理論力學課程教學大綱

1、理論力學課程教案大綱課程名稱：理論力學課程代碼：英文名稱：課程性質：專業(yè)選修課程學分學時：學分學時開課學期：第學期適用專業(yè)：機械工程及自動化，機械電子先修課程：機械制圖，高等數(shù)學后續(xù)課程：材料力學開課單位：機電工程學院大綱執(zhí)筆人：高強課程負責人：高強大綱審核人：倪俊芳一、課程性質和教案目標（在人才培養(yǎng)中的地位與性質及主要內容，指明學生需掌握知識與能力及其應達到的水平）課程性質：大類基礎課， 理論力學是大學工科本、 ?？茖W生而開設的專業(yè)基礎課，是機械類本?？茖I(yè)的一門主干課程。教案目標： 理論力學是機械專業(yè)的一門重要的、理論性較強的大類基礎課，在許多工程技術領域中有著廣泛的運用。 通過本課程的學

2、習， 要使學生掌握理論力學的基本概念及理論， 能夠把簡單的工程問題抽象為力學模型， 并正確地進行力學分析；也要使學生掌握物體、物體系平衡問題的求解；掌握質點、質點系和剛體機械運動的基本規(guī)律和研究方法； 應用本課程的理論和方法解決一些簡單的工程實際問題，培養(yǎng)其獨立分析問題、解決問題的能力。本課程的具體教案目標如下：1. 使學生掌握物體的受力分析方法， 以及各種力系的簡化方法和平衡條件，并能求解各種靜定結構的靜力學問題；2. 掌握質點、質點系和剛體的運動描述方法和運動分析方法，能求解剛體系的運動學問題；3. 針對質點系包括剛體研究對象，掌握作用力與其運動之間的關系，能應用力與運動之間的關系求解動力

3、學問題。教案目標與畢業(yè)要求的對應關系：畢業(yè)要求指標點課程目標對應關系說明能運力學知識進行機械專業(yè)教案目標要求學生掌握物體的受力分析畢業(yè)要求領域復雜工程問題中的內涵方法和平衡方程的建立識別與理解分析分析復雜工程問題的影響因畢業(yè)要求素、關鍵環(huán)節(jié)，并證實解決方教案目標掌握自然軸系，速度與加速度案的合理性的合成與分解能針對實際機械工程項目，評價效率，制訂安全防范措施，畢業(yè)要求判斷產品可能對人類造成的教案目標掌握動力學分析的能力損害，并能夠表達自己見解與認知二、課程教案內容及學時分配（含課程教案、自學、作業(yè)、討論等內容和要求，指明重點內容和難點內容。重點內容：；難點內容： ? ）(1) 教案內容、緒論?

4、 目標及要求：掌握理論力學的研究對象、目的和任務，主要內容及研究方法、第一章靜力學公理和物體的受力分析? 目標及要求：1) 深入地理解力、剛體、平衡和約束等重要概念。2) 靜力學公理（或力的基本性質）是靜力學的理論基礎，要求深入理解。3) 明確和掌握約束的基本特征及約束反力的畫法。4) 熟練而正確地對單個物體與物體系統(tǒng)進行受力分析，畫出受力圖。5) 掌握力多邊形法則及平面匯交力系合成與平衡的幾何條件? 重點及難點：力、剛體、平衡和約束等概念；靜力學公理及其推論柔性約束、光滑支承面約束、光滑鉸鏈約束的特征及其反力的畫法；單個物體及物體系統(tǒng)的受力分析。? 光滑鉸鏈的約束特征（尤其是銷釘連接二個以上

5、的構件即復合鉸） ，物體系統(tǒng)的受力分析，平面匯交力系（多個力）合成與平衡的幾何法。、第二章平面力系? 目標及要求：1) 能正確地將力沿坐標軸分解和求力在坐標軸上的投影，對合力投影定理及力對點之矩應有清晰的理解，并能熟練地計算。2) . 深入理解力偶和力偶矩的概念， 明確平面力偶的性質和平面力偶的等效條件。3) 掌握平面任意力系向一點簡化的方法，會應用解讀法求主矢和主矩，熟知平面任意力系簡化的結果。4) 深入理解平面力系的平衡條件及平衡方程的三種形式。5) 能熟練地計算在平面任意力系作用下物體和物體系統(tǒng)的平衡問題。6) 正確理解靜定與靜不定的概念，會判斷物體系統(tǒng)是否靜定。7) 理解簡單桁架的簡化

6、假設，掌握計算其桿件內力的節(jié)點法和截面法及其綜合作用。? 重點及難點：力、剛體、平衡和約束等概念；靜力學公理及其推論；柔性約束、光滑支承面約束、光滑鉸鏈約束的特征及其反力的畫法；單個物體及物體系統(tǒng)的受力分析。? 光滑鉸鏈的約束特征（尤其是銷釘連接二個以上的構件即復合鉸） ，物體系統(tǒng)的受力分析，平面匯交力系（多個力）合成與平衡的幾何法。、第三章空間力系? 目標及要求：1) 能熟練地計算力在空間直角坐標軸上的投影。2) 熟練掌握力對點之矩與力對軸之矩的計算。3) 對空間力偶的性質及其作用效應有清晰的理解。4) 了解空間力系向一點簡化的方法，明確空間力系合成的四種結果。5) 能正確地畫出各種常見空間

7、的約束反力。6) 會應用各種形式的空間力系平衡方程求解簡單空間平衡問題。7) 對平行力系中心和重心應有清晰的概念，能熟練地應用坐標公式求物體的重心。? 重點及難點：力在空間直角坐標軸上的兩種投影法；力對軸之矩和力對點之矩計算及力矩關系定理；空間匯交力系、空間任意力系、空間平行力系的平衡方程及其應用；各種常見的空間約束及約束反力畫法；. 重心的坐標公式。? 力在坐標軸上的二次投影；? 空間力偶矩矢在坐標軸上的投影；? 空間結構的幾何關系與立體圖；? 解空間力系平衡問題時力矩軸的選??；? 求組合體的形心坐標。、第四章摩擦? 目標及要求：1) 牢固掌握滑動摩擦的性質，深刻理解庫侖摩擦定律的內涵；2)

8、 熟練求解考慮滑動摩擦時的平衡問題（解讀法、幾何法） 。3) 了解全反力、摩擦角、自鎖等概念，了解滾動摩擦現(xiàn)象。? 重點及難點：滑動摩擦力和臨界滑動摩擦力，滑動摩擦定律；考慮滑動摩擦時物體的平衡問題的求解方法。? 正確區(qū)分不同類型的含摩擦平衡問題；? 正確判斷摩擦力的方向及正確應用庫侖摩擦定律。、第五章點的運動學? 目標及要求：1) 能用矢量法建立點的運動方程，求點的速度和加速度。2) 能熟練地應用直角坐標法建立點的運動方程，求點的軌跡、速度和加速度。3) 能熟練地應用自然法求點在平面上作曲線運動時的運動方程、速度和加速度，并正確理解切向加速度和法向加速度的物理意義。? 重點及難點：的曲線運動

9、的直角坐標法，點的運動方程，點的速度和加速度在直角坐標軸上的投影；點的曲線運動的自然法（以在平面內運動為主） ，點沿已知軌跡的運動方程，點的切向加速度和法向加速度。? 自然軸系的幾何概念，速度與加速度在自然軸上投影的推導。、第六章剛體的簡單運動? 目標及要求：1) 明確剛體平行移動（平動）和剛體繞定軸轉動的特征，能正確地判斷作平動的剛體和定軸轉動的剛體。2) 對剛體定軸轉動時的轉動方程、角速度和角加速度及它們之間的關系要清晰的理解，熟知勻速和勻變速轉動的定義與公式。3) 能熟練地計算定軸轉動剛體上任一點的速度和加速度。4) 掌握傳動比的概念及其公式的應用。5) 對角速度矢、角加速度矢以及用矢積

10、表示定軸轉動剛體上任一點的速度和加速度有初步了解。? 重點及難點：剛體平動及其運動特征；剛體的定軸轉動，轉動方程，角速度與角加速度；轉動剛體內各點的速度與加速度。? 用矢積表示剛體上任一點的速度與加速度。、第七章點的合成運動? 目標及要求：1) 深刻理解三種運動、三種速度和三種加速度的定義、運動的合成與分解以及運動相對性的概念。2) 對具體問題能夠恰當?shù)剡x擇動點、動系和定系進行運動軌跡、速度和加速度分析，能正確計算科氏加速度的大小并確定它的方向。3) 會推導速度合成定理、牽連運動為平動時點的加速度合成定理，理解并掌握牽連運動為轉動時點的加速度合成定理。 并能熟練地應用上述三個定理。? 重點及難

11、點：動點和動系的選擇；運動的合成與分解；速度合成定理和加速度合成定理的應用和計算。? 動點和動系的選擇；? 加速度合成定理的運用與計算；? 牽連速度、牽連加速度及科氏加速度的概念。、第八章剛體的平面運動? 目標及要求：1) 明確剛體平面運動的特征，掌握研究平面運動的方法（運動的合成與分解），能夠正確地判斷機構中作平面運動的剛體。2) 能熟練地應用各種方法基點法、瞬心法和速度投影定理求平面圖形上任一點的速度。3) 能熟練地用基點法分析平面圖形內一點的加速度。4) 會求解運動學綜合問題中的速度，了解求加速度。? 重點及難點：以運動的分解與合成為出發(fā)點， 研究求平面圖形上各點的速度和加速度的基點法，

12、明確速度投影定理和瞬心法是從基點法推導而來；掌握合矢量投影定理。? 速度瞬心的概念及求法；? 轉動部分的規(guī)律與基點的選取無關的概念；? 轉動部分角速度和角加速度的求法；? 用基點法分析一點加速度的方法；? 運動學綜合問題。、第九章質點動力學的基本方程? 目標及要求：1) 對質點動力學的基本概念（如慣性、質量等）和動力學基本定律要在物理課程的基礎上進一步理解其實質。2) 深刻理解力和加速度的關系，能正確地建立質點的運動微分方程，掌握質點動力學第一類基本問題的解法。3) 掌握質點動力學第二類基本問題的解法，特別是當作用力分別為常力、時間函數(shù)、位置函數(shù)和速度函數(shù)時，質點直線運動微分方程的積分求解方法

13、。對運動的初始條件的力學意義及其在確定質點運動中的作用有清晰的認識，并會根據題目的已知條件正確提出運動的初始條件。? 重點及難點：建立質點運動微分方程；求解質點動力學的兩類基本問題。? 在質點動力學第二類問題中， 根據題目所要求的問題對質點運動微分方程進行變量交換后再積分的方法。、第十章動量定理? 目標及要求：1) 使學生認識到質點系（剛體、剛體系）是動力學的主要力學模型，解決質點系（剛體、剛體系）動力學問題的主要方法有三類： （）達朗伯原理；（）動力學基本定理；（）動力學普遍方程和拉格朗日方程。2) 對質點系（剛體、剛體系）的質心、動量、動量矩，質點系（剛體、剛體系）對某軸的轉動慣量等概念有

14、清晰的理解， 能熟練地計算質點系 （剛體、剛體系）的動量，熟練地計算質點系對某定點（軸）的動量矩，根據剛體（系）的運動計算剛體（系）對某點（軸）和質心的動量矩，會用定義、平行移軸定理和組合法 （分割法）計算剛體對某軸的轉動慣量。? 重點及難點：質點系（剛體、剛體系）質心、動量、動量矩、轉轉慣量的計算。? 質點系（剛體、剛體系）對某定點（軸）動量矩的概念及計算方法。、第十一章動量矩定理? 目標及要求：1) 能熟練地應用質點系的動量定理、 質心運動定理（包括相應的守恒定律）求解動力學問題。2) 能熟練地應用質點系的動量矩定理（包括動量矩守恒）和剛體繞定軸轉動微分方程求解動力學問題。3) 會應用相對

15、質心的動量矩定理和剛體平面運動微分方程求解動力學問題。? 重點及難點：質點系動量定理、質心運動定理；質點系的動量矩定理和剛體繞定軸轉動微分方程。? 相對質心的動量矩定理、剛體平面運動微分方程的應用。、第十二章動能定理? 目標及要求：1) 對功和功率的概念有清晰的理解，能熟練地計算重力、彈性力和力矩的功。2) 能熟練地計算平動剛體、定軸轉動剛體和平面運動剛體的動能，重力和彈性力的勢能。3) 熟知何種約束反力的功為零，何種內力的功之和為零。4) 能熟練地應用動能定理和機械能守恒定律解動力學問題。5) 能熟練地應用動力學基本定理解動力學的綜合問題。? 重點及難點：力的功和物體動能的計算；動能定理和機

16、械能守恒定律的應用；動力學基本定理的綜合問題。? 綜合應用動力學基本定理求解動力學問題，運動學補充條件（方程）的提出。、第十三章達朗貝爾原理? 目標及要求：1) 對慣性力的概念有清晰的理解。2) 掌握質點系慣性力簡化的方法，能正確地計算平動、定軸轉動和平面運動剛體慣性力系的主矢和主矩， 注意不同運動剛體慣性力系簡化中心的選擇。3) 能熟練地應用達朗伯原理求解動力學問題。? 重點及難點 ：慣性力的概念；平動、定軸轉動和平面運動剛體慣性力系的簡化及簡化結果；用達朗伯原理求解動力學問題。? 慣性力系的簡化；? 求解桿系動力學問題時，運動學補充方程的提出。、第十四章虛位移原理? 目標及要求：1) 對約

17、束方程、理想約束和虛位移有清晰的認識，并會利用幾何法、解讀法和虛速度法找系統(tǒng)內各點虛位移之間的關系。2) 能正確地運用虛位移原理求解物體系的平衡問題。3) 對自由度和廣義坐標有初步的理解。4) 會用解讀法和幾何法計算廣義力。? 重點及難點：虛位移、理想約束的概念；應用虛位移原理求解物體系的平衡問題；質點系自由度數(shù)的判斷及廣義力的計算? 找虛位移之間的關系。(2) 課程要求a 掌握力、約束，平衡等概念，能熟煉分析簡單物體系統(tǒng)的受力。 b 掌握各類力系的簡化方法和平衡條件。c 能熟煉應用平面力系的平衡方程求解簡單物體系的平衡問題。d 掌握描述點的運動的方法，熟煉掌握速度分成定理，用基點法和瞬點法求

18、平面圖形上各點的速度、約束力。(3) 教案進度表周次教時目的要求備教學內容注分配緒論 第章靜力學公理和受力分析第章平面力系§平面匯交力系§ 平面力偶 , §平面任意力系的簡化第章§平面任意力系的平衡，§靜定和超靜定第章§平面桁架的內力計算第章空間力系§§第章摩擦§§，習題課第章點的運動學§§第章剛體的簡單運動§§，§§轉動剛體內各點的速度、加速度第章點的合成運動§§點的加速度合成§ 科氏加速度第章剛體的平面運動§§基點法§ 瞬心法 , §基點法求加速度§ 運動學綜合應用舉例習題 課第章質點動力學基本