理論力學(xué)教學(xué)大綱(64學(xué)時(shí))09-10

PAGEPAGE9《理論力學(xué)》課程教學(xué)大綱（開(kāi)實(shí)驗(yàn)2個(gè)）TheoreticalMechanics學(xué)時(shí)：64 學(xué)分：3層次：本科 適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)電、汽車服務(wù)類等第一部分 大綱說(shuō)明一、課程性質(zhì)、目的和培養(yǎng)目標(biāo)《理論力學(xué)》是工科大學(xué)的一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。它既是各門(mén)后續(xù)力學(xué)課程的理論基礎(chǔ)，又是一門(mén)具有完整體系并繼續(xù)發(fā)展著的獨(dú)立的學(xué)科，而且在許多工程技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)系和剛體機(jī)械運(yùn)動(dòng)（包括平衡）的基本規(guī)律和研究方法，初步學(xué)會(huì)運(yùn)用這些理論和方法去分析、解決實(shí)際問(wèn)題，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和有關(guān)的科學(xué)技術(shù)打好基礎(chǔ)。結(jié)合本課程的特點(diǎn)，使學(xué)生的邏輯思維能力（包括推理、分析、綜合等能力）、表達(dá)能力（包括運(yùn)用文字和圖象等的能力）、計(jì)算能力，以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力（把一些簡(jiǎn)單工程實(shí)物抽象為力學(xué)模型，進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，應(yīng)用力學(xué)原理求解）得到訓(xùn)練與提高。二、課程的基本要求第一篇：靜力學(xué)（20學(xué)時(shí)）基本要求：熟悉力、力矩和力偶的基本概念及其性質(zhì)，熟練地計(jì)算力的投影，力對(duì)點(diǎn)之矩和力對(duì)軸之矩。熟悉各種常見(jiàn)約束的性質(zhì)，能熟練地取分離體并畫(huà)出受力圖。掌握各種類型力系的簡(jiǎn)化方法，熟悉簡(jiǎn)化結(jié)果，能熟練地計(jì)算主矢和主矩。能應(yīng)用平衡條件和各種類型的平衡方程求解單個(gè)物體和物體系統(tǒng)的平衡問(wèn)題。對(duì)平面一般力系的平衡問(wèn)題，能熟練地選取分離體和應(yīng)用各種形式的平衡方程求解，掌握求解簡(jiǎn)單桁架、組合桁架內(nèi)力的節(jié)點(diǎn)法和截面法。掌握計(jì)算物體重心的各種方法。理解滑動(dòng)摩擦、摩擦力的概念，能求解考慮摩擦?xí)r簡(jiǎn)單的物體系統(tǒng)平衡問(wèn)題。了解滾動(dòng)摩擦的概念、超靜定問(wèn)題概念。第二篇：運(yùn)動(dòng)學(xué)（22學(xué)時(shí)）基本要求：掌握描述點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的矢量法、直角坐標(biāo)法、自然坐標(biāo)法及各種方法下點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)方程、速度和加速度。熟悉剛體平動(dòng)、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的概念，能求解轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角速度、角加速度，轉(zhuǎn)動(dòng)剛體上各點(diǎn)的速度和加速度。掌握運(yùn)動(dòng)合成和分解的基本概念和方法，熟練掌握點(diǎn)的速度合成定理，牽連運(yùn)動(dòng)為平動(dòng)、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的加速度合成定理及應(yīng)用。熟悉剛體平面運(yùn)動(dòng)的特征，能熟練應(yīng)用基點(diǎn)法、速度投影定理和瞬心法求解有關(guān)速度問(wèn)題。能熟練應(yīng)用基點(diǎn)法求解有關(guān)加速度問(wèn)題。第三篇：動(dòng)力學(xué)（22學(xué)時(shí)）基本要求：能建立質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)微分方程，能求解簡(jiǎn)單情況下運(yùn)動(dòng)微分方程的積分。能理解并熟練計(jì)算動(dòng)力學(xué)中各基本物理量（動(dòng)量、動(dòng)量矩、動(dòng)能、沖量、功、勢(shì)能等），熟練掌握動(dòng)力學(xué)普遍定理（包括動(dòng)量定理、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理、對(duì)固定點(diǎn)和對(duì)質(zhì)心的動(dòng)量矩定理、動(dòng)能定理）及相應(yīng)的守恒定理，能正確選擇和綜合應(yīng)用這些定理求解質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。掌握剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算。能應(yīng)用剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)的微分方程求解剛體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。能計(jì)算慣性力，熟悉剛體平動(dòng)、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性力系的簡(jiǎn)化結(jié)果。熟練掌握達(dá)朗伯原理的應(yīng)用。熟悉自由度、廣義坐標(biāo)、虛位移和理想約束等概念。熟練應(yīng)用虛位移原理求解平衡位置或平衡時(shí)主動(dòng)力間的關(guān)系、約束反力、桁架內(nèi)力問(wèn)題。三、本課程與相關(guān)課程的聯(lián)系先修課程：《大學(xué)物理》、《高等數(shù)學(xué)》四、學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容講課學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)習(xí)學(xué)時(shí)總學(xué)時(shí)第一章44第二章88第三章44第四章22第五章22第六章44第七章66第八章88第九章22第十章44第十一章66第十二章66第十三章44第十四章22合計(jì)6565五、教材與參考書(shū)建議使用教材：哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室主編.《理論力學(xué)(1)》(第7版)，高等教育出版社，2009年主要參考書(shū)：1、郝桐生主編.《理論力學(xué)》(第3版)，高等教育出版社，2003年2、洪嘉振，楊長(zhǎng)俊主編.《理論力學(xué)》(第2版)，高等教育出版社，2002年六、教學(xué)方法與手段建議本課程應(yīng)用多媒體與板書(shū)教學(xué)相結(jié)合七、課程考核方式閉卷筆試，平時(shí)成績(jī)占30%，期末成績(jī)占70%八、說(shuō)明本課程教學(xué)內(nèi)容的選取應(yīng)注意三個(gè)方面，一是精選內(nèi)容：既注意到理論力學(xué)自身的完整體系及在生產(chǎn)實(shí)踐中的獨(dú)立應(yīng)用，又應(yīng)注意為后續(xù)課程《材料力學(xué)》、《機(jī)械原理》等課程學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)；二是采用模塊式的課程結(jié)構(gòu)，授課內(nèi)容安排由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從特殊到一般，逐步深入；三是充分利用網(wǎng)絡(luò)，不斷從網(wǎng)上查閱系統(tǒng)化的各力學(xué)科學(xué)家的研究方法以及理論力學(xué)的最新進(jìn)展。改革原有考試制度，使一成不變的閉卷式考試多樣化。采用具體、生動(dòng)、趣味的教學(xué)形式。研制課程的多媒體教學(xué)軟件，采用多媒體課程教學(xué)。不斷探索和改進(jìn)教學(xué)方法，增加學(xué)生的課外閱讀，采用嘗試教學(xué)法，變學(xué)生被動(dòng)為主動(dòng)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。第二部分 課程內(nèi)容大綱第一章靜力學(xué)公理和物體的受力分析（4學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解：學(xué)習(xí)理論力學(xué)的目的、研究對(duì)象、內(nèi)容和研究方法、基本約束類型及約束力的特點(diǎn)理解：靜力學(xué)公理掌握：正確地取分離體，并畫(huà)受力圖二、內(nèi)容提要1.靜力學(xué)公理2.約束和約束力3.物體的受力分析和受力圖第二章平面力系（8學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解：平面匯交力系合成與平衡的幾何法，力矩和力偶的概念，力平移定理，靜定和超靜定問(wèn)題，平面簡(jiǎn)單桁架的內(nèi)力計(jì)算。理解：平面任意力系平衡的其他形式掌握：平面匯交力系平衡條件與平面力偶系平衡條件應(yīng)用，能計(jì)算平面桁架機(jī)構(gòu)的內(nèi)力二、內(nèi)容提要1.平面匯交力系2.平面力對(duì)點(diǎn)之矩·平面力偶3.平面任意力系的簡(jiǎn)化4.平面任意力系的平衡條件和平衡方程5.物體系的平衡·靜定和超靜定問(wèn)題6.平面簡(jiǎn)單桁架的內(nèi)力計(jì)算第三章空間力系（4學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解：力對(duì)點(diǎn)的矩和力對(duì)軸的矩的概念，空間匯交力系合成與平衡的幾何法理解：空間匯交力系合成與平衡的解析法，空間力偶系合成與平衡條件掌握：空間匯交力系平衡條件與空間任意力系平衡條件應(yīng)用，計(jì)算物體重力的簡(jiǎn)化中心-重心二、內(nèi)容提要1.空間匯交力系2.力對(duì)點(diǎn)的矩和力對(duì)軸的矩3.空間力偶4.空間任意力系向一點(diǎn)的簡(jiǎn)化，主矢和主矩5.空間任意力系的平衡方程6.重心第四章摩擦（2學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解：滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦的概念理解：滑動(dòng)摩擦的特征，摩擦角，自鎖掌握：求解考慮摩擦?xí)r物體系統(tǒng)的平衡問(wèn)題二、內(nèi)容提要1.滑動(dòng)摩擦2.摩擦角和自鎖現(xiàn)象3.考慮摩擦?xí)r物體的平衡問(wèn)題4.滾動(dòng)摩阻的概念第五章點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)（2學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解：點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的矢量法理解：點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的直角坐標(biāo)法和自然法掌握：用直角坐標(biāo)法和自然法計(jì)算點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)二、內(nèi)容提要1.矢量法2.直角坐標(biāo)法3.自然法第六章剛體的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)（4學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解：剛體的平動(dòng)和定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的特征理解：角速度、角加速度以及剛體內(nèi)各點(diǎn)的速度和加速度的矢量表示法掌握：定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角速度、角加速度以及剛體內(nèi)各點(diǎn)的速度和加速度的計(jì)算二、內(nèi)容提要1.剛體的平行移動(dòng)2.剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)3.轉(zhuǎn)動(dòng)剛體內(nèi)各點(diǎn)的速度和加速度4.輪系的傳動(dòng)比5.以矢量表示角速度和角加速度，以矢積表示點(diǎn)的速度和加速度第七章點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)（6學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解：運(yùn)動(dòng)合成與分解的基本概念和方法理解：點(diǎn)的速度合成定理，點(diǎn)的加速度合成定理掌握：點(diǎn)的速度合成定理應(yīng)用二、內(nèi)容提要1.相對(duì)運(yùn)動(dòng)，牽連運(yùn)動(dòng)，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)2.點(diǎn)的速度合成定理3.牽連運(yùn)動(dòng)是平移時(shí)點(diǎn)的加速度合成定理4.牽連運(yùn)動(dòng)是定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)點(diǎn)的加速度合成定理.科氏加速度第八章剛體的平面運(yùn)動(dòng)（8學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解：平面運(yùn)動(dòng)的特征理解：用基點(diǎn)法、瞬心法和速度投影法求解速度和加速度問(wèn)題掌握：對(duì)平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析二、內(nèi)容提要1.剛體平面運(yùn)動(dòng)的概述和運(yùn)動(dòng)分解2.求平面圖形內(nèi)各點(diǎn)速度的基點(diǎn)法3.求平面圖形內(nèi)各點(diǎn)速度的瞬心法4.用基點(diǎn)法求平面圖形內(nèi)各點(diǎn)的加速度5.運(yùn)動(dòng)學(xué)綜合應(yīng)用舉例第九章質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的基本方程（2學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解：質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)基本定律理解：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程掌握：求解質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的兩類問(wèn)題二、內(nèi)容提要1.動(dòng)力學(xué)的基本定律2.質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)微分方程第十章動(dòng)量定理（4學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解：動(dòng)量、沖量、質(zhì)心的概念理解：動(dòng)力學(xué)中各基本物理量（動(dòng)量、沖量、質(zhì)心）掌握：用動(dòng)量定理解決質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)力學(xué)問(wèn)題二、內(nèi)容提要1.動(dòng)量與沖量2.動(dòng)量定理3.質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理第十一章動(dòng)量矩定理（6學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解：動(dòng)量矩定理，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的概念理解：理解動(dòng)量矩和沖量矩之間的關(guān)系掌握：簡(jiǎn)單形體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算，用動(dòng)量矩定理和剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程求解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題二、內(nèi)容提要1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩2.動(dòng)量矩定理3.剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程4.剛體對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量5.質(zhì)點(diǎn)系相對(duì)于質(zhì)心的動(dòng)量矩定理6.剛體的平面運(yùn)動(dòng)微分方程第十二章動(dòng)能定理（6學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解：力和功的概念，勢(shì)力場(chǎng)和勢(shì)能的基本概念理解：動(dòng)能的改變與力的功之間的關(guān)系掌握：用動(dòng)能定理求解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題二、內(nèi)容提要1.力的功2.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能3.動(dòng)能定理4.功率，功率方程，機(jī)械效率5.勢(shì)力場(chǎng)，勢(shì)能，機(jī)械能守恒定律6.普遍定理的綜合應(yīng)用舉例第十三章達(dá)朗貝爾原理（動(dòng)靜法）（4學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求了解：慣性力的概念，達(dá)朗貝爾原理理解：剛體慣性力系的簡(jiǎn)化結(jié)果及其計(jì)算掌握：用達(dá)朗貝爾原理求解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題二、