全国周培源大学生力学竞赛赛题详解及点评 2023版

前言

中国开展周培源大学生力学竞赛已经三十多年了。让时光回溯到1986年8月，在呼和浩特市召开的《力学与实践》编委会会议上，北京大学武际可教授建议组织大学程度的力学竞赛，获一致赞同。时任中国力学学会理事长的郑哲敏院士听取了汇报，安排《力学与实践》编委会（竞赛组织委员会）筹办。1988年首届“全国青年力学竞赛”成功举办，至2021年竞赛已举办了十三届。竞赛从第三届开始改名为“全国周培源大学生力学竞赛”，以纪念已故著名力学家周培源院士。
从一开始，力学竞赛的宗旨就很明确：推动作为基础课的力学教学，增加学生对力学学科的兴趣，活跃教学与学习氛围，发现人才，吸引全社会对力学学科的关注与投入。用武际可教授的话说，全国周培源大学生力学竞赛是“种子的事业”。为发现、选拔和培育优秀力学人才，力学与工程界倾注了极大的热情。在国内外享有盛誉的张维院士、郑哲敏院士、王仁院士、庄逢甘院士、黄克智院士、张涵信院士、李家春院士、程耿东院士、胡海岩院士、刘人怀院士、陈佳洱院士、杨卫院士等著名科学家，中国科协和多所高校的领导出席了各届颁奖典礼，并为获奖选手做了系列精彩的学术报告，有关高校、出版社等单位和钱令希院士个人出资赞助。在北京赛区历届竞赛中，中国力学学会当届理事长郑哲敏院士、王仁院士、庄逢甘院士、白以龙院士、崔尔杰院士、李家春院士都带队看望参赛选手。在其他各省（市）赛区，也是由有声誉的学者带队看望参赛选手，如2007年举办的第六届全国周培源大学生力学竞赛，中国力学学会副理事长程耿东院士、郑晓静教授、戴世强教授、高等学校力学基础课程教学指导分委员会主任洪嘉振教授分别在当地带队看望了参赛选手。
苏东坡词云“入淮清洛渐漫漫”，流经三十多个春秋，全国周培源大学生力学竞赛已经从涓涓细流发展成为奏鸣着大学生的青春旋律、飞溅着年轻学子知识创新浪花的河流。从届12个单位的62人参赛，第二届1389人报名参赛，第三届1711人报名参赛，第四届25个省（自治区、直辖市）81所高校的2752人报名参赛，第五届30个省（自治区、直辖市）164所高校的7617人报名参赛，第六届29个省（自治区、直辖市）197所高校的9736人报名参赛，第七届29个省（自治区、直辖市）214所高校的12089人报名参赛，第八届29个省（自治区、直辖市）280所高校的17026人报名参赛，到第九届30个省（自治区、直辖市）280余所高校共17338人报名参赛，以后各届的报名和参赛规模不断扩大。
朱熹有诗：“问渠那得清如许，为有源头活水来。”全国周培源大学生力学竞赛为我国高校力学教学改革注入了一股不息的清泉。它创造了高校、中国力学学会和《力学与实践》刊物合作办竞赛的新形式：既铺设了年轻学生通向高水平研究的桥梁，又为国家重大科研和工程项目的人才输送提供了通道；既为刊物相关栏目提供了生动活泼的稿源，又为竞赛和高校力学教学经验交流提供了交流的平台。《力学与实践》相关栏目刊登的竞赛成果已经大量为高校基础力学教材、教学参考书和课堂教学所引用，成为教学创新的亮点。同时，全国大学生科技竞赛活动也丰富了校园文化，为年轻一代科学素质的提升做出了贡献。
2004年第五届竞赛成功举办后，根据我国高等教育形势发生的深刻变化，以及党和政府提出建设创新型国家、把高等教育的重点放在提高教育质量上的战略决策，中国力学学会决定对竞赛进行重大改革，将全国周培源大学生力学竞赛申请成为高教司主办的大学生科技竞赛活动。2006年，高教司批准了这项申请，并决定由高教司委托高等学校力学基础课程教学指导分委员会、中国力学学会和周培源基金会共同举办。
2006年12月29日，第五、六届竞赛组委会负责人梅凤翔教授和蒋持平教授、组委会秘书长刘俊丽副编审在北京理工大学参加了由高教司主办的全国6个大学生科技竞赛活动工作研讨会。经向竞赛领导小组汇报请示后，组委会研究决定：
（1）竞赛分为个人赛与团体赛。个人赛内容限制在教学计划为中等学时的理论力学和材料力学范围之内，但不再是分科考题，而是综合与灵活应用的赛题。团体赛为团队合作的动手制作与操作的竞赛，努力打造高学术含金量的大学生科技竞赛活动。
（2）竞赛周期由四年改为两年，让所有大学生都有机会参赛。竞赛年与“中国力学学会学术大会”年同步，并在中国力学学会学术大会上颁奖。
（3）团体赛冠军队学校组织下届竞赛，负责赛题命题且不参赛。这不仅是为了公正，也是为了推动教学交流，促进优质教学资源的共享和融合。
清华大学主动承担了第六届全国周培源大学生力学竞赛新竞赛形式的命题工作。竞赛非常成功，中央电视台《异想天开》栏目组为团体赛录制了一小时的专题节目，播放后引起了很大的反响。
为了办好全国周培源大学生力学竞赛，高教司的领导做了重要指示，高等学校力学基础课程教学指导分委员会对竞赛内容做了具体规划。历届竞赛组委会负责人有武际可、贾书惠、孙学伟、梅凤翔、蒋持平、隋永康等教授。历届命题组成员有朱照宣、武际可、徐秉业、殷金生、贾书惠、张行、王敏中、梅凤翔、孙学伟、黄文彬、

全国周培源大学生力学竞赛已经举办了十三届。从竞赛风格来看，前五届力学竞赛都只有笔试环节，而从第六届力学竞赛开始，增加了团体赛的环节，强调了实验、研究和动手制作的重要性，以考查学生处理实际问题的能力。
为了更好地开展这项赛事，也为了使参赛的学生能更好地了解竞赛内容及其变化，本书汇集了历届全国周培源大学生力学竞赛的试题和答案，并从教师和出题者的角度对试卷的难易程度和特点进行了点评。同时，为了适应力学竞赛从单纯的笔试发展到动手实践的趋势，书中还介绍了大量的学生动手实践活动。这些实践活动体现了力学教学的理念：理论联系实际，灵活运用所学知识处理实际问题。
书中所介绍的一系列实践活动，如“纸桥过车”“弹簧秤称大象”“纸船载人”“大师挑战赛”“手机吊冰箱”“逆行风车”等，是清华大学高云峰教授与中央电视台《异想天开》栏目合作，亲自组织策划和开展的大型趣味实践活动。书中介绍了这些活动的背景、各队比赛的方案以及高云峰教授对这些活动的点评。

全国周培源大学生力学竞赛已经举办了十三届。从竞赛风格来看，前五届力学竞赛都只有笔试环节，而从第六届力学竞赛开始，增加了团体赛的环节，强调了实验、研究和动手制作的重要性，以考查学生处理实际问题的能力。
为了更好地开展这项赛事，也为了使参赛的学生能更好地了解竞赛内容及其变化，本书汇集了历届全国周培源大学生力学竞赛的试题和答案，并从教师和出题者的角度对试卷的难易程度和特点进行了点评。同时，为了适应力学竞赛从单纯的笔试发展到动手实践的趋势，书中还介绍了大量的学生动手实践活动。这些实践活动体现了力学教学的理念：理论联系实际，灵活运用所学知识处理实际问题。
书中所介绍的一系列实践活动，如“纸桥过车”“弹簧秤称大象”“纸船载人”“大师挑战赛”“手机吊冰箱”“逆行风车”等，是清华大学高云峰教授与中央电视台《异想天开》栏目合作，亲自组织策划和开展的大型趣味实践活动。书中介绍了这些活动的背景、各队比赛的方案以及高云峰教授对这些活动的点评。

序
前言
第1章2021年第十三届全国周培源大学生力学竞赛
11个人赛试题
12个人赛试题参考答案及详细解答
13团体赛试题
第2章2019年第十二届全国周培源大学生力学竞赛
21个人赛试题
22个人赛试题参考答案及详细解答
23团体赛试题
第3章2017年第十一届全国周培源大学生力学竞赛
31个人赛试题
32个人赛试题参考答案及详细解答
33团体赛试题
第4章2015年第十届全国周培源大学生力学竞赛
41个人赛试题
42个人赛试题参考答案及详细解答
43团体赛试题
第5章2013年第九届全国周培源大学生力学竞赛
51个人赛试题
52个人赛试题参考答案及详细解答
53团体赛试题
第6章2011年第八届全国周培源大学生力学竞赛
61个人赛试题
62个人赛试题参考答案及详细解答
63个人赛试题点评及出题思路
64团体赛试题
65团体赛试题分析及点评
66团体赛花絮及照片
第7章2009年第七届全国周培源大学生力学竞赛
71个人赛试题
72个人赛试题参考答案及详细解答
73个人赛试题点评及出题思路
74团体赛试题
75团体赛试题分析及点评
76团体赛花絮及照片
第8章2007年第六届全国周培源大学生力学竞赛
81个人赛试题
82个人赛试题参考答案及详细解答
83个人赛试题点评及出题思路
84团体赛试题
85团体赛试题分析及点评
86团体赛花絮及照片
第9章2004年第五届全国周培源大学生力学竞赛
91理论力学试题
92材料力学试题
93理论力学试题参考答案及详细解答
94材料力学试题参考答案及详细解答
95试题点评
第10章2000年第四届全国周培源大学生力学竞赛
101理论力学试题
102材料力学试题
103理论力学试题参考答案及详细解答
104材料力学试题参考答案及详细解答
105试题点评
第11章1996年第三届全国周培源大学生力学竞赛
111理论力学试题
112材料力学试题
113理论力学试题参考答案及详细解答
114材料力学试题参考答案及详细解答
115试题点评
附录
附录A竞赛（理论力学）试卷难度系数评估
附录B纸桥过车
附录C弹簧秤称大象
附录D纸船载人
附录E大师挑战赛
附录F手机吊冰箱
附录G逆行风车

全国周培源大学生力学竞赛已经举办了十三届。从竞赛风格来看，前五届力学竞赛都只有笔试环节，而从第六届力学竞赛开始，增加了团体赛的环节，强调了实验、研究和动手制作的重要性，以考查学生处理实际问题的能力。
为了更好地开展这项赛事，也为了使参赛的学生能更好地了解竞赛内容及其变化，本书汇集了历届全国周培源大学生力学竞赛的试题和答案，并从教师和出题者的角度对试卷的难易程度和特点进行了点评。同时，为了适应力学竞赛从单纯的笔试发展到动手实践的趋势，书中还介绍了大量的学生动手实践活动。这些实践活动体现了力学教学的理念：理论联系实际，灵活运用所学知识处理实际问题。
书中所介绍的一系列实践活动，如“纸桥过车”“弹簧秤称大象”“纸船载人”“大师挑战赛”“手机吊冰箱”“逆行风车”等，是清华大学高云峰教授与中央电视台《异想天开》栏目合作，亲自组织策划和开展的大型趣味实践活动。书中介绍了这些活动的背景、各队比赛的方案以及高云峰教授对这些活动的点评。