對比法在材料力學教學中的重要性及應用舉例

楊雪梅

【摘 要】材料力學作為土木工程及機電工程系學生重要的專業(yè)基礎課程之一，其在基礎力學教學中有著非常重要的位置，這部分內(nèi)容學習的特點是需要記憶的知識點比較多比較散，學生記憶掌握起來比較困難，很多學生往往是課程開始興趣十足，學到一半?yún)s興趣盡失。那么如何在講課中避免這種現(xiàn)象發(fā)生呢？本文從對比法在材力研究的問題、方法、公式及有關規(guī)律等幾個方面的應用舉例出發(fā)，闡述了對比法在材料力學教學中的重要性。

【關鍵詞】材料力學；教學方法；對比法；應用舉例

材料力學作為土木工程及機電工程系學生重要的專業(yè)基礎課程之一，其在基礎力學教學中有著非常重要的位置，這部分內(nèi)容學習的特點是需要記憶的知識點比較多比較散，學生記憶掌握起來比較困難，因此，這部分內(nèi)容對學生而言學習起來感覺比較頭疼，往往是課程開始興趣十足，學到一半?yún)s興趣盡失。那么如何在講課中避免這種現(xiàn)象發(fā)生呢？講課中多采用對比法不失為一種行之有效的方法。

1 從材料力學中研究的問題上對比

材料力學主要研究地是構(gòu)件在各種基本變形及組合變形情況下的強度、剛度及穩(wěn)定性計算問題，而研究強度、剛度及穩(wěn)定性問題都從外力入手，然后研究其構(gòu)件內(nèi)部受力及內(nèi)力圖，進而進一步研究應力、變形及相應的強度剛度和穩(wěn)定性條件，進行必要的強度、剛度和穩(wěn)定性計算。從這些研究內(nèi)容上看，每種變形研究地問題都是相同的，但是因為多數(shù)教材體系分章是以變形形式為主線進行的分章，從而使研究的問題相同這一特點變得不再明顯，也即人為造成學生第一知覺是材料力學的內(nèi)容比較多，知識點比較散。如果教師在講完緒論后，講授具體問題之前，能把研究的問題做個比較說明，那么學生就會對所要學習的能容有個比較清晰的認識，就會在教學過程中始終讓學生感覺到材料力學的內(nèi)容是形散神不散，從而達到學起來事半功倍的比較好的教學效果。

2 從研究方法上對比

首先，從大的方面看，強度計算和剛度計算方法是類似的，即強度計算和剛度計算都是從外力、內(nèi)力計算、應力和變形計算入手，然后用工作應力和桿件變形量與各自許用值作比較建立一個不等式的強度和剛度條件，進而解決三種類似的問題，即強度和剛度校核問題，設計截面問題和確定許可載荷問題，所不同的只是強度條件與剛度條件中描述應力與描述變形的量所用的記號不同，計算公式不同，所以講課時如能對這兩部分的內(nèi)容做個簡單的比較說明則同樣也可達到事半功倍的效果。

其次，從具體內(nèi)力計算方法、正負規(guī)定、內(nèi)力圖作法和應力公式推導方法上看，各種變形下的內(nèi)力計算基本方法都相同都是截面法，但截面法不是最好的方法，因此，在其基礎上又總結(jié)出規(guī)律法，如求指定截面上的軸力、剪力和彎矩的規(guī)律法，規(guī)律法的具體規(guī)律雖各不相同，但規(guī)律的基本骨架基本相同，而各種內(nèi)力的正負規(guī)定內(nèi)力圖的規(guī)定方法也都相同，即正負都是從微段變形情況出發(fā)規(guī)定各種內(nèi)力正負，內(nèi)力圖都是平行桿軸的坐標表示界面位置，垂直桿軸的坐標表示內(nèi)力，正的內(nèi)力在位置坐標上負的在下（土木工程的彎矩正負規(guī)定除外）。除此以外，各種變形的應力公式推導方法也是相同的，即都是從觀察試驗入手，然后提出假設，再綜合其變形幾何關系、物力關系和靜力學關系推導出具體公式，而且這種方法不僅僅是推導應力的專屬，在求解超靜定問題時同樣是結(jié)合這三個方面進行的推導計算，所以由此可見，在材力教學中采用對方法的重要性。

3 公式和規(guī)律方面的對比

材力中除了研究問題和研究方法有相同之外，各種基本變形的應力公式、各種基本變形的變形公式及變形能公式及強度條件和剛度條件也都有著相似性，除此以外求各種內(nèi)力的規(guī)律也是相似的，如果在講課中能加以比較，使學生在比較中去記憶勢必使記憶變的容易，這不僅可以避免記混淆，而且還可以起到溫故知新、加深理解的目的從而也能達到事半功倍的教學效果。

綜上所述，在材料力學教學中應用對比法不僅可以使研究問題和相關知識點變的清晰，讓學生感覺到其形散神不散，也能讓大量的公式和規(guī)律記憶起來不易混淆，使學習變的更容易，從而避免學生因內(nèi)容繁雜、枯燥、難記而喪失濃厚的學習興趣，激發(fā)學生自主學習熱情，進而收到事半功倍的教學效果。

[責任編輯：田吉捷]