《工程力學》實驗課程教學大綱
一、教師或教學團隊信息
教師姓名 | 所在學院或部門 | 電話 | 電子信箱 |
王紅囡 | 土木工程系 | 57123506 | whn@shnu.edu.cn |
彭麗 | 科學教育系 | 57123506 | pengl@shnu.edu.cn |
王紅偉 | 實驗室 | ||
崔啟 | 實驗室 |
二、課程基本信息
課程名稱（中文）：工程力學實驗
課程名稱（英文）：Engineering Mechanics Experiments
課程類别：□通識必修課 □通識選修課 □大類平台課
■專業必修課 □專業方向課 □專業拓展課
□實踐性環節
特殊課程類型： 否
周學時：2 線上學時：0 線下面授學時： 6 總學時：6
學分：1
先修課程：高等數學、大學物理
授課對象：大二本科生
大綱執筆人：王紅囡 大綱審核人：彭麗
三、課程簡介
工程力學實驗是《工程力學》課程教學中重要的實踐環節。工程力學實驗是以工程力學的基本理論為基礎，通過拉伸、壓縮、彎曲等實驗來測定材料的強度、彈性模量等力學參數，運用電測法測定構件中的應力和應變，進一步驗證理論公式的精确性。學生通過做實驗，用理論來解釋、分析實驗結果，又以實驗結果來證明理論，互相印證，達到鞏固理論知識和學會實驗方法的雙重目的。同時，對于提高學生的綜合素質、培養學生的實踐能力與創新能力以及團隊合作精神具有極其重要的作用。
四、課程目标
課程目标1：能掌握電測實驗應力分析的基本原理、方法和實驗方案設計，驗證力學課程中的相關知識，鞏固和加深對工程力學基本理論的理解，提高學生應用實驗的手段與方法獨立分析問題和解決工程問題的能力。
課程目标2：促進實驗小組成員的溝通與協作，培養學生團隊合作精神。
課程目标與畢業要求指标點高支撐的對應關系表
畢業要求 | 分解指标點 | 課程目标 |
4．研究基礎 | 指标4-2：能夠根據工程管理對象特征和現實問題，選擇研究路線，設計調查和實驗方案，科學采集數據。 | 課程目标1 |
9．個人與團隊 | 指标9-1：能夠具有主動與他人合作和配合的意識，能獨立完成團隊分配的任務 | 課程目标2 |
五、課程教學設計
課程目标與教學内容和教學方法的對應關系表
課程目标 | 教學内容 | 教學方法 |
課程目标1：能掌握電測實驗應力分析的基本原理、方法和實驗方案設計，驗證力學課程中的相關知識，鞏固和加深對工程力學基本理論的理解，提高學生應用實驗的手段與方法獨立分析問題和解決工程問題的能力。 | 鑄鐵低碳鋼拉壓實驗、 彈性模量和泊松比的測定實驗、梁彎曲正應力分布實驗 | 課堂講授、演示實驗、操作實驗 |
課程目标2：促進實驗小組成員的溝通與協作，培養學生團隊合作精神。 | 實驗教學、小組合作、小組讨論 |
六、教學進度安排
實驗一：低碳鋼和鑄鐵的拉伸實驗
1. 課時數：1
2. 實驗内容或訓練技能，重點、難點：
實驗内容：
1）觀察材料在拉伸過程中的各種現象并繪制拉伸圖；
2）測定低碳鋼材料屈服極限σs、強度極限σb、伸長率δ、面積收縮率ψ；
3）了解萬能試驗機的構造和工作原理；
4）測定鑄鐵的強度極限；
重點：測定低碳鋼材料屈服極限σs、強度極限σb、伸長率δ。
難點：比較低碳鋼與鑄鐵的拉伸力學性能。
3. 教學方法：演示實驗。通過實驗，培養學生分析問題的能力以及工程意識。
4. 學生學習任務：本項實驗為驗證性實驗，通過實驗要求學生熟悉萬能實驗機的使用方法、觀察低碳鋼和鑄鐵拉伸過程中的變形和破壞現象；認識低碳鋼（塑性材料）和鑄鐵（脆性材料）力學特性。
5. 課外學習要求：完成實驗報告。
實驗二：低碳鋼和鑄鐵的壓縮實驗
2. 實驗内容或訓練技能，重點、難點：
實驗内容：
1）測定低碳鋼壓縮時的強度性能指标：屈服應力。
2）測定鑄鐵壓縮時的強度性能指标：抗壓強度。
3）繪制低碳鋼和鑄鐵的壓縮圖，比較低碳鋼與鑄鐵在壓縮時的變形特點和破壞形式。
難點：比較低碳鋼與鑄鐵在壓縮時的變形特點和破壞形式。
3. 教學方法：演示實驗。通過實驗，培養學生分析問題的能力以及工程意識。
4. 學生學習任務：本項實驗為驗證性實驗，通過實驗要求學生熟悉萬能實驗機的操作和使用方法、觀察低碳鋼和鑄鐵壓縮過程中的變形和破壞現象；認識低碳鋼（塑性材料）和鑄鐵（脆性材料）力學特性。
實驗三：電測法彈性模量和泊松比的測定實驗
2. 實驗内容或訓練技能，重點、難點：
實驗内容：
1）準确測定出彈性模量E和泊松比ν。
2）熟悉電測法的基本原理和靜态電阻應變儀的使用方法。
難點：惠斯登電橋的連接方法。
3. 教學方法：學生操作實驗。通過實驗，培養學生實踐能力及團隊合作意識。
4. 學生學習任務：
本項實驗為驗證性實驗，通過實驗要求學生熟悉電測法的基本原理和靜态電阻應變儀的使用方法，了解電阻應變片的粘貼技術和電橋的連接方法。
5. 課外學習要求：完成實驗報告。
實驗四：梁純彎曲正應力的電測實驗
1. 課時數：2
2. 實驗内容或訓練技能，重點、難點：
實驗内容：
1）熟悉電測法的基本原理和靜态電阻應變儀的使用方法。
重點：測定出純彎曲梁沿截面高度正應力分布狀況。
難點：進行相對誤差分析。
3. 教學方法：學生操作實驗。通過實驗，培養學生分析能力及團隊合作意識。
4. 學生學習任務：
本項實驗為設計性實驗，通過實驗要求學生熟悉電測法的基本原理和靜态電阻應變儀的使用方法。驗證矩形截面梁在純彎曲時橫截面上正應力的分布規律，并驗證直梁彎曲時的正應力公式。
5. 課外學習要求：完成實驗報告。
七、考核方案
考核方式
畢業要求 | 課程目标 | 考核方式 | 合計 | ||||
實驗1 | 實驗2 | 實驗3 | 實驗4 | 實驗報告 | |||
指标點4.2 | 課程目标1 | √ | √ | √ | √ | √ | |
指标點9.1 | 課程目标2 | √ | √ | ||||
考核方式占比（%） | 10 | 10 | 20 | 20 | 40 | 100 | |
考核評分标準
滿分100分。操作正确，結果符合要求，不扣分；操作正确，結果誤差較大，一次扣2分；操作有部分錯誤，導緻結果不符合要求，一次扣4分；不積極參與實驗，實驗報告不完整，一次扣8分。曠課一次扣20分。
八、課程資源
（1）教材：
同濟大學航空航天與力學學院力學實驗中心.《材料力學教學實驗》（第3版）[M].同濟大學出版社，2012.
參考書目:
1. 梁麗傑 主編.《建築力學》（第2版）[M]. 中國電力出版社，2018.
2. 劉鴻文、呂榮坤.《材料力學實驗》（第4版）.高等教育出版社.2017
3. 胥明、付廣龍、黃躍平.《工程力學實驗》（第2版）.東南大學出版社.2017
（2）在線課程平台：超星
學習通（課件、思考題等）、中國大學慕課。
