单位文秘网 2021-07-26 08:10:17 点击: 次
摘要:针对独立学院学生的培养方向,对理论力学的教学深入研究,对运动学的难点进行了教改与教学实践。
关键词:独立学院;动点动系;科氏加速度;平面运动
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)23-0239-03
一、引言
众所周知独立学院招生的录取线介于公办普通本科院校和高职高专之间。学生的基础水平大致分为三档,大约5%的学生基础水平较高(这部分一般是高考发挥失常的学生),6%~50%的学生基础水平中等,剩余的50%的学生基础水平较差。所以独立学院的教学不能像公办普通本科院校的教学模式,把培养定位在“研究型”和“设计型”人才的目标上,也不能学高职模式,将学生“订单”于企业,学生向企业定向培养,毕业后定位于一名专业对口的熟练技工。独立学院培养出来的本科生应该发挥出他们的本能,有能力的学生应继续研究生的深造,而大部分学生应将他们培养成为技术应用型的本科人才的主力军。要想做到这点,除了有结合独立学院自身办学特色与优秀的培养目标、改革人才的培养方法和创新人才培养的途径外,对培养合格人才的组成部分之一的教学工作也是不可忽视的。为了使独立学院不同基础水平的学生都能成为合格的技术应用型人才,有必要对教学内容和教学方法进行改革。以下就谈谈集美大学诚毅学院理论力学教学的一些改革与课堂实践。
二、独立学院理论力学的深化教学
理论力学是工科学生必修的一门技术基础课,也是后续课程《机械设计》的主要先修课程,是集美大学诚毅学院机械工程专业和车辆工程专业的主干课程之一。为了适应独立学院培养目标的要求,对理论力学的教学进行了深化基础理论与加强工程应用的改革。理论力学的理论性较强,难教也难学。尤其是对理论力学中的一些难点,由于较抽象,若按教材的教学,学生难以理解。所以有必要深入研究教学内容,用新的表达方式,注重内容与实际相结合,才能达到教学目标。以下仅对理论力学运动学教学难点谈谈教学的改革与实践。(静力学、动力学另文叙述。)
1.点的合成运动中动点动系选择基本类型。点的合成运动中动点动系的选择是理论力学运动学教学中的一个难点,常常使学生感到头痛。基于点的合成运动时动点动系应分别选择在两个不同的刚体上,且应使相对运动的轨迹简单、直观的教学观点上[1],对于工程机械的构件结构可将动点动系选择归纳为三种基本类型:其一为滑块与槽、环结构。此类结构取滑块或环为动点,将动系固结于与滑块或环有相对运动的构件上。例如曲柄滑道机构、正弦机构等。其二为点与面接触的结构。此类结构取点为动点,将动系固结于与动点有相对运动的面接触的构件上。例如凸轮机构、车刀切削机构等。其三为面与面接触的结构。此类结构取在运动中与面的距离永不变的点为动点,将动系固结于与动点有相对运动的面的构件上。例如平顶凸轮机构、偏心轮摇杆机构等。
在教学过程中除了采用了重点大学制作的动画演示外,还让学生参观机械原理实验室的一些工程实际机构。将抽象转化为实际,大大加强了学生的理解力。
2.科氏加速度方向的简易判别。点的合成运动中科氏加速度的求解,尤其是科氏加速度方向的判别也是理论力学运动学中的教学难点之一,学生往往对其束手无策。所以根据对科氏加速度深入的研究,发现了科氏加速度方向的规律,证之并用于教学中,让学生得到了更好的掌握科氏加速度的方法。
在点的合成运动中由于动系为转动时,牵连运动与相对运动的相互影响,产生了一项附加的加速度,即为科氏加速度[2],其式为
=2×
即:科氏加速度等于动系角速度矢()与点的相对速度矢()的矢积的两倍。
一般情况下,动系的转轴不垂直点的相对速度矢(即不⊥)时
C=(2ω·ν·sinθ)0
式中:θ为、之间的夹角;0为×的单位矢量,方向服从右手系[3]。见图2.2-1三维问题科氏加速度。
特殊情况之一,当⊥时,θ夹角等于90°,科氏加速度为
C=(2ω·ν)0
这种情况属于平面问题,加速度合成定理为平面矢量式。因为C必须同时垂直与,所以由图2.2-2二维问题科氏加速度1分析可知C的方向可由方向为起点按的转向旋转90°来确定。
所以在平面问题的机构上简易判别科氏加速度方向的方法就是:为逆时针转时,以向为起点逆时针转90°,即为科氏加速度C方向,见图2.2-2二维问题科氏加速度1;为顺时针转时,以向为起点顺时针转90°,即为科氏加速度C方向,见图2.2-3二维问题科氏加速度2。
特殊情况之二,当∥时,θ=0、π,此时科氏加速度为零。
经过以上教学实践后,学生对科氏加速度的分析就得心应手了。
3.运动学的综合应用。运动学的综合应用是点的合成运动与刚体的平面运动的综合问题,也是运动学中的难点。学好这个难点的关键在于怎样判定问题的类型和解题技巧。通过对教学内容的深入研究,认为平面运动分为基本类型与组合类型,而且各类型都有自己的特点和解题规律。基本类型机构的特点是:机构中只有单个刚体在做平面运动,且此刚体中有两点的运动轨迹是已知的(一般是在做直线、圆弧、或旋轮线运动),例如,椭圆规机构、曲柄滑块机构、四连杆机构、行星轮机构、纯滚动的圆盘等。这类机构只需用平面运动定理即可解题。组合型的机构又分为平面运动与平面运动的组合和平面运动与点的合成运动的组合两种类型。
其一,平面运动与平面运动的组合机构的特点是:两个平面运动的机构由公共点连接在一起。而公共点之间无相对运动。例如,小型精压机传动机构、连杆滑块机构、配汽机构等。这类机构也只需用平面运动定理即可解题。
其二,平面运动与点的合成运动的组合机构的特点是:两运动的机构的公共点有相对运动。一般是平面运动的构件与做平面运动、转动的构件或与做直线运动的构件之间的公共点。例如,活塞机构、曲柄导轨机构、曲柄连杆机构等。这类机构的解题方法用瞬心法(或基点法)与点的合成法求解。求解时注意:(a)在计算任意点M的加速度之前,应先计算平面图形的角速度和M点的绝对速度。(b)通常选择已知加速度的点为基点,然后用基点法列加速度矢量式求解。(c)若基点法加速度矢量式的未知数超过3个,则再建立点的加速度合成定理,然后将两定理联合求解。
三、结束语
通过理论力学教学的改革与工程实际的相结合,使得学生有了较强的专业基础技能,取得一定的效果。就这两年来说,我教的诚毅学院机械专业有7.9%的学生考上工科研究生,他们中的60%考上985或211重点院校,专业课理论力学或材料力学的分数最高的达到134分,最低的也有120分。另外在各项大学生比赛中也连连获奖,2013年就有机械1194班的吴玲玲等同学在教育部高等教育司、中国工业与应用数学学会主办的2013“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛A题《车道被占用对城市道路通行能力的影响》获得一等奖;在内蒙古自治区数学学会主办的2013第六届“认证杯”数学建模网络挑战赛第一轮A题《护岸框架》获二等奖。这两项建模都用到理论力学的知识。在刚刚结束的“路达杯”第七届福建省大学生机械创新竞赛中集美大学诚毅学院机械系又获得3项一等奖、3项2等奖。因此,只要我们每个人都尽心地教好学生,独立学院的学生是有美好的明天的。
参考文献:
[1]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学(Ⅰ)[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]范钦珊.工程力学教程(Ⅱ)[M].北京:高等教育出版社,1998.
[3]沈永欢.梁在中等.实用数学手册[M].北京:科学出版社,2001.
基金项目:2011年集美大学精品课程项目(编号:y10203)。
作者简介:黄健华(1956-),女,福建漳州人,本科,副教授,研究方向:本科与硕士研究生力学教学,计算力学与弹塑性力学研究。
(责任编辑:单位文秘网) )地址:https://www.kgf8887.com/show-204-72703-1.html
上一篇:物理复习要注意“五重视
下一篇:非饱和黄土变形模量的研究
版权声明:
本站由单位文秘网原创策划制作,欢迎订阅或转载,但请注明出处。违者必究。单位文秘网独家运营 版权所有 未经许可不得转载使用