《工程力学》中材料力学教学方法的探讨

葛群++++张秋芬

摘要：中国劳动社会保障出版社第五版的《工程力学》是全国中学职业技术学校机械类通用教材，也是理工科类学生中须掌握的一门基础课理论课，全书内容分为两篇。本人以第五章拉伸和压缩为例探讨材料力学的教学方法。

关键词：工程力学 材料力学 变形 举例

在材料力学的教学过程中主要研究构件能在载荷下的变形以及破坏规律，构件基本变形分为拉伸和压缩，剪切和挤压，扭转，弯曲等四种。在这篇的教学过程中，以第五章最为重要，如果第五章的内容讲透彻，学生理解掌握的比较牢固后面三章的学习就相对轻松容易。现以第五章为例，来谈谈我的教学方法。

一、拉伸和压缩的力学模型

在讲解这节内容的时候，首先要用实物演示（可以选用弹簧）让学生观察弹簧，教师分别演示在拉力和压力的情况下的变形：教师引导提问： “ 1.弹簧伸长的时候，受到我的两个手的力有什么特点？缩短的时候这两个力又有什么特点？2.伸长、缩短的时候还有哪些变化” 在学生的回答下，教师补充答案，让学生明白变形实在外力的作用下发生的，同时也让学生掌握外力的特点以及变形的特点。

二、拉伸（压缩）时横截面的内力——轴力

在概念教学中，学生已经明白了构件在外力的作用下会发生变形，在学习本节内容之前，教师用透明塑料袋装一把米，然后让学生观察并提问“在我用力捏袋子的同时，米粒与米粒之间有没有力产生，有什么特点？”

通过学生的回答引入内力的概念。在外力作用下，构件内部各部分之间因相对位置改变而引起的附加的相互作用力。特点是：a：连续分布于截面各处。b：随外力的变化而变化，并与构件的强度、刚度和稳定性等问题密切相关，在学生理解了内力概念的基础上讲授内力正负的判断方法，让学生明白正负仅代表方向。然后进行内力计算方法的教学：截面法，讲解这个方法的试试一定要举例。以例题讲清楚每一步。

此题为例：先让学生分析外力，A点的外力应该是多少？方向？解题的依据？

让学生清楚外力依然满足静力学的平衡条件。然后让学生知道内力是随外力变化的，因此每当外力改变，内力就需要重新计算，因此截面法解题的步骤分别是：

1.截开：将杆件在欲求内力的截面处假想的切开，每两个受力点上之间截一次，取其中一部分为研究对象，画出该部分所受的外力

2.代替：用截面上的内力来代替去掉部分对选取部分的作用，讲解此处时可用食指、大拇指给粉笔施加压力，然后把粉笔掰成两断，此时向学生讲清楚只是假想的掰断。让学生分析：如果選择了a，那b对a有没有力的作用？这个作用力就是内力。我们就要在截面上用内力FN来表示b对a的作用力。一般假设为正值。

3.平衡：列出选取部分的静力学平衡方程，确定未知内力的大小和方向，截面法计算内力非常重要，需要重点掌握，所以要多做几个例题进行练习巩固。让学生通过多练习多讲解，熟练掌握。

三、拉伸（压缩）时横截面上的应力与应变应力的概念

强调应力是衡量构件强度的指标，应力与内力的区别：应力是截面上一点处内力的聚集程度，反映一点处内力强弱程度的基本量一个构件会不会被破坏，是通过应力来衡量的。

应力的计算公式： 单位要强调，特别是单位的换算关系一定要向学生讲解清楚，因为职业技工院校的学生大部分计算能力较差，看到计算的题目就望而生畏，讲解清楚让学生易于接触。

四、拉伸和压缩的强度条件及其应用

1.向学生讲清楚，工作应力，极限应力，许用应力的概念，这个时候可以用工作的时间来举例：实际的工作时间就是工作时间，危及生命的工作实际就是极限时间，为了保证人的生命安全，就要有允许的时间范围，根据不同人的体质制定不同的安全系数。

2.强度条件这四个字要向学生讲清楚

最大工作应力不得超过材料的许用应力的条件

在满足这个条件的前提条件夏，可以有三个方面的应用

（1）强度校核：判断构件是否安全，问学生，怎样进行判断，引导学生总结结论。

（2）选择截面尺寸：A的取值如何确定？

（3）确定许可载荷：构件能承受的载荷？

通过多个例题的练习讲解让学生能灵活运用，在后三章的学习中，学生可以完全通过本次课的内容自主学习，自主总结。

参考文献：

[1]钟少华.工程力学[M].形式：中国劳动社会保障出版社，2011.

[2]王培兴，李建.工程力学[M].机械工业出版社，2005.

（作者单位：常州交通技师学院）endprint