力学思想（精选四篇）
力学思想 篇1
一、平衡模块
真正理解了平衡二字, 《建筑力学》问题就解决了大部分。可以说平衡问题贯穿整个力学的教学中。理论力学中的平面汇交力系、平面平行力系、平面力偶系、平面一般力系等章节中方程式讲的都是:平衡。材料力学部分中四种内力, 即轴力、剪力、扭矩、弯矩的概念理论和计算等也是根据平衡思想而直接求出的。上述内容中的计算, 都可以从三个方面考虑其平衡:水平方向平衡即投影方程ΣX=0;竖直方向平衡即投影方程ΣY=0;绕任一点转动趋势为零即力矩方程ΣM=0。当然, 上述三个方程不是每一个题都完全出现。有的显然平衡就可不写出。以上三个平衡方程理解透彻了, 能熟练应用了, 那么《建筑力学》中的支座反力计算、内力计算就很容易了。
二、强度模块
《建筑力学》中的强度条件和稳定条件都可以表述为:工作应力≤许多应力。这里的许用应力一般为已知。工作应力是指根据平衡条计算出来的应力。它包括轴向拉 (压) , 剪切, 扭转, 平面弯曲, 斜弯曲, 偏心拉 (压) 及压杆等变形时截面的工作应力。应用强度条件均可解决工程中三类实际问题:强度 (稳定) 校核, 设计截面, 确定许可荷载。只要熟悉掌握了其中一种变形的计算, 其它几种变形教学应容易多了。
三、“十”、“一”号模块
在《建筑力学》中, 特别是在材料力学中, 有许多正、负号的问题, 并常有两套规律。一种是内力正负规定的规律, 另一种是列平衡方程的规律。学生容易混淆, 难以记忆。若分开来记, 就容易多了。内力的正、负规定:轴力拉力为正, 压力为负;弯矩左顺右逆为正, 左逆右顺为负;剪力左上右下为正, 左下右上为正 (这里的左或右指内力截面在左或右端) ;扭矩与右手螺旋法则一致为正, 相反则为负。以上规定均是指截面处的内力。在列平衡方程时应遵循平衡方程力的投影规律规定。平衡方程中力的正、负规定:力的投影与坐标轴正方向一致为正, 与坐标轴正方向相反为负;力矩 (包括弯矩) 顺时针转动规定为正, 逆时针转动规定为负。掌握了以上规律, 应可节省许多时间和精力, 学习效果成倍提高, 学生学习感觉更轻松了。
四、国际单位模块
在《建筑力学》中, 有许多单位, 在计算时按规律取单位运用, 就不会出差错。力学中, 运用的许多国际单位都是千进制。首先同一种类的单位换算关系应记住。如:1m=1000mm, 1GPa=103MPa=106KPa=109Pa, 1Pa=1N/mm2, 1KN=1000N。其次在计算中, 将剪力的单位化成N, 弯矩、扭矩的单位化成N·mm, 长度单位化成mm, 面积、体积等与截面形状有关的单位化成mm的次方。通过以上单位转化, 计算中就可以直接应用。
五、系数模块
《建筑力学》中有许多与截面形状有关的几何量, 均可化为系数模块。常用的有:惯性矩I, 极惯性矩Ip, 抗弯截面系数Wz, 抗扭截面系数Wp。形式上主要记忆矩形截面, 圆形截面及空心圆轴的系数计算公式。这样, 看似纷繁复杂的系数应变得简单多了。
六、内力图模块
内力图是本教材的重点难点, 在教材中占有十分重要的地位。《建筑力学》中, 内力图主要有:轴力图、扭矩力、剪力图及弯矩图。只要记住了每一种内力图的规律, 内力图的绘制并不是难事。当然, 该规律应该通过学生适当练习, 自身来摸索, 总结出与教材中相似的规律。这样就会牢记并能灵活应用。
总之, 模块教学是一种以培养能力为基础的教育思想, 它非常适用, 也很受学生欢迎, 效果也很显著。这不能不说与我们的教改有关。在当前减负提质的形势下, 如何进一步利用有限的时间, 提高学生的综合能力, 是当前每一个教师都应当思考的问题。
摘要：现代职业教育注重实用性教学, 老的教学模式已经不能适应现代教学的需要, 教学改革势在必行。如何推进职业教育的改革, 培养适合市场需求的高素质劳动者和实用型人才, 已成为当前职业学校面临的主要问题。我对建筑专业的《建筑力学》课程实行了模块化教学, 收到了良好的效果。
关键词：建筑力学,模块化教学
参考文献
力学思想 篇2
作者姓名：贾立学
单位：梨树县万发镇学校 出生年月：1965年01月
职务：教师
职称：中教二级 教学方法是教师在一定的认识论指导下，在教学过程中，为实现教学目的和任务所采取的途径、手段和方式，以及在教师引导下学生的思考过程和思维方式。它对于学生获取知识、培养科学的思维方法和能力，特别是提升创造能力具有重要的作用。古语云：“授人以鱼不如授人以渔”，科学的教学方法，能启迪学生思维、开发学生智力、发掘学生潜能，培养学生良好的思维品质和思维习惯，使教学收到事半功倍的效果；同时，能使学生在学习中掌握一套行之有效的学习方法。可见，教法运用是否得当，直接关系着教学效果的好坏、教学质量的高低，影响学生素质和能力的提高。
经过几年的教学实践和对课堂教学模式进行尝试和探索，结合我校：“任务型‘三段式’教学模式”，我总结出了思想政治课五步教学法，即：教师导学——教师指导下的学生自学——小组共享双赢学习——学生自我展示——课堂反馈与评价。第一步：教师导学。
这一步，教师首先要把握学情；要使学生明确本节课学习任务；要明确告诉学生采取什么方法来达到学习目标。这一过程，教师是学生的领路人，是学生在茫茫学海中的灯塔。对学生的认知水平，教师要做到心中有数；对学生学习过程中可能遇到的困难，教师要做科学的预测；教师要明确提醒学生在学习过程中应该注意的问题。我在教学“做一个善良的人”时，通过测评发现学生对所学知识很清楚，但学生难于做到的是导行问题。于是，我在设计导学达标题时，就紧紧围绕理论联系实际的原则，设计了两个情感体验的实践活动：（1）为我校八年级某班身患绝症的学生表达爱心，比如：捐款捐物，做慰问卡，写慰问信等；（2）回家后给爸爸妈妈洗脚并写出自己的感受。通过实践活动将所学知识内化，从而突破难点。
第二步：教师指导下的学生自学。
自学的目的之一是培养学生的独立性，正如著名教育家波利亚所说：“学习任何知识的最佳途径是自己去发现”。新课程改革要求我们教师充分尊重学生的独立性，积极鼓励学生独立学习，并创造各种机会让学生独立学习，从而让学生发挥自己的独性，培养独立学习的能力。“教师指导下的学生自学”无疑是培养学生独立学习能力的有效方式。我们应当注意，这一阶段的“学生自学”决不是放任自流，要特别强调“教师指导”。具体到 教学实践中，教师指导多少，如何指导，要结合学生的认知水平，要结合学习内容的难易程度。起初，教师的指导可能会多一些，细一些，随着学生独立学习能力的由弱到强，由小到大的增长和提高，教师的作用要减弱，正所谓“教是为了不教”。例如，我在教学“做一个善良的人”时，把指导学生的重点放在了“以恰当方式表现我们的友善”上。学生自学的过程中，教师要勤于巡视，对自学有困难的学生，教 师要及时进行方法、信心指导，对自学速度快和质量高的学生，要及时表扬，以示鼓励。我们在教学实践中要积极鼓励学生独立学习，自主探索。
第三步：小组共享双赢学习。
“共享双赢”是未来人才必备的基本素质之一，共享双赢学习是培养合作精神的有效途径。长期以来，我国传统的教学模式不利于学生主体作用的发挥，更不利于培养学生的共享双赢意识和能力。同时，也使学生缺少自主探索、共享双赢学习、独立获取知识的机会。小组共享双赢学习体现了教学活动中各动态因素的多边互动，尤其是生生互动占据了课堂教学的重要地位，改变 了在传统集体教学中师生单向交流的被动局面，对于发挥学生学习的积极性、主动性、创造性起到了不可替代的作用。真正体现了以学生发展为本，是全面提高学生素质的好方式。教学实践中，要合理组建学习小组，安排好小组合作学习的人数，以6～7人为一组，成员以异质分组 按好、中、差搭配，成员之间要有明确分工，落实具体任务，每个人担任不同的角色。在一定 的时间内互换角色，使得每个人在不同角色、位置上得到锻炼与提高，全组学生互相学习、共同进步。我校的“任务型三段式教学模式，对于组建固定的、合理的学习小组是非常有利的。
第四步：学生自我展示，深化对教学内容的理解。通过以上三个环节，学生对所学知识已经有了理性的认识，在此基础上，小组将自学、合作学习的成果展示给全班同学，使知识共享。学生在展示的过程中语言表达能力和逻辑思维能力得到了锻炼。同时，对小组中存在的问题其他小组的同学能够给予提出、佐证。在教学中，教师应当鼓励学生提问，对于学生所提问题，如果是个性的，可以课后指导，对于共性问题，教师要在启发的前提下精讲，通过教师讲解，使学生真正排除疑难。第五步：课堂反馈与评价。
高职工程力学教学中体现的教学思想 篇3
关键词：高职 工程力学 教学思想
高职工程力学不仅能向学生全方位地展示力学工程的知识、特点和变化规律，还能帮助学生构建工程力学的结构。
一、高职工程力学的教学
（一）教学内容
工程力学主要研究力的不同形态，在受到压缩、剪切、扭转、弯曲等形变力时，工程结构的组合强度会发生较大改变。学生应根据力的变化特征，测算出力对工程结构的控制效果，确定结构载荷，设计出基本的构件尺寸。
（二）教学规律
高职工程力学的教育目的在于锻炼学生的实践能力，教会学生“学以致用”，丰富学生的工程设计思想。工程力学的教学规律有以下几个特征：
1.规律突出，分类清晰
任一力学的变化都要遵照特定的规律，因为在客观世界中，力的变化和转移都是有迹可循的。
2.教学思想丰富
除了基础教学之外，教师还应根据工程力学特有的教学优势，创建复合型教学思想，全方位、立体式地解释工程力学的学习规律和教学内容。
二、工程力学教学思想的探究
（一）结合生产实践
1.安全第一思想
安全问题是工程力学教育的首要思想，教师应教会学生怎样分析、控制，使力能够平稳、安全、可靠的在工程各结构中转换、变化，杜绝不安全因素在工程中出现。
2.经济思想
经济、实用这两种性能对工程效益价值的影响很大，对工程结构设计复杂性、单元构件尺寸、工程材料成本等内容都至关重要。在工程力学教育中，教师应突显节约经济设计理念的重要性，教会学生利用力学设计的优势，巧妙地转化工程结构，节约材料和人力资源成本。
3.实验标准思想
通过反复实验、测评，能够计算出力学性能参数，如工程结构的强度极限、弯曲极限、承受力极限等。这些参数与材料、工程结构的变化关联性都很强，它们的变化会引发参数值的变化。因此，以实验为依据，以实践为标准是力学性能实验教学的宗旨。
（二）结合认知规律
1.基本点思想
工程力学应从力和力矩出发，探究两个基本量的变化特征，分析物体在移动、变形中的力能量。如静力平衡原则是指在物体被转化成刚体的过程中，静力会变成一个不断移动的质点，学生在分析力的变化情况时，可以根据质点的运动轨迹，寻找构件变形、工程结构变化的根本原因，并在实际操作中注意规避。
2.简化思想
工程力学变化种类繁多，教师可以从宏观和微观两个方面来分析工程力学的变化情况。从宏观角度来看，力的变化是工程构件的形态变化，是导致结构拉伸、收缩的主要原因；从微观角度来看，力在平面、截面、立体面中是相对平衡和稳定的。
3.递进思想
层层深入、类比学习是工程力学教育的主导思想，教师可以结合典型例题，以类别题型为核心思想，分析工程结构的刚度、稳定性、变形极限等参数变化。如教师可以选取某一工程力学的案例，先分析一个构件的受力情况，详细介绍该构件在工程结构中的力量支撑作用；然后，分析周边相同构件的受力情况，分析不同构件因受力不同，变形情况也会有不同；最后，重新回到工程案例中，从细小到宏观，向学生阐述力在不同构件、结构、工程中的变化特征。
4.解释矛盾思想
在工程力学的教育中，教师难免会遇到“相关矛盾问题”，它们集中在力相互抵消、相互干扰、相互促进这三个方面。因此，在教学时，教师应告诉学生如何选择“目标力”，计算存在力能量变化的应力要素，忽视次要力的变化。
利用矛盾思想，不仅能简化教师的教学内容和流程，而且还能使学生保持清晰的头脑，懂得合理选择、适当挑选，将关注点集中到真正发生力学变化的参量上。
参考文献：
[1]刘迅.高职工程力学教学中应体现的几种思想[J].潍坊教育学院学报，2010，（102）.
[2]胡建辉.高职工程力学教学改革的研究与探索[J].职业教育研究，2005，（6）.
[3]曹祺.高职采矿专业《工程力学》课程的教学探究[J].淮南职业技术学院学报，2011，（3）.
力学思想 篇4
伽利略1632年出版的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》 (以下简称为《对话》) 在科学史上影响甚大.然而, 从纯科学的观点来看, 真正树立他在科学史丰碑的是他的另一篇科学杰作《关于两门新科学的对话和数学证明的对话集》 (以下简称为《两门新科学》) [1], 这是他最成熟的科学思想和研究成果.在书中, 开篇以威尼斯兵工厂的一个实际建设项目 (造船) 为例, 展开了比例缩放问题的讨论.因而有人认为:伽利略关于比例缩放的想法就是形成于此.细读《两门新科学》, 不难发现:其实, 伽利略很早就已经有了一些关于比例缩放问题的思考.比如在伽利略早期的两篇被忽视的演讲报告中, 关于但丁对于地狱的形状、位置和大小的描述, 就是一个很好的佐证.本文从《两门新科学》追溯到伽利略早期的一次关于“地狱”的演讲, 来尝试展现其比例缩放思想的形成.
1 伽利略的比例缩放思想
1.1《两门新科学》中的比例缩放不变性
伽利略的比例缩放思想是在解决物理学的实际问题中产生的.伽利略在《两门新科学》中指出:“小的固体比大固体表面积大.”[2]也就是说, 如果让一个宏观物体按比例缩小的话, 物体体积比其表面积减小得快.因为面积是线度的平方, 体积是线度的立方, 所以体积减小得比表面积快.又因为重量与体积是按相同的比例变小, 所以重量也比表面积减小得快.如果要从动力学上来分析的话, 由于物体表面上存在的粗糙度和多孔性, 当物体运动时, 这些粗糙的地方和空气作用形成黏滞阻力, 而面积因比体积减小得慢, 其与表面积有关的黏滞阻力就不如与体积有关的重力减小得快, 所以黏滞阻力与重力减少的比率不同.伽利略将这样的想法写进了《两门新科学》这本书中, 并用其来分析自由落体的受力问题[2].
伽利略在《两门新科学》中断言, 按比例放大的大船有在自重作用下船断裂的危险, 但小型船只却没有[2].伽利略与他人不同, 他在保留必不可少的物理的“几何”性质的同时, 在其上添加了材料属性.这与伽利略在《对话》中所用到的数学与实验相结合的方法如出一辙.伽利略敢于向传统的思想挑战, 不是先臆测事物发生的原因, 而是先观察自然现象, 由此发现自然规律, 以及数学与物理属性间的内在联系.书中的不少例子就在解释此方面的内容.比如, 伽利略的非常著名的观察:为什么动物不能简单地成比例的变大, 那是因为当他们变的更大时, 他们的骨头也必须成比例变得更重.伽利略在《两门新科学》中曾提出, 动物形体尺寸变大时, 躯体的强度并不按比例变大.他说:“一只小狗也许能够在它背上携带和它一样大的两或三只小狗, 但是我相信一匹马甚至驮不起和它大小一样的一匹马.”[3]
1.2 追溯伽利略比例缩放思想的形成过程
早在1612年伽利略应该就有关于比例缩放的想法了, 因为此时伽利略已经出版了《水中浮体》这本著作.伽利略处理的最棘手的问题是一个比水密度大的薄板材料却浮在了水面上.在《水中浮体》中, 伽利略提出了这样的观点“一个厚度一定的正方形薄板如果被分割成许多小正方形后, 它的重量和体积随着尺寸的减少而成相应比例的减少, 但比面积随尺寸的减少要快.而浮力的大小取决于面积的大小, 所以相对而言, 每一小块所受到的浮力显现得更大了”.伽利略提出这个观点纯粹是假设, 很显然, 正如我们现在所知道的:等厚的薄板被分割成许多小块时, 其总浮力并不会增加, 增加的是表面张力.因为表面张力是和板与液体的接触线的长度有关的.被分为小块以后, 接触线的总长度增加了, 所以总的表面张力也相应增加了.这里, 我们并不是想讨论伽利略说法的正确性, 而是想证明伽利略早在1612年对比例缩放问题已经有了具体应用的实例.
伽利略于1609年在给Antonio de’Medici的一封信里, 有一个更早的不是很明确的引用[4].这封信实际上应该是《两门新科学》的提纲.在信中伽利略写出了他最新的关于比例缩放方面的调查[5], 这表明:早在1609年, 在他的脑海里就已经形成了《两门新科学》的基本构架.如果我们从时间上来看的话, 比例缩放思想在《两门新科学》出版二十多年前就已经有了相应的雏形了.
1592年伽利略受聘为兵工厂船舶设计的咨询师时就曾说:“有可能会在什么地方遇到比例问题.”这可能是早在1592年就出现比例缩放思想的地方.从《两门新科学》中还可以看到, 虽然在造船厂Sagredo对于比例缩放不变性的失败是惊讶的, 但伽利略却不是很惊讶.他已经明白, 并立即准备解释这一切给Sagredo.Salviati (在书中代表伽俐略) 的这番表达就是伽利略的思想, 因为伽利略本人可能早已有了一些较为成熟的比例缩放问题的思考.这意味着我们必须从历史上再往前去寻找比例缩放思想形成的时间, 比如在伽利略的青年时代.
1.3 关于但丁“地狱”的演讲
青年时期的伽利略曾把他包含比例缩放思想的数学证明送到一些意大利数学家手里, 希望得到一些肯定.他幸运地得到托斯卡纳大公御用巡视员Guidobaldo del Monte的帮助[2].当比萨大学的首席数学教授对外公开招聘时, 时任红衣主教的Guidobaldo del Monte安排伽利略于1588年去佛罗伦萨学院做了两场数学方面的演讲[5].
在演讲中, 他出色地将数学与听众喜欢听的但丁的“地狱”模型结合了起来.伽利略说:“地狱不可能那么大, 覆盖地狱的拱顶似乎不可能支持自身而不落下, 假如地狱如此之高, 那么拱顶必须非常薄.······如果连同海的深度是100英里 (161 km) 的话, 那么拱顶就需要非常厚, 远远超过支撑自重的需要.”伽利略在试图描述一个地狱的模型, 以约每100英里1布拉乔奥 (古意大利的长度单位, 相当于66 cm或68 cm) 厚的比例挖出一个空室为模型.一个正常的人的高度是3布拉乔奥, 所以该模型显示一个大的穹顶, 有点小于佛罗伦萨大教堂著名的布鲁内莱斯基穹顶.就像伽利略所说, 不到4布拉乔奥的厚度完美地支撑了自重.这是一个令人信服的参数, 但只是在认为尺度不变的前提下才成立!如果按比例将其放大100 000倍, 仍然成立吗?绝对不是!这个升级版的模型实际上是脆弱的, 受更多因素影响, 会立即被自重压垮的.
据现有可查的历史资料中, 这是最早出现伽利略比例缩放思想的事情.由此看出:早在1588年 (甚至有可能更早) , 伽利略就应该已经有了比例缩放思想的简单结构了, 并用此做为有效的防守反击武器来成功地赢得了辩论.
2 结论
从伽利略在佛罗伦萨学院的演讲到威尼斯兵工厂的实践, 再到《两门新科学》的出版, 可以看出:伽利略认为自然不是比例缩放不变的, 这是在充分考虑数学内容和物理内容的基础上得出的结论.伽利略在比例缩放问题上倡导的数学与物理结合的方法, 与他在《对话》中所提到的数学与实验相结合的方法相类似.这是他在科学上取得伟大成就的源泉, 也是他对近代科学的最重要贡献[6].
伽利略为什么迟迟不肯发表他的比例缩放思想的有关想法呢?这应该是一个复杂的问题, 原因可能很多, 其较为突出的原因之一是:在充满辩论的文艺复兴时代的历史背景下, 伽利略可能采取了“留一手”的策略.即对一个重要的理论成果保守秘密, 直到需要它在辩论中进行防守和自卫.在有关浮体和地狱的辩论中, 我们都可以看到伽利略的这种做法.另外, 中年时期的伽利略可以说是一位公众人物, 他频繁接触上流社会, 社交活动颇多, 他还进行科学实验, 进行天文研究等等, 他有太多的事情要做.我们推断比例缩放思想当时并没有受到他本人的重视, 只是晚年受到宗教审判后, 在有充分的时间进行一生学术总结的情况下, 才将比例缩放的内容写进了《两门新科学》中.从书的内容中也可以看出, 伽利略对比例缩放内容的不重视.因为全书从没有将比例缩放的内容作为一个专门的命题进行阐述, 只是在其他命题的证明和解释中, 或多或少的提及比例缩放的内容.从伽利略对比例缩放思想的态度和其比例缩放思想形成过程的研究中, 我们应该得到启发, 特别是在高端研究领域, 要及时对自己的学术成果和思想进行归纳和总结, 以展现科学研究和发现的价值.
《两门新科学》介绍了在当时属于前沿的量纲分析的内容, 这其实就是伽利略关于比例缩放想法的表达, 而这些都来自于基本的物理学思想, 目的是为了解决相关的物理问题.在书中, 他系统地利用了他那个时代的数学去解决物理问题和论证新的物理定律, 从而打开了通向现代精密科学的大门[7].众所周知, 重整化群理论就是在粒子物理研究中为克服微扰发散困难而进行标度变换, 从而得到群不变性的一种理论[8].所以通过对伽利略比例缩放思想的研究, 我们可以认为伽利略就是标定度 (或说是比例缩放) 这一领域的先驱.
参考文献
[1] 吕增建.科学史与科学文化.天津:南开大学出版社, 2013
[2] Galileo Galilei著.Henry Crew, Alfonso De Salvio译.Dialogues Concerning Two New Sciences.Massachusetts:Hardpress Plublishing, 2013
[3] (意) 伽利略著.武际可译.关于两门新科学的对话.北京:北京大学出版社, 2006
[4] 武际可.打开近代科学之门的对话——力学史杂谈之十八, 介绍伽利略的《关于两门新科学的对话》.力学与实践, 2006, 28 (5) :89-91
[5] Stillman Drake.Galileo at Work:His Scientific Biography.New York:Courier Dover Publications, 2003
[6] Mario Biagioli.Galileo Courtier:the Practice of Science in the Culture of Absolutism.Chicago:University of Chicago Press, 1993
[7] 邱德胜, 钟书华.经典力学的奠基人——伽利略.力学与实践, 2005, 27 (3) :91-94