徐庶凱

摘 要 理論力學(xué)與電動(dòng)力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、量子力學(xué)并稱為四大力學(xué)。理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的科學(xué)，其主要研究對(duì)象為速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，是古典力學(xué)的一個(gè)分支，其理論基礎(chǔ)是伽利略和牛頓總結(jié)的基本定律。理論力學(xué)既是應(yīng)用性極強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科，又具有很強(qiáng)的理論性。

關(guān)鍵詞 理論力學(xué) 問題 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

理論力學(xué)作為理工科的一門基礎(chǔ)課程，在理工科的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中起著重要的指導(dǎo)作用，是一門具有很強(qiáng)應(yīng)用性的學(xué)科。

1理論力學(xué)的問題

1.1認(rèn)識(shí)問題

絕大部分學(xué)生在思想上認(rèn)為這門課程非常重要，是以后許多課程的基礎(chǔ)，但在行動(dòng)上對(duì)這門課程并不重視，花在該課程的時(shí)間并不多。這是因?yàn)槔碚摿W(xué)兼有基礎(chǔ)物理力學(xué)知識(shí)的擴(kuò)展深化和高等數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用的特點(diǎn)。課程中一些基本概念和定理，如力、作用力和反作用力、質(zhì)點(diǎn)、摩擦、位移等，動(dòng)量定理、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定理，學(xué)生在初中階段就開始接觸，在高中階段、大學(xué)階段的物理課中都有相關(guān)方面的內(nèi)容，這樣給學(xué)生的感覺是這門課不難學(xué)，容易學(xué)，使學(xué)生對(duì)這門課程不重視。這樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)上存在著課堂上容易聽懂，例題的理解也不困難，但一到自己做題目和分析具體問題時(shí)難以下手，不能熟練運(yùn)用已學(xué)知識(shí)建立力學(xué)模型，特別是遇到綜合問題，情況更為嚴(yán)重。

1.2作業(yè)問題

（1）學(xué)生對(duì)受力圖沒有給予足夠重視，主要表現(xiàn)為：部分學(xué)生根本不畫受力圖；受力圖上沒有標(biāo)注力的名稱；作用力和反作用力的標(biāo)注不對(duì)應(yīng)；有時(shí)多畫力或少畫力；畫錯(cuò)力的方向；對(duì)幾個(gè)物體組成的物體系統(tǒng)進(jìn)行整體分析時(shí)將物體之間的內(nèi)力畫出等。實(shí)際上，受力圖是力學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)部分，也是非常重要的一部分。教師必須在課堂上反復(fù)強(qiáng)調(diào)受力分析圖的重要性，以提高學(xué)生對(duì)這門課的重視。

（2）部分學(xué)生抄答案。由于教材的后面對(duì)每章的習(xí)題都有答案，部分學(xué)生在做作業(yè)時(shí)根本不進(jìn)行計(jì)算，將方程列出后直接將后面的答案抄上去。這樣，一方面導(dǎo)致學(xué)生的動(dòng)手能力差，遇到稍微復(fù)雜一點(diǎn)和沒有現(xiàn)成答案可以參考的問題時(shí)，很難得到正確的結(jié)果；另一方面，課后的答案不一定就是學(xué)生所列方程計(jì)算結(jié)果，因?yàn)樵谶M(jìn)行受力分析時(shí)，某些力的方向是不確定的，標(biāo)注力的方向時(shí)可以向上（左），也可以向下（右），因此計(jì)算結(jié)果可能會(huì)相差一個(gè)負(fù)號(hào)。

（3）學(xué)生中存在作業(yè)抄襲的現(xiàn)象。一方面，部分學(xué)生抄襲參考書上現(xiàn)成答案；另一方面，同學(xué)之間相互抄襲答案。對(duì)于這個(gè)問題，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生以正確心態(tài)來對(duì)待作業(yè)，作業(yè)的目的不是為了打分，更不是一種任務(wù)，而是為了鞏固及消化學(xué)生在課堂上的知識(shí)。

2理論力學(xué)的應(yīng)用

理論力學(xué)是理論性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，主要通過歸納演繹已知經(jīng)驗(yàn)規(guī)律出發(fā)，推理出力學(xué)各種性質(zhì)，需要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)密的邏輯推理和數(shù)理推導(dǎo)。通過將理論力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和理論與應(yīng)用實(shí)踐相結(jié)合，在驗(yàn)證理論力學(xué)原理的基礎(chǔ)上，可加深對(duì)理論力學(xué)的感性理解，達(dá)到實(shí)踐和理論的有機(jī)結(jié)合。

2.1理論力學(xué)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

機(jī)械工程中都會(huì)接觸到物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，分析物體的運(yùn)動(dòng)和受力狀態(tài)就是將理論力學(xué)應(yīng)用于實(shí)踐；通過理論力學(xué)的分析計(jì)算進(jìn)而對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和受力狀態(tài)提出改進(jìn)與提升就是應(yīng)用理論力學(xué)指導(dǎo)實(shí)踐。如確定機(jī)械中各個(gè)部件的受力狀態(tài)、受力強(qiáng)度、穩(wěn)定性就需要利用理論力學(xué)靜力學(xué)的基本知識(shí)進(jìn)行分析，進(jìn)而簡(jiǎn)化建模得出結(jié)果，并為改善機(jī)械性能提供理論支持。通過動(dòng)力學(xué)、靜力學(xué)分析為可以確定機(jī)械中最佳的運(yùn)行狀態(tài)，并強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的分析計(jì)算，為機(jī)械設(shè)計(jì)選用材料、優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)械提供指導(dǎo)。運(yùn)用理論力學(xué)動(dòng)力學(xué)基本理論可以在分析歸納總結(jié)已有運(yùn)動(dòng)規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)加以利用，改善機(jī)械設(shè)計(jì)，如利用動(dòng)載荷效應(yīng)而設(shè)計(jì)的打夯機(jī)，利用減小偏心距使運(yùn)行更加平穩(wěn)而設(shè)計(jì)的飛機(jī)螺旋槳等。機(jī)械一般長(zhǎng)時(shí)間都處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，分析計(jì)算機(jī)械各個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有助于理解機(jī)械的原理、穩(wěn)定性和壽命等參數(shù)，對(duì)于改善機(jī)械性能、延長(zhǎng)機(jī)械使用壽命有著重要的作用。一般而言分析機(jī)械的運(yùn)動(dòng)意味著分析計(jì)算構(gòu)成機(jī)械的各個(gè)部件的運(yùn)動(dòng)及其之間的受力關(guān)系。所謂機(jī)械及其各個(gè)部件的運(yùn)動(dòng)分析就是根據(jù)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律，分析該機(jī)構(gòu)其它構(gòu)件上某些點(diǎn)的位移、軌跡、速度和加速度等參數(shù)，了解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和受力狀態(tài)的變化規(guī)律，進(jìn)而簡(jiǎn)化歸納建模得到一般規(guī)律。

2.2理論力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

理論力學(xué)在土木工程的學(xué)習(xí)中是在材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上為土木工程專業(yè)補(bǔ)充提供一定的理論力學(xué)知識(shí)，訓(xùn)練抽象化建模、分析、計(jì)算習(xí)慣，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫽季S模式，提高通過理論分析計(jì)算解決實(shí)際問題的能力。理論力學(xué)的靜力學(xué)部分在土木工程中都有著較為實(shí)際和廣泛的應(yīng)用。通過靜力學(xué)分析計(jì)算建筑物所承受載荷的類型，并將載荷簡(jiǎn)化，進(jìn)而加深對(duì)建筑物受力狀態(tài)的理解和分析能力；通過分析實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)造、簡(jiǎn)化實(shí)際受力、抽象化建模建構(gòu)等方式，鍛煉運(yùn)用理論力學(xué)對(duì)實(shí)際工程案例進(jìn)行分析建模的能力。分析房梁、屋架、橋梁等結(jié)構(gòu)的受力情況來討論對(duì)實(shí)際力系的簡(jiǎn)化、平衡計(jì)算等，對(duì)建筑物構(gòu)件進(jìn)行受力分析以及力學(xué)模型的建立歸納，達(dá)到理論與實(shí)際的結(jié)合與反饋。以實(shí)際工程如桁架橋、廠房桁架屋頂?shù)葘?shí)例學(xué)習(xí)理解靜力學(xué)中平面簡(jiǎn)單桁架的內(nèi)力計(jì)算，進(jìn)而歸納討論桁架結(jié)構(gòu)的實(shí)際構(gòu)造以及連接方式，訓(xùn)練將實(shí)際建筑構(gòu)件簡(jiǎn)化、抽象化為力學(xué)模型的能力，進(jìn)而計(jì)算出結(jié)果并比較分析與實(shí)際建筑構(gòu)件之間的差別。通過從實(shí)際工程建模推導(dǎo)得到理想化模型、對(duì)比理想化模型結(jié)果與實(shí)際構(gòu)件差別的整個(gè)過程，鍛煉嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫽季S模式、建立對(duì)理論力學(xué)實(shí)際應(yīng)用模式的直觀認(rèn)識(shí)。

3結(jié)束語

理論力學(xué)既是理論性較強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科，也是鍛煉解決實(shí)際工程問題的的指導(dǎo)性學(xué)科，通過分析理論力學(xué)的實(shí)際應(yīng)用既能促進(jìn)對(duì)理論力學(xué)基本原理的理解與直觀認(rèn)識(shí)，又能提煉工程當(dāng)中的力學(xué)原理，提升在實(shí)際應(yīng)用中簡(jiǎn)化力系、歸納建模、加深對(duì)理論力學(xué)基本原理的理解水平的，進(jìn)而達(dá)到應(yīng)用實(shí)踐和理理論力學(xué)有機(jī)結(jié)合的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 張速.方法論在理論力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].力學(xué)與實(shí)踐，2017（01）：91-92.