淺議學好工程力學的方法

李國斌

摘要：工程力學是高職院校機械類各專業(yè)的一門技術基礎課，本文結合教學實踐，就學生如何學好工程力學課程，從五方面談一談自己的看法。

關鍵詞：工程力學；高職院校；學習方法

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）24-0214-02

工程力學是一門理論性較強的技術基礎課，同時又與工程實際聯系密切，機械類專業(yè)的許多課程都以工程力學為基礎。工程力學課程中的內容，包括理論力學和材料力學兩門課程中除專題部分以外的主要內容。由于此門課程屬于經典力學，它所講的理論比較基本，似乎很容易懂，但一做練習題，卻不知從何下手，雖然苦思冥想，絞盡腦汁，但很多題目還是做不出來。所以，學過工程力學的人都有一個共同的感覺，就是“理論易懂，題難做”。因而得出工程力學難學的結論。那么，怎么樣解決這一難題，才能學好工程力學？我認為應該從以下幾方面來考慮。

一、明確學習工程力學的意義

工程力學是高職院校工科專業(yè)一門重要的技術基礎課。是學生學習數學、物理基礎課后接觸到的第一門技術基礎課，它是學生從基礎課到專業(yè)課的橋梁，起著承上啟下的作用，這是因為它是許多后續(xù)課程的基礎。比如，不同專業(yè)以后將要開設的機械設計基礎、鋼結構、結構力學、金屬切削原理、金屬塑形成型原理、擠壓模具技術的理論與實踐、沖壓模具設計與制造技術等專業(yè)課程都要用到工程力學中的知識。工程力學中的大量理論與工程實際密切相關，可以直接用于工程解決實際問題，工程力學中的力學模型、練習題，基本上都是由工程實際中的各種構筑物或構件、零部件簡化抽象而得的，例如：房屋的橫梁、車間的吊車梁、道路上的橋梁等都可以抽象成簡支梁，房屋的雨篷、陽臺、電線桿等都抽象成懸臂梁，屋架等都抽象成桁架，等等。工程力學的知識可以直接用于工程實際問題中的強度、剛度、穩(wěn)定性計算等。由于工程力學是許多專業(yè)課程的基礎，因此，它在培養(yǎng)學生的工程技術能力方面起著重要的作用。通過這門課程的學習，可以培養(yǎng)、提高學生的邏輯思維（包括推理、分析、判斷等）能力，抽象化能力（包括將簡單的實際問題抽象成力學模型、進行適當的數學描述、運用力學理論求解），實驗觀察、動手能力，自學能力，表達能力（包括文字和圖像）以及數字計算能力。所以，作為高職院機械類各專業(yè)的學生，有必要學好工程力學課程。

二、正確理解并掌握“三基”內容

所謂“三基”，是指工程力學中的基本概念、基本理論、基本方法。眾所周知，建造房屋必須筑好堅固的地基，構筑知識結構，同樣要打好基礎，要學好某門課程，首先也要掌握其最基本的知識，以后才談得上拓寬和靈活使用，學習工程力學也不例外。

首先，工程力學的基本概念比較多，例如力的概念，約束的概念，力矩的概念等，僅“點的合成運動”一章中就涉及到兩個點（動點、牽連點）、兩個系、三種運動、三種速度、四種加速度等概念；如果不正確理解每一章中的概念，則在分析問題和具體計算中必定出錯。所以必須正確理解基本概念。

其次，是基本理論的理解。工程力學的公理、定理很多，如：二力平衡公理，力的平行四邊形公理，作用與反作用公理，三力平衡匯交定理，合力矩定理，胡克定律，等等，這些我們必須熟記，同時對其內涵、要素、適用條件等要反復理解，做到真正掌握，這樣我們在分析力學問題時不至于無從下手。要學好這些基本理論，如果只靠死記硬背是很難掌握的，也難以記住，最好的辦法是理解其實質含義，融會貫通，找出各章基本理論之間的共性與個性。比如：點的均變速運動與剛體的勻變速轉動，這兩章中的公式較多，難以記憶，但只要認真分析一下，便能看出它們之間有著一一對應的關系，即：加速度與角加速度、速度與角速度、路程與轉角一一對應；又如：構件各種基本變形時的強度、剛度計算公式雖然很多，但也有對應的規(guī)律：不論四種基本變形中的哪種變化，都有：應力=內力/截面幾何性質量，軸向拉（壓）與扭轉兩章中的：相對變形=內力/抗變形剛度，絕對變形量=內力×長度/抗變形剛度，當然，不同變形時的內力、截面的幾何性質量、抗變形剛度都不同，這就是其個性，只要記住了各章的個性及其之間的共性，則所有理論公式就都記住了，這樣可以解決公式多、難記憶的苦難。

再就是基本方法的掌握。衡量工程力學學得好與否的一個標準，就是看其分析問題、解決問題的能力和破題能力是否較強。如果不熟練掌握工程力學的基本方法，滿足于聽得懂或抱有“抓考題、應付考試”的想法，則必定學不好，見到題目無從下手，決不可能取得好成績。原因在于工程力學中問題都對應于工程實際中的實物，而工程實際中的實物又是千姿百態(tài)的，并且對于同一個實物，若側重考慮的因素不同，則又可以抽象成不同的力學問題，所以工程力學中的題目可以變化多樣、舉不勝舉，抓到考題的概率是極微小的。因此，要想學好工程力學除了正確理解基本概念和基本理論以外，一是要適當作預習，為聽課做準備；二是要保證課堂聽課的效果，作好課堂筆記，值得注意的是，同學們在聽課、記筆記時，應該注意老師講課的重點，記住分析問題的思路和求解的方法，而不是抄老師的板書；三是課后復習，歸納總結，找出并掌握其中的一些規(guī)律。如：求解靜力學問題的方法，主要是“四步”，即取分離體、畫受力圖、列平衡方程（有摩擦時加列摩擦補充方程）、解方程；又如：求解動力學問題的方法也是“四步”，只是將靜力學中的“列平衡方程”改為“列動力學方程及運動學補充方程”；再如：解決材料力學中主要問題的基本方法是：求內力—內力圖—進行強度（剛度）計算，求內力的方法——截面法（截、去、代、平），不論受力、變形怎樣復雜，都可以用截面法求得內力、找出危險截面、從而方便地進行強度（或剛度）計算。

三、要勤用腦、多動手

工程力學的特點之一是習題多，并且有一定的計算量，在《工程力學課程教學基本要求》中對課后作業(yè)的“最少習題數”作了明確規(guī)定，只有通過一定數量習題的練習，才能達到最基本的要求。此外，工程力學之所以“理論易懂，題難做”，也是因為其基礎知識看起來簡單，用起來卻變化多端，神通無窮。它能解決多少問題，就看各人掌握的程度和創(chuàng)新能力了。怎樣才能掌握和創(chuàng)新？像工程力學這門課程，不能只讀書本，而必須多做題，通過做題，及時發(fā)現并解決自己學習中存在的問題；幫助理解、消化、鞏固基本概念、基本理論；熟練掌握、靈活運用基本方法；訓練、提高自己的思維能力、表達能力及數字計算能力；這樣才能有所創(chuàng)新。

在做習題時應該注意：切莫急于對答案，否則，將事半功倍。一般來說，做題時，首先要認真審題，分析此題是屬于哪種類型、需要用到哪些理論、有幾種解題方法；然后選用比較簡單或者自己掌握得比較好的方法去求解，最后用其他方法進行驗算。例如：平面一般力系的平衡問題，可以列三個獨立的平衡方程，而平衡方程又有三種形式，分別是一矩式、二矩式和三矩式；求作梁的內力圖時，可以用基本方法、簡便法或疊加法三種方法；求解平面運動剛體上任一點的速度時，可以用基本法、瞬心法或速度投影定理法三種不同的方法。

不論用哪種方法，最后結果是唯一的。為了檢驗計算結果正確與否，可以用其他方法核算。

可見，在做題時，一定要認真分析，合理選用方法，才能迅速準確地破解得答案。在學習過程中，除了完成課堂布置的必做題以外，還應該爭取多做題，通過不同類型習題的練習，才能使自己對這門課程做到“見多識廣，熟能生巧，舉一反三”，以致達到“正確理解，熟練掌握，靈活運用”之目的。

四、注意理論聯系實際

工程力學是人類長期認識自然和改造自然的結晶。力學的基本規(guī)律，是人們通過長期生產實踐和大量科學實驗，經過綜合、分析和歸納總結出來的。生產的需要促進了力學的發(fā)展，同時，力學理論又反過來推動生產不斷發(fā)展。所以，學習工程力學必須注意理論聯系實際，在生活和生產實踐中，認真觀察，勤于思考，將感性認識上升為理性認識，并將理論應用到實踐中去加以檢驗。如：我們用板手擰緊螺母時，用大板手省力，而用小板手很費勁，這用力矩理論很容易解釋。又如一直徑不同的鋼桿，兩端受外力作用而拉伸，當力增大到一定值時，由經驗可知，斷裂必發(fā)生在直徑較小的一段上，這驗證了衡量構件強度的物理量是應力。

五、注意力學實驗

工程力學中許多理論是建立在實驗基礎上的，如材料拉伸壓縮的力學性能實驗。我們做實驗時要認真觀察，記錄數據，對實驗結果要仔細研究，用實驗來驗證力學理論的正確性，同時增強學習工程力學的信心。

六、結語

工程力學是有關工程技術人員必修的技術基礎課程，作為今后將從事有關專業(yè)工作的工科學生有必要把它學好。盡管比較難學，但只要能認識它對后繼課程的影響，明確學習它的目的和意義，從而提高學習的自覺性，保證課堂的聽講效果，在學習中正確理解并熟練掌握基本概念、基本理論、基本方法，認識做習題的重要性，自覺地多做習題，理論聯系實際，主動思考工程力學中的理論在實際中的應用，就一定能學好它。一定要有信心克服學習中遇到的困難，通過努力學好工程力學，并使自己的能力得到提高，為后繼課程的學習，為今后的工作打下良好的基礎。

參考文獻：

[1]李海恒.如何提高中職生對于《工程力學》的學習興趣[J].職業(yè)，2009，（24）：74.