案例啟發(fā)法在職業(yè)院校力學教學中的應用

劉建軍 肖 毅 王中有 賈瑞晨 夏 彪 蔣 為

(湖南高速鐵路職業(yè)技術學院，湖南 衡陽 421001)

高職院校學生的文化成績、學習能力普遍較差，對于力學課程的學習普遍反映很難，對于一些基本力學概念都不理解，這對以后的學習、工作埋下了隱患，往往很多工程事故就是由于設計人員或者施工人員對結構的基本力學概念學習不足所致。2009年6月上海某13層在建居民樓發(fā)生整體傾覆倒塌，事故主要原因是由于施工方在大樓一側(cè)開挖基坑，另一側(cè)堆土9 m高，地基土產(chǎn)生不平衡的水平推力，剪斷PHC管樁造成樓房整體失穩(wěn)倒塌；負責調(diào)查事故的江歡成院士指出，近年來的施工事故，往往是在一些常識性力學問題上出錯，犯的錯誤也越來越低級[1,2]。本文以生活中的力學現(xiàn)象為出發(fā)點，利用通俗易懂的案例來分析力學概念，給高職院校學生在學習力學課程時進行感性認知和啟發(fā)。

1 案例1:屋頂桁架梁為什么設計成變截面的“魚腹式”形狀

其實就是等強度設計的原理，截面上每處的荷載彎矩M不同，通過變截面設計使截面正應力處處相等，這樣可以充分發(fā)揮材料的力學性能；屋頂桁架梁的等強度設計其實就是變截面設計，按截面抗彎抵抗矩w來確定，彎曲應力強度σ=M/w；該例可以對截面內(nèi)力計算、截面設計的概念進行啟發(fā)[3]。

2 案例2:低碳鋼、鑄鐵的拉伸實驗，為什么兩者截面破壞不同

3 案例3：跨江大橋的矩形梁中間為什么做成空心的

橋中的梁主要是以彎曲變形為主，矩形梁受彎時，梁的跨中上部受壓，下部受拉，顯然橫截面上有一個既不受拉又不受壓的分界線，分界線的應力為零，該分界線稱作中性軸。中性軸附近受的應力較小，為減輕自重可挖掉部分材料，使梁的截面受力更合理。預制板中間挖成空心的圓孔，同樣可用中性軸的概念解釋。

另外，為什么一些梁又可做成T形的。除了以上中性軸的原理之外，另一方面在T形梁正截面受彎計算中，由于混凝土的抗拉強度低，幾乎不能承受拉力，可以把下部受拉區(qū)兩側(cè)混凝土挖去；上部混凝土T形翼緣承受部分壓力，可以使得相對受壓高度減小，從而下部受拉鋼筋的面積可適當減少，梁的截面受力更合理[6]。該例可以對材料力學、梁的受力、鋼筋混凝土結構配筋計算進行啟發(fā)。

4 結語

力學的學習是一個從直觀感知、逐步認知、綜合理解的過程，現(xiàn)實生活中的力學概念是具體的，看得見、摸得著，既不枯燥又不抽象。實踐表明，案例啟發(fā)法能激發(fā)高職院校學生學習力學的興趣，同時可以啟發(fā)學生進一步探究、深入思考。