学习情境一

案例一： 案例一：图1-2-1为带式运输机传动装置简图，若 为带式运输机传动装置简图， 要对该系统中减速器低速输出轴进行结构设计， 要对该系统中减速器低速输出轴进行结构设计，首先 要用应用力学提供的方法将该轴简化为力学模型； 要用应用力学提供的方法将该轴简化为力学模型；然 后分析该轴受到哪些力的作用（ 后分析该轴受到哪些力的作用（包括主动力与约束反 ），并求出各未知力的大小和方向 并求出各未知力的大小和方向， 力），并求出各未知力的大小和方向，作为轴结构设 计的原始依据；当轴的材料、 计的原始依据；当轴的材料、结构与尺寸初步确定后 最后再按应用力学提供的方法进行强度（或刚度） ，最后再按应用力学提供的方法进行强度（或刚度） 校核， 校核，以防止该轴在工作过程中产生过大的变形或出 现过早的疲劳破坏。减速器中齿轮、轴承、 现过早的疲劳破坏。减速器中齿轮、轴承、联轴器等 其他较重要的非标准件设计方法类同。这样， 其他较重要的非标准件设计方法类同。这样，设计出 来的机械装置既是安全可靠的，又是最经济的！ 来的机械装置既是安全可靠的，又是最经济的！
《应用力学》学习内容的组织，遵循力学的基本研 应用力学》学习内容的组织， 究方法与路径，以刚体受力分析、平衡条件及应用、 究方法与路径，以刚体受力分析、平衡条件及应用、构 件强度、刚度、稳定性、力和运动分析为主线， 件强度、刚度、稳定性、力和运动分析为主线，重构与 序化了学习内容，共设计了8个学习情境， 20项学习 序化了学习内容，共设计了8个学习情境，约20项学习 性工作任务 学习情境1、力学与生活 学习情境2、刚体静力分析 学习情境3、平面力系 学习情境4、空间力系及重心 学习情境5、工程构件的基本变形及强度计算 学习情境6、工程构件的组合变形及强度计算 学习情境7、工程构件的失效 学习情境8、工程构件运动分析与计算
通过调研，与行业企业专家共同归纳、提炼， 通过调研，与行业企业专家共同归纳、提炼，机 械制造类专业（ 械制造类专业（群）的主要就业岗位与典型工作任务 以及完成其中技术工作任务所需的力学知识与能力（ 以及完成其中技术工作任务所需的力学知识与能力（ 即在产品设计、制造、安装和维修过程中必须具备的 即在产品设计、制造、 力学知识与能力）如图1 力学知识与能力）如图1-3-1所示。 所示。
1.1.2力学与工程 1.1.2力学与工程 在现代生产过程中， 在现代生产过程中，工程技术问题的解决一般都 离不开力学知识与方法的支撑。例如，机床、 离不开力学知识与方法的支撑。例如，机床、内燃机 起重机等各种各样的机械， 、起重机等各种各样的机械，它们都是由许多不同构 件组成的，当机械工作时，这些构件将受到外力（ 件组成的，当机械工作时，这些构件将受到外力（通 常称为载荷）的作用。若外载荷太大， 常称为载荷）的作用。若外载荷太大，构件将会发生 过大的变形或断裂，导致设备不能正常工作。因此， 过大的变形或断裂，导致设备不能正常工作。因此， 对机械的设计、 对机械的设计、制造和使用都是以力学理论为基础的 。请看以下两个案例： 请看以下两个案例：
图1-1-3自行车
问题四：杂技演员表演用手开砖， 问题四：杂技演员表演用手开砖，为什么在砖的 两边垫上物块比不垫物块易断？ 两边垫上物块比不垫物块易断？
图1-1-4 杂技劈砖
图1-1-5 独木桥
问题五：用长4m， 400mm， 200mm的板做 问题五：用长4m，宽400mm，厚200mm的板做 4m 成独木桥，为什么宽面水平放置时， 成独木桥，为什么宽面水平放置时，人过桥感到 颤动，有危险感，而宽面立放时， 颤动，有危险感，而宽面立放时，就没有这种感 觉？
一般机械装置分析与设计过程中涉及到的工程 力学知识主要体现在以下几个方面： 力学知识主要体现在以下几个方面： （1）机械设备的正常工作转速与电动机转速的关 系。各种传动装置的速度与加速度传递规律需要运动 学知识。 学知识。 （2）电机功率、转速与外力偶矩的关系需要动力 电机功率、 学知识。 学知识。 （3）机械设备各零部件和传动装置各零部件的受 力分析与计算，需要静力学知识。 力分析与计算，需要静力学知识。 （4）机械设备受外力作用后，各零部件所受内力 机械设备受外力作用后， 不同，进行设计时需要材料力学知识。 不同，进行设计时需要材料力学知识。
一、学习应用力学是专业的需要 《应用力学》的课程价值在于运用力学的原理、 应用力学》的课程价值在于运用力学的原理、 方法解决工程实际问题， 方法解决工程实际问题，它为协调工程的安全性和经 济性矛盾提供了科学的解决方法。这些最普遍最基本 济性矛盾提供了科学的解决方法。 的力学知识，具有很强的工程实用性和实践性。 的力学知识，具有很强的工程实用性和实践性。作为 机械类、近机类专业高技能人才， 机械类、近机类专业高技能人才，在以后的机械革新 改造、设计与制造过程中， 、改造、设计与制造过程中，必然遇到很多与力学有 关的问题。 关的问题。具备必要的力学基本知识与分析计算能力 ，无论对于后续课程的学习，还是将来的实际工作， 无论对于后续课程的学习，还是将来的实际工作， 都具有重要意义。所以， 应用力学》 都具有重要意义。所以，《应用力学》是机械制造与 自动化、机电一体化技术、模具设计与制造专业、 自动化、机电一体化技术、模具设计与制造专业、数 控技术等专业的重要技术基础课。 控技术等专业的重要技术基础课。
图1-1-1 压地滚子
问题二：汽车是怎样开动的？是不是马达一转， 问题二：汽车是怎样开动的？是不是马达一转， 汽车就能跑起来？如汽车陷在稀泥中， 汽车就能跑起来？如汽车陷在稀泥中，情况将会 怎样？为什么？ 怎样？为什么？
图1-1-2 行驶的轿车
问题三：自行车的飞轮（在后轴上） 问题三：自行车的飞轮（在后轴上）与大链轮的 大小与自行车的速度是什么关系？ 大小与自行车的速度是什么关系？为什么杂技演 员骑自行车在舞台上蹬的那么快而车行习目标与学习方法 2.1力学学什么 2.1力学学什么
《应用力学》既研究物体的受力、平衡、运动，又 应用力学》既研究物体的受力、平衡、运动， 研究物体在安全、经济条件下的承载能力。前者是理论 研究物体在安全、经济条件下的承载能力。 力学的任务， 力学的任务，主要研究物体受力分析方法和物体平衡及 物体机械运动的一般规律，其内容包括静力学、 物体机械运动的一般规律，其内容包括静力学、运动学 两个部分；后者是材料力学的任务， 两个部分；后者是材料力学的任务，研究工程构件在载 荷作用下变形和破坏的规律。 荷作用下变形和破坏的规律。即在保证构件既安全又经 济的前提下，为构件选用合适的材料，确定合理的截面 济的前提下，为构件选用合适的材料， 形状和尺寸，保证构件在工作时具有足够的强度、 形状和尺寸，保证构件在工作时具有足够的强度、刚度 或稳定性，其内容包括四种基本变形（ 或稳定性，其内容包括四种基本变形（轴向拉伸与压缩 剪切、圆轴扭转、平面弯曲） 、剪切、圆轴扭转、平面弯曲）及其组合变形的强度计 压杆稳定与疲劳强度等内容。 算、压杆稳定与疲劳强度等内容。
图1-2-1 带式运输机传动简图
图1-2-2减速器低速输出轴结构装配简图
图1-2-3 力学模型与受力分析图
案例二：又如图1 案例二：又如图1-2-4所示的机械加工中用的摇臂 钻床，钻孔时将受到力的作用，摇臂、 钻床，钻孔时将受到力的作用，摇臂、立柱以及底座 都要发生不同程度的变形。为了保证孔的加工精度， 都要发生不同程度的变形。为了保证孔的加工精度， 必须尽量减少这种变形。那么，怎样设计摇臂、 必须尽量减少这种变形。那么，怎样设计摇臂、立柱 和底座才能减少这种变形呢？ 和底座才能减少这种变形呢？
1.1.3力学与人生 1.1.3力学与人生 伟大的科学家珈里略说过： 伟大的科学家珈里略说过：“工程力学是一门美 丽而有用的科学。 在个人的职业生涯发展中， 丽而有用的科学。”在个人的职业生涯发展中，大部 分同学将会终身立足于与专业相关的各类工程技术领 你是否树立了“ 域。你是否树立了“成为该领域技术专家或创新型高 技能人才”的职业理想？ 技能人才”的职业理想？又如何把职业理想变成现实 那就要首先学好用好力学知识， ？那就要首先学好用好力学知识，因为它给你的是终 生受益的东西 。
问题六：将一匀质杆（或没削的铅笔） 问题六：将一匀质杆（或没削的铅笔）放在左右 两手的食指上，两手靠拢时， 两手的食指上，两手靠拢时，为什么杆不能同时 在两食指上滑动？又问两食指应相遇在杆的何处？ 在两食指上滑动？又问两食指应相遇在杆的何处？ 你能作出合理的解释吗？ 你能作出合理的解释吗？
图1-1-6杆的滑动
情境一描述： 情境一描述： 本情境具有导言课的性质。通过“力学与生活、 本情境具有导言课的性质。通过“力学与生活、力学 与工程（生产）、力学与人生” ）、力学与人生 与工程（生产）、力学与人生”等几个小问题的分析与探 对应用力学的研究对象， 讨，对应用力学的研究对象，应用力学在工程技术中的地 位与作用，应用力学的研究方法和学习方法等有清晰、 位与作用，应用力学的研究方法和学习方法等有清晰、明 确的理解，引发学习与探讨力学领域科学问题的兴趣。 确的理解，引发学习与探讨力学领域科学问题的兴趣。 学习目标： 学习目标： 对应用力学的研究对象、 1、对应用力学的研究对象、主要任务与内容等有概括 的理解。 的理解。 2、认知应用力学在工程技术中的地位与作用，增强工 认知应用力学在工程技术中的地位与作用， 程意识、质量意识与社会责任意识。 程意识、质量意识与社会责任意识。 培养专业兴趣，增强学好本课程的信心。 3、培养专业兴趣，增强学好本课程的信心。 学习任务： 学习任务： 1。感悟力学 2。认知学习目标与学习方法
图1-2-4 摇臂钻床
以上问题不单纯属于“应用力学”要解决的范畴 以上问题不单纯属于“应用力学” ，许多问题的解决还需要其他专业课程的支持。但是 许多问题的解决还需要其他专业课程的支持。 ，“应用力学”可以为分析和解决这些问题提供理论 应用力学” 与方法， 与方法，为学习专业课程和将来解决工程实际问题打 下必要的知识基础。 下必要的知识基础。
任务一
感悟力学
生活处处皆力学。 生活处处皆力学。 你能举出与日常生 活密切相关的力学 应用实例吗？ 应用实例吗？开— 动—脑—筋—哟！