩個垂直方向的坐標（一般取水平x，豎直y）和桿件的轉角。因此對應的約束力是兩個力與一個力偶。一．約束與約束反力10/25/202337根據約束（限制）的位移與相應的約束力可以將7種約束形式歸納為以下4類：（1）．一個位移的約束及約束反力（2）．兩個位移的約束及約束反力（3）．三個位移的約束及約束反力（4）．一個位移及一個轉角的約束及約束反力10/25/20233810/25/202339柔索約束：由軟繩構成的約束。繩索懸掛重物，物體只能受繩子對其向上的拉力；P6光滑面約束：由兩個物體光滑接觸構成的約束。物體在光滑地面上，只受地面對其向上的壓力；1．一個位移的約束及約束反力10/25/202340滾動鉸支座：將桿件用鉸鏈約束連接在支座上，支座用滾軸支持在光滑面上，這樣的支座稱為滾動鉸支座。表示物體在豎直方向受到約束。10/25/202341鏈桿約束：鏈桿是兩端用光滑鉸鏈與其它物體連接，不計自重且中間不受力作用的桿件。物體在豎直方向受到約束，約束力可向上，可向下。10/25/202342這部分重點要求：根據約束形式、熟練確定其約束性質，并正確畫出約束力。約束力的方向可根據判斷確定一個正方向；不易判斷的可以任意確定一個正方向。10/25/2023432．兩個位移的約束及約束反力（固定）鉸支座：分為固定鉸支座和滾動鉸支座。固定鉸支座是將鉸鏈約束與地面相連接的支座；固定鉸支座是將桿件用鉸鏈約束連接在支座上，支座用滾軸支持在光滑面上。10/25/2023443．三個位移的約束及約束反力固定端：使桿件既不能發生移動也不能發生轉動的約束；10/25/2023454．一個位移及一個轉角的約束及約束反力定向支座：將桿件用兩根相鄰的等長、平行鏈桿與地面相連接的支座。10/25/202346二、結構計算簡圖計算簡圖是實際結構的簡化模型。選用原則是：反映實際結構的主要性能；同時便于分析和計算。計算簡圖的選用需要較深厚的力學概念，并與工程實踐相結合，以及實踐的檢驗。本課程只討論（典型）計算簡圖。10/25/2023471．支座形式及反力：支座的形式有：鏈桿支座、鉸支座、固定支座及定向支座。10/25/20234810/25/202349支座約束要注意：（1）鏈桿支座的約束反力必定沿著兩鉸鏈中心的連線作用在物體上。準確地說應為約束的位移方向。如：表示為滾軸支座和可動鉸支座形式，則約束反力應為豎直方向，10/25/202350

二力桿的桿件只通過兩端鉸鏈受力作用，鏈桿只在兩端鉸鏈外受力作用，因此又稱二桿。10/25/202351（2）鉸支座及反力，這里的鉸支座是固定鉸支座：約束桿端的軸向、切向位移；相應的約束反力是一個軸力和一個剪力。可以用兩個垂直分力表示。10/25/202352（3）固定支座：約束桿端的軸向、切向位移及轉動；相應的固定端約束反力是一個軸力、一個剪力和一個力偶。10/25/202353（4）定向支座：約束桿端的軸向位移及轉動；相應的約束反力是沿鏈桿方向的力和定向支座：約束桿端的軸向位移及轉動；相應的約束反力是沿鏈桿方向的力和一個力偶。10/25/2023542．結點形式及作用力

結構中桿件的交點稱為結點。

結構計算簡圖中的結點有：鉸結點、剛結點、組合結點等三種。10/25/202355（1）鉸結點

鉸結點上的各桿用鉸鏈相連接。相互約束桿端的水平及豎向位移；其約束反力用兩對垂直的，互為作用與反作用的分力表示。桿件受荷載作用產生變形時，鉸結點上各桿件端部的夾角發生改變，即可以有相對轉動。10/25/202356（2）剛結點剛結點上各桿件剛性連接。桿件受荷載作用產生變形時，結點上各桿件端部的夾角不發生改變。相互約束桿端的水平及豎向位移及轉動；其相互的約束力用互為作用與反作用的兩對垂直的分力及一對力偶表示。10/25/202357（3）組合結點如果結點上的一些桿件用鉸鏈連接，另一些桿件剛性連接，這種結點稱為組合結點。10/25/202358三、物體受力分析

物體受力分析包含兩個步驟：取分離體，畫受力圖。P12

1．取分離體：是把所要研究的物體解除約束，即解除研究對象與其它部分的聯系；10/25/2023592．畫受力圖：用相應的約束力代替解除的約束，畫出其簡圖受力圖。受力圖是畫出分離體上所受的全部力，即主動力與約束力的作用點、作用線及其作用方向。主動力是荷載產生的力，實際作用的力；約束力是解除聯系的作用力。例題2-1、2-2、2-310/25/202360受力分析步驟：1．取研究對象；畫分離體圖2．在分離體上畫所有主動力3．在分離體上解除約束處按約束性質畫出全部約束力，假設一個正方向10/25/202361

（1）分離體要徹底分離。（2）約束力、外力一個不能少。（3）約束力要符合約束力的性質。（4）未知力先假設方向，計算結果定實際方向。（5）分離體內力不能畫。（6）作用力與反作用力方向相反，分別畫在不同的隔離體上。

分離體圖不能錯，否則從頭錯。畫分離體圖注意：10/25/202362習題2－1（d），指出受力圖中的錯誤和不妥之處。受力圖見教材15頁。10/25/202363受力圖中的錯誤和不妥之處：（1）如整體受力圖所示，xc、yc應視為作用于c點的集中力（主動力）。

但如本圖分析，xc、yc表示的是內力，所以原圖中不應畫出10/25/202364（2）本圖中yc、yc’為作用力與反作用力，應設為相反方向；xc、xc’所設方向正確，但xc畫在桿右側更準確。10/25/202365習題2－2(a)作ab桿的受力圖。圖中接觸面均為光滑面。習題2－2解答如圖。a點受拉力t，沿柔索方向；b點受支撐反力n，指向圓心c。10/25/202366受力分析應注意柔索、光滑面約束性質。注意約束力的方向：柔索約束力為沿索線方向的拉力；光滑面約束力為壓力，方向為光滑面的法線方向，即指向圓心c。注意這里不是沿桿軸方向。10/25/2023671．約束四種形式的性質及對應的約束力；2．受力分析的步驟：取分離體畫受力圖本章要點：10/25/202368第二章作業習題2－1a、b、d，2－3a、b，２－５a、b

，２－１２10/25/202369第三章

力系簡化的基礎知識一、本章知識點：匯交力系力對點之矩（力矩）力偶與力偶矩力偶系及平衡條件力的等效平衡10/25/202370二、重點內容介紹（一）匯交力系1、二力的合成P18

平行四邊形法則（三角形法則）：力的合成與分解，實質上是同一個問題。作用在一個點上的二個任意力可以合成一個力；10/25/202371反之，一個力可以分解成任意二個方向的力。只要知道一個分力的大小、方向，即可根據平形四邊形法則確定另一個分力的大小方向。10/25/202372

三角形法則：平邊四邊形法則可以實用一個力三角形表示，將分力按其方向及大小首尾相連，則始點到終點的連線即為合力，也稱為三角形法則。10/25/202373圖1－16平行四邊形法則圖1－17三角形法則YXRF1F210/25/2023742、匯交力系的合成――力多邊形法則這種力的合成稱為矢量和，有大小和方向，不同于代數和。

10/25/202375匯交力系合成－力多邊形法則，可以依次由三角形法則兩兩合成得到：即連接第一個分力始點到最末一個分力終點的連線為合力。其長度為合力的大小，由始點到終點為合力的方向。10/25/2023763、力的分解－力在軸上的投影（一般在X、Y方向）力的投影，來源于平行光照射下物體影子的概念。為了便于代數運算，一般選擇正交的坐標軸X、Y方向投影。力的投影是代數量，與坐標軸正方向相同為正。10/25/202377合力投影定理：