《工程力学》实验课程教学大纲
一、教师或教学团队信息
教师姓名 | 所在学院或部门 | 电话 | 电子信箱 |
王红囡 | 土木工程系 | 57123506 | whn@shnu.edu.cn |
彭丽 | 科学教育系 | 57123506 | pengl@shnu.edu.cn |
王红伟 | 实验室 | ||
崔启 | 实验室 |
二、课程基本信息
课程名称（中文）：工程力学实验
课程名称（英文）：Engineering Mechanics Experiments
课程类别：□通识必修课 □通识选修课 □大类平台课
■专业必修课 □专业方向课 □专业拓展课
□实践性环节
特殊课程类型： 否
周学时：2 线上学时：0 线下面授学时： 6 总学时：6
学分：1
先修课程：高等数学、大学物理
授课对象：大二本科生
大纲执笔人：王红囡 大纲审核人：彭丽
三、课程简介
工程力学实验是《工程力学》课程教学中重要的实践环节。工程力学实验是以工程力学的基本理论为基础，通过拉伸、压缩、弯曲等实验来测定材料的强度、弹性模量等力学参数，运用电测法测定构件中的应力和应变，进一步验证理论公式的精确性。学生通过做实验，用理论来解释、分析实验结果，又以实验结果来证明理论，互相印证，达到巩固理论知识和学会实验方法的双重目的。同时，对于提高学生的综合素质、培养学生的实践能力与创新能力以及团队合作精神具有极其重要的作用。
四、课程目标
课程目标1：能掌握电测实验应力分析的基本原理、方法和实验方案设计，验证力学课程中的相关知识，巩固和加深对工程力学基本理论的理解，提高学生应用实验的手段与方法独立分析问题和解决工程问题的能力。
课程目标2：促进实验小组成员的沟通与协作，培养学生团队合作精神。
课程目标与毕业要求指标点高支撑的对应关系表
毕业要求 | 分解指标点 | 课程目标 |
4．研究基础 | 指标4-2：能够根据工程管理对象特征和现实问题，选择研究路线，设计调查和实验方案，科学采集数据。 | 课程目标1 |
9．个人与团队 | 指标9-1：能够具有主动与他人合作和配合的意识，能独立完成团队分配的任务 | 课程目标2 |
五、课程教学设计
课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表
课程目标 | 教学内容 | 教学方法 |
课程目标1：能掌握电测实验应力分析的基本原理、方法和实验方案设计，验证力学课程中的相关知识，巩固和加深对工程力学基本理论的理解，提高学生应用实验的手段与方法独立分析问题和解决工程问题的能力。 | 铸铁低碳钢拉压实验、 弹性模量和泊松比的测定实验、梁弯曲正应力分布实验 | 课堂讲授、演示实验、操作实验 |
课程目标2：促进实验小组成员的沟通与协作，培养学生团队合作精神。 | 实验教学、小组合作、小组讨论 |
六、教学进度安排
实验一：低碳钢和铸铁的拉伸实验
1. 课时数：1
2. 实验内容或训练技能，重点、难点：
实验内容：
1）观察材料在拉伸过程中的各种现象并绘制拉伸图；
2）测定低碳钢材料屈服极限σs、强度极限σb、伸长率δ、面积收缩率ψ；
3）了解万能试验机的构造和工作原理；
4）测定铸铁的强度极限；
重点：测定低碳钢材料屈服极限σs、强度极限σb、伸长率δ。
难点：比较低碳钢与铸铁的拉伸力学性能。
3. 教学方法：演示实验。通过实验，培养学生分析问题的能力以及工程意识。
4. 学生学习任务：本项实验为验证性实验，通过实验要求学生熟悉万能实验机的使用方法、观察低碳钢和铸铁拉伸过程中的变形和破坏现象；认识低碳钢（塑性材料）和铸铁（脆性材料）力学特性。
5. 课外学习要求：完成实验报告。
实验二：低碳钢和铸铁的压缩实验
2. 实验内容或训练技能，重点、难点：
实验内容：
1）测定低碳钢压缩时的强度性能指标：屈服应力。
2）测定铸铁压缩时的强度性能指标：抗压强度。
3）绘制低碳钢和铸铁的压缩图，比较低碳钢与铸铁在压缩时的变形特点和破坏形式。
难点：比较低碳钢与铸铁在压缩时的变形特点和破坏形式。
3. 教学方法：演示实验。通过实验，培养学生分析问题的能力以及工程意识。
4. 学生学习任务：本项实验为验证性实验，通过实验要求学生熟悉万能实验机的操作和使用方法、观察低碳钢和铸铁压缩过程中的变形和破坏现象；认识低碳钢（塑性材料）和铸铁（脆性材料）力学特性。
实验三：电测法弹性模量和泊松比的测定实验
2. 实验内容或训练技能，重点、难点：
实验内容：
1）准确测定出弹性模量E和泊松比ν。
2）熟悉电测法的基本原理和静态电阻应变仪的使用方法。
难点：惠斯登电桥的连接方法。
3. 教学方法：学生操作实验。通过实验，培养学生实践能力及团队合作意识。
4. 学生学习任务：
本项实验为验证性实验，通过实验要求学生熟悉电测法的基本原理和静态电阻应变仪的使用方法，了解电阻应变片的粘贴技术和电桥的连接方法。
5. 课外学习要求：完成实验报告。
实验四：梁纯弯曲正应力的电测实验
1. 课时数：2
2. 实验内容或训练技能，重点、难点：
实验内容：
1）熟悉电测法的基本原理和静态电阻应变仪的使用方法。
重点：测定出纯弯曲梁沿截面高度正应力分布状况。
难点：进行相对误差分析。
3. 教学方法：学生操作实验。通过实验，培养学生分析能力及团队合作意识。
4. 学生学习任务：
本项实验为设计性实验，通过实验要求学生熟悉电测法的基本原理和静态电阻应变仪的使用方法。验证矩形截面梁在纯弯曲时横截面上正应力的分布规律，并验证直梁弯曲时的正应力公式。
5. 课外学习要求：完成实验报告。
七、考核方案
考核方式
毕业要求 | 课程目标 | 考核方式 | 合计 | ||||
实验1 | 实验2 | 实验3 | 实验4 | 实验报告 | |||
指标点4.2 | 课程目标1 | √ | √ | √ | √ | √ | |
指标点9.1 | 课程目标2 | √ | √ | ||||
考核方式占比（%） | 10 | 10 | 20 | 20 | 40 | 100 | |
考核评分标准
满分100分。操作正确，结果符合要求，不扣分；操作正确，结果误差较大，一次扣2分；操作有部分错误，导致结果不符合要求，一次扣4分；不积极参与实验，实验报告不完整，一次扣8分。旷课一次扣20分。
八、课程资源
（1）教材：
同济大学航空航天与力学学院力学实验中心.《材料力学教学实验》（第3版）[M].同济大学出版社，2012.
参考书目:
1. 梁丽杰 主编.《建筑力学》（第2版）[M]. 中国电力出版社，2018.
2. 刘鸿文、吕荣坤.《材料力学实验》（第4版）.高等教育出版社.2017
3. 胥明、付广龙、黄跃平.《工程力学实验》（第2版）.东南大学出版社.2017
（2）在线课程平台：超星
学习通（课件、思考题等）、中国大学慕课。
