理论力学教材

理论力学教材（精选4篇）

理论力学教材 篇1

1 出版数字化力学类教材的必要性

数字化出版是指互联网信息提供者将自己创作或他人创作的作品经过选择、编辑和数字化制作, 登载在互联网上或者通过互联网发送到用户端, 供多人同时在线, 浏览阅读、使用或者下载的传播行为, 其出版和发行方式主要以网上支付为主, 在教育出版领域, 数字出版的优势已不断显现。

清华大学出版社社长李家强认为, 高校数字化教材出版改进了教学方法, 高校师生普遍了解在线辅助系统和多媒体教材, 并对它们普遍认可。高等教育出版社社长刘志鹏认为, 数字化教材出版的特殊性导致其与信息化技术的结合得更为便利、自然。数字化教材不仅能拓展纸质教材的空间, 为学习者提供更多选择、更多方位的学习方式, 而且大量数字化信息的输入改变了学生的认知过程, 使得学生的学习过程走向个性化、自主化。同时, 平台开放、检索便捷、收费低廉、可反复使用的数字化教材不断满足了教材使用者的需求。

而对力学类教材出版进行数字化转型, 一方面是高校力学学科教学改革的需要, 特别是力学类教材数字出版的教学资源利用与网络化互动教学平台的建立, 为学生提供了全新的学习环境, 既保障了力学类相应课程专业知识的需要, 还能培养学生创新、协作、实践能力, 符合信息化社会的人才需求和教学改革的目标实现。另一方面, 由于目前网络阅读已成为大学生主要的阅读模式, 数字化教材较传统的纸质化出版更具优势。内容丰富的数字化教材不仅提高了教学效果, 满足了教师与学生的个性化需求, 也融入到了学生的学习阅读方式, 方便了大家在学习过程中的沟通交流。

2 力学类教材出版数字化转型面临的挑战

2.1 力学类教材数字化出版形式单一, 多是作为学科教学的辅助手段

目前国内大部分出版社出版的力学类数字教材属于光盘版数字教材, 这种形式通常是光盘和纸质的教材一起捆绑销售, 内容也多为纸质教材的翻版, 并不具有很大的发展潜力。另外我国高校传统的教学主要以教师的课堂讲授、实验室试验为主, 配以多媒体课件等辅助性手段, 这类教学形式较为单一, 并不能适应数字化时代的要求。由此, 我们需要进一步探索力学类数字教材在整个力学教学体系中的发展之路。

2.2 力学类教材数字化出版物缺乏有效的版权保护机制

随着社会经济不断发展, 人们开始越来越重视出版物的版权问题, 这不仅仅只是体现在力学类数字化教材上。传统的纸质教材有配套的法律政策进行保障, 而对于数字出版物, 缺乏有效的版权保护机制, 在某种程度上这也打击了包括力学类教材数字化出版的积极性。作为数字化出版物, 它们涉及到诸如作者、网络运行商、出版社等多方面的利益, 且极易被复制、盗版, 并且由于当前我国缺乏有效的版权监督, 相关的利益如果得不到保障, 数字化出版物就会失去发展的推动力。

2.3 在力学类教材出版的数字化转型过程中, 出版社想获取成功也面临着一些问题

随着数字产品模式的到来, 出版社必须建立适应信息时代要求的新的组织结构, 创造新的权力层级体系, 以利于推动技术创新, 将资源投放到真正的软件开发上。同时数字时代为教材出版社提供了提高效率、大幅度提高利润率的机会, 但如果出版社依然维持现有以纸质书出版为主的工作流程和商业流程不变, 这些好处都是得不到的。从公众角度看, 教材太贵了, 它并没有向学生提供物有所值的服务, 为了在数字市场上保持竞争力, 教材出版社需要重新检视他们的产品价值, 重新检视从他们的合作伙伴那里获得的服务。

3 力学类教材出版向数字化转型的发展对策

2010年, 新闻出版总署出台《关于加快我国数字出版产业发展的若干意见》, 提出我国数字出版总产值到“十二五”末将力争达到新闻出版产业总产值的25%, 传统出版单位到2020年基本完成数字化转型。推进传统出版向数字出版转型已经成为我国出版业发展的大趋势, 也是国际出版业发展的潮流和方向。那么力学类教材在适应时代发展, 向数字出版转型的过程中应该注意以下几点:

3.1 传统纸质力学类教材书需要与数字出版融合

力学类教材由传统向数字化出版转型, 并不是放弃纸质教材, 或者单纯地以数字教材取代纸质教材, 而是相互依存, 不断地互补融合。纸质教材便于读者进行深度阅读, 也利于读者思考, 并且它具有较强的稳定性, 一般不会出现机器故障;而数字教材包含课程资源丰富的数据库、方便的网络学习平台等不仅能实现在线学习、查询, 还能进行各类信息传递与资源交流, 推动大众学习应用。一代代人的阅读习惯已经发生了变化, 所以出版要转型、要提升, 在先进技术基础上将传统纸质教材与数字出版不断融合, 根据不同的受众做不同的供应服务。

3.2 充分发挥出版优势, 完善力学类数字出版物版权保障机制

出版社在数字出版的大潮面前, 应该具有充足的自信。一方面主动转变身份, 从教材内容提供商向服务商转变, 将拥有版权的力学类教材资源进行全面的整合, 建立教材资源数据库, 同时在作者、内容服务商、平台运营商和终端厂商之间, 让权利人获得合理的收益, 保证数字版权价值得以实现;另一方面完善相应的版权保护法律法规, 加强宣传, 提高公民的版权意识, 以此形成长效的监督机制。

3.3 尊重教育规律, 建立支撑系统和公共服务平台

力学类教科书在进行数字化转型时, 必须依照我国相关教育政策的要求, 充分尊重教育的发展规律, 实事求是地编排教材内容, 在教学上不断起到积极作用。当然, 力学类数字化教材并不只是单纯的一本教科书, 而应是一整套数字化教学资源数据系统, 通过建立便捷和丰富的教材资源数据库以及配套的公共服务平台, 不仅有利于很好地使用教材, 达到良好的教学效果, 更有利于不断推广和完善教材本身, 实现可持续地发展。

3.4 出版业要不断创新, 积极探索可持续发展的商业盈利模式

要实现力学类数字教材的不断发展必须建立一种可持续的商业盈利模式。一方面从学科和内容出发, 将内容结构化, 建成若干大型力学资源数据库, 这样能够更好地满足不同人的个性化需求, 创造出更多的市场需求;另外通过在线传输, 可以减少纸张、印刷等费用, 大大地降低了成本, 创造出远远高于纸质期刊的利润空间。在市场推广方面, 开展在线会员制业务, 特别是在高等院校或科研机构中吸收会员, 并根据这些会员的个性化需求提供最新的专业信息和研究成果, 以此收取相应的费用。

数字时代, 出版业的未来并不是铺满鲜花的坦途。作为数字出版状态下的新型力学类教材, 还需要继续坚持以读者为中心、把出版内容放在首位的理念意识, 需要一群适应数字教材出版的新编辑队伍, 需要教育、出版和信息技术等多领域多部门密切合作, 不断创新, 积极推动传统出版向数字出版转型, 共同描绘出版业的美好蓝图。

摘要：信息技术的发展与创新, 加速了高校力学学科教育现代化进程, 随着计算机教学、数字化课堂、数字实验室、网络式平台在高校中越来越普及, 对力学类教材也提出了数字化转型的要求。在充分发挥出版优势、尊重教育规律的前提下, 纸质力学教材与数字化力学教材需要有机融合, 在新技术的引领下, 不断提供力学学科课堂数字资源, 提高数字化教材质量, 实现教材出版的可持续发展。

关键词：教材出版,数字化,转型

参考文献

[1]张云峰.也谈教材出版的数字化转型问题[J].科技与出版, 2012 (11) ;49-50.[1]张云峰.也谈教材出版的数字化转型问题[J].科技与出版, 2012 (11) ;49-50.

[2]吉玲.教材数字化出版的发展及趋势[J].中国科技信息, 2011 (3) ;140-141.[2]吉玲.教材数字化出版的发展及趋势[J].中国科技信息, 2011 (3) ;140-141.

理论力学教材 篇2

首先，理论力学的确如老师在第一节课上告诉我们的一样，这是一门听上去十分简单，做起题目来十分困难的学科。的确如此，我们可以发现，每一章节其实真正讲知识内容的部分十分之少，反而大篇幅的是讲例题，而且对于理论力学的知识点，其实大部分我们都已经在大物或微积分等其他课程上有一定的接触，并不是全新的，陌生的内容，因此，我想这也就是我们为什么会认为上课简单，至少都能听的懂的原因。那为什么我们会做题难呢？这也就是这门课程的特色，我个人认为，至少到目前为止都这么认为，理论力学强调的并不是理论，而是应用，我认为理论力学与其称之为理论力学，不如称之为应用力学，这门课程讲求的是用理论的方法来解决更为实际的问题，这也就是与大学物理最大区别，这个可以从例题中就可以看出，大学物理的例题大多还处于理想条件的假设下，而理论力学，至少从他的结构上，跟趋近于生活实际。所以这也就是为什么理论力学做题目会难得，因为他要求我们在理论力学上需要掌握的就是在知识的基础上把它们运用到生活实际中去，去解决实际的问题。

理论力学这门课程，我认为学好的最重要的因素是，例题的重要性要高于知识点。首先是因为他的知识点我们都有过一点的接触，其次是这么一个讲究知识运用的课程，他运用知识的方法的重要性远远高于其知识本身。所以，个人认为要想学好理论力学，一定要把握住例题，在理解知识点的基础上，更看重知识点运用的方法。通过不断的练习来巩固对方法的熟悉度。这也就出现了另一个与大学物理很大的区别，大学物理很多时候不算到最后一步是不知道答案的，而理论力学只要找准了方法，差不多这道题就结束了。

事后回想一下，整个学习理论力学的过程其实是十分有意义的。在最开始，在看完知识点之后就去做作业，毫无思路之后再回去看知识点，认为是自己知识点掌握的不好，但是往往是看过之后还是同样的结果，因为忽略了例题，其实书上的知识点实在是太少了。在一段时间的摸索之后，发现例题的重要性之后，更加看重例题，在做作业之前先把例题分析一遍，鉴于本科目是开卷考试，有时在面对着题目实在无任何思路的时候还是可以对照例题来寻找相似点，从而来结题。

这个课程讲究运用的特色其实不止从课程本身中邮体现，从张老师上课的方式我们就可以十分清晰的感觉的到。总共进行了两次的实践，每一个实践，为了达到之后的效果，都是需要我们把理论力学的知识充分运用到实践中。而且在巩固知识点的同时，还为了我们一次沟通能力，执行力上的提升。

理论力学教材 篇3

摘 要： 本文对当前材料力学经典教材中应力的定义和描述进行了讨论，针对其中可能引起的谬误进行了相应分析，新的定义相对简洁，克服了原来定义中存在的问题。

关键词： 材料力学 平均应力 极限 应力

应力是材料力学中非常基本和重要的概念[1]。现有的材料力学教材中，对于应力的定义和描述有一些谬误和含混不清，易让初学者疑惑甚至理解错误。本文将指出其中的问题，并提出一种更合理的定义和描述方式供材料力学教育工作者和学习者参考。

1.材料力学经典教材中对应力的定义

首先以被各大高校广泛采用的刘鸿文教授的材料力学教材为例[2]，阐述现今普遍采用的定义和描述应力的方式。

首先，为了说明截面上各处材料的受力强度，引入内力集度，即内力集中程度的概念。设在某受力构件的m-m截面上，围绕一点取微小面积ΔA，该微小面积ΔA上内力的合力为ΔF，则单位面积上内力的平均集度为p = ，也称为平均应力。当ΔA→0时，极限值p= 是该点处内力的集度，称为该点的应力。由此得到应力的定义，简单地理解为面积趋为零的极限，有的教材上还直接写成p= 。

这些教材指出，按照这里给出的定义，当该微小面积ΔA→0时，ΔA上的内力的极限状态将是一个力，而不是一个力和一个力偶，即暗示ΔA上的内力对ΔA内任一点的力矩都等于零。

通过理论力学的知识，m-m截面受到空间任意力系的作用，那么围绕截面上某点的微小面积ΔA上所受的是空间任意力系作用，存在如下几个问题：

（1）在截面上不同的位置，截面所受力是不一样的；在截面上不同的面积上，所受力是不一样的；即使是面积大小相同，但形状不同的话，所受力也是不一样的，即力ΔF是不依赖于面积ΔA而存在的。综上所述，即使该面积小到趋近于零， 也不一定会收敛于同一值。

（2）数学上对极限的定义为：设函数f（x）在点x 的某一去心邻域内有定义，如果存在常数a，对于任意给定的正数ε（无论它多么小），总存在正数δ，使得当x满足不等式0<|x-x |<δ时，对应的函数值f（x）都满足不等式|f（x）-a|<ε，那么常数a就叫做函数f（x）当x趋于x 的极限，记作 f（x）=a。将上述定义对应至材料力学应力定义中，平均应力 应为ΔA的函数，那么在面积ΔA为零的邻域内应满足上述极限的定义。材料力学中一条非常重要的假设是材料的连续性假设，那么在面积为零及其无限小的邻域内，该假设就不再适用，这样势必导致材料力学整体理论框架错误。

（3）力ΔF是不依赖于面积ΔA存在的，即ΔF不是ΔA的函数，是否还能用一阶导数 表示应力？

2.应力定义的完善

上述问题的存在，导致在课堂中教师讲解不清楚，学生也很疑惑。为了克服上述问题，本文对应力的定义作了如下修改：

首先，从轴向拉压杆的变形出发引入，通过观察和实验可以知道，杆的横截面上每一点内力的强弱程度是一样的，这样可以引入内力平均集度，即平均应力的概念，同样为p = 。在其他杆件中，如弯曲变形杆中，横截面上的不同点也有内力强弱程度之分，但每一点的强弱程度又不一样，因此提出一种类似于轴向拉压杆的平均应力的定义，把某一点附近一“小面积”上的内力的平均定义为平均应力。对于应力，还是采用经典教材中的极限定义，但是做出如下修改：

当ΔA→ε时，极限值p= 是某点处内力的集度，称为该点的应力，而ε約为100倍原子尺度 。

这样既沿用了原来的极限定义，又回避了与连续性假相冲突的问题，还应用了统计学的知识，这里ΔA为该点附近一有限面积，不再是趋于零的一个数，在这个面积内，不管所取的面积形状如何，经过统计，该点应力的值都趋于一常数，当然导数表示法 存在的问题不会出现。

3.结语

本文对材料力学经典教材中应力的定义进行了改进，避免了原来定义中的混淆不清和谬误。新的定应义既沿用了原来定义中极限的采用，又克服了原来定义中的问题，简单并且易于理解。

参考文献：

[1]S.铁摩辛柯，J.盖尔.材料力学.科学出版社，1978.

[2]刘鸿文.材料力学（第5版）.高等教育出版社，2011.

理论力学教材 篇4

有关工程力学课程的教改研究历来都深受学者们重视,尤其是自2000年以来相关的教改成果更是层出不穷,涵盖了教法探讨、教材建设、例题设计、实验开发、双语教学、CAJ与动画课件研制等多方面内容.据中国教育部网站的报道,2003年至今以工程力学、理论力学或材料力学为名申报成功的国家级精品课程共计23门,其中直接以工程力学命名的达6门.另据超星数字图书的检索统计,自2000年以来,国内直接以工程力学命名的理论教材已出版有70余种版本.不难看出,单从数量上看,国内近几年有关工程力学课程及其教材的建设成果已颇为丰硕,但笔者依据自身的实践调研,结合多年来在教学一线的亲身经历与体会,发觉该类教材中多数仍存有进一步提升和完善的空间.

1 进一步密切各章节间的知识点联系,旨在培养学生的综合运用能力

工程力学乃一门力学综合课程,其所涉及的学科范畴甚广,如由德国Magun等编著、张维翻译的《工程力学基础》教材即整合了理论力学、材料力学、弹性力学、塑性力学、工程流体静力学等[4]诸多课程知识.然而,鉴于目前国内高等教育专业划分细、教学学时少、生源知识基础差异性明显等特点,国内自编的工程力学教材多数仅摘编了理论力学和材料力学两门课程中的相关知识,故本节将只针对该两门课程知识的有机融合问题,在文献调研的基础上,展述一孔之见.

在现已出版的工程力学教材中,多数只是简单地对理论力学和材料力学两门课程中的知识进行了简单拼合,即前一篇章介绍理论力学知识,后一篇章介绍材料力学知识,不同教材的差别仅在于对各篇章具体内容的摘取与选材不同,而未能顾及两篇章相关知识点间的密切联系.显然,这种编写思路很难获得超预期的教学效果,同时亦限制了学生创新思维能力的培养与提升.在实际的工程生产中,对于具体受力对象的计算分析多数并非仅得益于某单一理论或公式的简单运用,而是多理论、多公式乃至多学科知识的综合分析与验证.其中,全国周培源大学生力学竞赛题库中即提供了众多的类似实例,如第六届初试第2题不仅涉及了理论力学中的摩擦、受力分析、力对点之矩等知识,且还涉及到材料力学中的组合变形、应力分析和强度理论等知识;同样第4题亦属于理论力学和材料力学两门课程知识的综合运用考察[5].可以想象,若能在教材的编写过程中,于适当章节分别列举更多的类似实例,则可加深学生们对所学知识的更深入理解,使之深刻领悟到“每所学,必有其用”的道理,如此不仅可极大激发学生们的学习热情,提升教学效果,同时亦会于不知不觉中强化学生们的综合运用能力.

出于相似目的,曹丽杰[6]亦撰文指出:在工程力学的教学设计中,需突破常规的先理论力学后材料力学的教学安排,而宜将两者的相关知识点进行有序地整合,即可按静力学、构件承载能力分析和运动力学(将运动学与动力学进行融合,改称运动力学)的次序进行框架重组,其中将材料力学部分精编为一篇并置于静力学与运动力学之间,如此便可将外力分析与内力、应力和强度分析等有机结合起来,以及做到静中有动、动中有力、有力就有变形,使得运动与力、外力与内力及应力紧密结合,从而突出课程知识的关联性.作者认为,此举应不失为一个可借鉴之策.

2 应在阐明基本概念的基础上,对所编内容进行多层次的难度取材

随着国内高等教育由精英教育阶段转变为大众化教育阶段,高校生源质量的良莠不齐已成为普遍共识.因此,为尽可能调动起大多数学生的学习积极性,增强他们的学习信心,以及出于教学学时数大幅缩减的实际考虑,多数工程力学教材降低了其所编内容的难度,即将偏难一点的理论分析和公式推导全部剔除,从而导致了教材近乎演变为一部科普图书,难以切实起到培养学生逻辑思维及科研创造能力的作用.笔者认为,一部好的教材,不应采用一刀切式的难度标准,其内容应有基础知识与提高知识之分,如此方才具有良好的普适性特征,适于不同基础学生们的多层次学习需求.

具体到工程力学教材的编写而言,应在重点阐明工程对象的载荷、应力、拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲等基本概念,以及例举惯性参考系下动力学与静力学基本原理和相应计算式于生产实践中广泛应用的同时,可适量删减部分专业性相对较强的非圆截面或薄壁杆件扭转、平面曲杆的弯曲内力、复杂应力下的应变能密度、拉压杆的弹塑性分析、偏心压缩、纵横弯曲、受迫振动与交变应力、非惯性参考系或变质量质点系动力学、机械振动、三维刚体动力学等知识内容[7,8]的介绍,以降低教材的学习难度和适于当前学时较少的教学现状,增强学生们的学习信心.但与此同时,为了满足部分基础尚好学生们的较高层次学习需求及引导他们逐步走向研究型学习,教材中仍宜保留或进一步强化诸如构件作等加速直线运动和匀速转动时的应力分析与计算、基于叠加法求取弯曲变形,以及基于矢量分析推导刚体角速度与角加速度计算式等提高性内容的引介.

3 适量增补一些富有专业实践性或趣味性的教学素材

由于工程力学乃一门技术基础课,其知识理论性较强,故为了能更好地激发学生们的学习热情,教材建设宜依托具体的学科专业而深化展开,即在传授课程基本知识的同时,适量增补一些富有专业实践性或趣味性的教学素材.

就工程力学教材而言,宜在确保课程基本知识(可参照力学基础课程教学指导分委员会制定的《工程力学课程教学基本要求》文件)传授的基础上,分别针对不同的学科专业,有区别地增补些富有实践性或趣味性的教学素材,如花样滑冰运动员原地旋转时速度快慢的控制、炮弹爆炸后弹片所构成的质点系质心的运动轨迹、自由下落过程中猫的转体、飞轮的妙用、人造卫星的姿态稳定、火车轮毂连杆的设计、海洋石油钻井平台的支撑、造船厂横移车的牵引变形、机动车架的承重及飞机螺旋桨的强度设计等基于力学知识分析与计算的典型实例[9,10].再如,针对土木工程专业,可概要性地例举相关的工程力学原理在法国艾菲尔铁塔、英国福思湾河大桥、日本蚕茧钢架大厦、现代旋转大厦及悬浮大厦等工程设计中的实际运用等.类似的教学素材若能被恰当地引入所编教材,则可极大增强教材的可读性,更有利于提升学生们在未来就业岗位上的工作适应性.

4 加强课后习题的建设,注重与各种职业资格考试真题的衔接

课后习题乃教材的重要组成部分,其建设成效亦为教材总体质量的评价标准之一.

在现今的工程力学教材中,课后习题多数仅偏重于某个具体理论或公式的分析与运用,尚少引入生产实践中基于力学分析的综合运用实例,从而未能最大程度地发挥出课后习题应有的功效,即对于已授知识的综合与补充作用.关于这一点,有待进一步改进.此外,一部好的工程力学教材,还宜增补一些与当前各种职业资格(如注册结构工程师、注册土木工程师、注册电气工程师、注册环保工程师等)考试密切相关的模拟习题,以便更好地调动学生们的学习积极性,增强其学习的针对性.

摘要：工程力学乃众多工科专业中一门必不可少的技术基础课.为进一步提升与完善工程力学教材的建设质量,在文献调研的基础上,针对当前教材的编写现状,提出了若干改进建议.具体可表述为:进一步密切各章节间的知识点联系,旨在培养学生的综合运用能力;应在阐明基本概念的基础上,对所编内容进行多层次的难度取材;适量增补一些富有专业实践性或趣味性的教学素材;加强课后习题的建设,注重与各种职业资格考试真题的衔接.

关键词：工程力学,课程,教材建设

参考文献

[1]楚焱芳,张瑞华.对工程力学教学的一点讨论.科技信息,2009, (18):363

[2]彭献.尝试工程力学课程设计.力学与实践,2008,30(5):103- 104

[3]赵玉成,喻梅.工程力学课程内容体系及教学改革研究.力学与实践,2009,31(5):69-71

[4]武建华,徐建曼,刘德华.关于编写材料力学教材的思考.高等建筑教育,2001,41(4):26-27

[5]李道奎,丛广年,雷勇军.浅析第六届全国周培源大学生力学竞赛初试题型及参赛大学生应注意的问题.力学与实践,2009, 31(4):107-108

[6]曹丽杰,尹莉,刘立厚.工程力学的教学方法探讨.上海工程技术大学教育研究,2007,(4):8-11

[7]刘鸿文.材料力学(第四版).北京:高等教育出版社,2004

[8]水小平.颇具特色的理论力学立体化教材.力学与实践,2003, 25(6):80-82

[9]贾书惠.理论力学.北京:高等教育出版社,2002