《力學(xué)》教學(xué)大綱

力學(xué)課程教學(xué)大綱一、課程的基本信息適應(yīng)對象：物理學(xué)本科專業(yè)課程代碼：16E00112學(xué)時分配：72學(xué)時賦予學(xué)分：4學(xué)分先修課程：高等數(shù)學(xué)后續(xù)課程：理論力學(xué)二、課程性質(zhì)與任務(wù)力學(xué)是物理學(xué)的有機組成部分，是物理學(xué)專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過該門課程的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握力學(xué)的基礎(chǔ)知識并能靈活地加以運用，使學(xué)生熟悉物理學(xué)的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，在知識和方法上為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下必要和堅實的基礎(chǔ)。三、教學(xué)目的與要求力學(xué)是物理學(xué)專業(yè)學(xué)生必須熟練掌握的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。通過本課程的教學(xué)，應(yīng)達到以下目的與要求：1、使學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)知識，并能靈活地加以運用，從而為進一步學(xué)習(xí)后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。2、使學(xué)生了解牛頓力學(xué)和物理學(xué)的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。3、使學(xué)生能運用高等數(shù)學(xué)工具解決一般力學(xué)問題。4、培養(yǎng)學(xué)生的辯論唯物主義世界觀。四、教學(xué)內(nèi)容與安排物理學(xué)和力學(xué)（2課時）教學(xué)內(nèi)容：發(fā)展著的物理學(xué)物理學(xué)科的特點時間和長度的計量單位制和量綱數(shù)量級估計參考系、坐標系與時間坐標軸力學(xué)—學(xué)習(xí)物理學(xué)的開始教學(xué)要求：了解物理學(xué)的發(fā)展、研究對象及其內(nèi)容，明確力學(xué)的研究內(nèi)容及力學(xué)在物理學(xué)中的地位。掌握物理學(xué)的研究方法及其分支力學(xué)的研究方法。了解物理學(xué)科的特點。了解時間和長度計量的標準。掌握國際單位制，明確量綱和量綱式的作用。了解數(shù)量級估計的方法及意義。掌握參考系和坐標系，認識恰當選擇參考系和坐標系的必要性。質(zhì)點運動學(xué)（6課時）教學(xué)內(nèi)容：質(zhì)點的運動學(xué)方程速度和加速度質(zhì)點直線運動平面直角坐標系拋體運動自然坐標系切向和法向加速度極坐標系徑向速度與橫向速度伽利略變換教學(xué)要求：掌握質(zhì)點模型。準確理解描述質(zhì)點運動及運動變化的物理量（位置矢量、位移、速度、加速度）的定義及性質(zhì)，明確它們的瞬時性，矢量性和相對性。理解質(zhì)點的運動學(xué)方程的物理意義和作用，會從運動學(xué)方程確定質(zhì)點的坐標、位移、速度和加速度以及根據(jù)加速度確定質(zhì)點的速度、坐標和運動學(xué)方程。能求解直線運動的運動學(xué)問題。能借助直角坐標系熟練地計算質(zhì)點在平面內(nèi)運動時的速度、加速度。能借助自然坐標系熟練計算質(zhì)點作圓周運動時的角速度、角加速度、切向和法向加速度。能借助極坐標系計算徑向速度和橫向速度。掌握伽利略變換關(guān)系，理解伽利略變換所蘊含的時空觀及加速度對伽利略變換保持不變。動量·牛頓運動定律·動量守恒定律（12課時）教學(xué)內(nèi)容：牛頓第一定律和慣性參考系慣性質(zhì)量和動量主動力和被動力牛頓運動定律的應(yīng)用非慣性系中的動力學(xué)用沖量表述的動量定理質(zhì)點系動量定理和質(zhì)心運動定理動量守恒定律教學(xué)要求：牛頓運動定律是本課程的基礎(chǔ)和核心，要求深刻理解，牢固掌握，了解牛頓定律的建立過程，理解慣性參考系的意義，掌握伽利略相對性原理及其在經(jīng)典力學(xué)中的重要意義。熟練應(yīng)用牛頓定律解決質(zhì)點動力學(xué)問題，能求解一些較為簡單的變力作用問題。了解慣性力的概念和特點，掌握直線加速參照系中的慣性力和離心慣性力，了解科里奧利力，能在非慣性系中運用牛頓定律處理一般動力學(xué)問題。準確理解動量，沖量的概念，掌握質(zhì)點動量定理和質(zhì)點系動量定理，并能熟練地運用他們求解一般動力學(xué)問題。掌握質(zhì)心的概念和質(zhì)心運動定理，了解質(zhì)點系相對于質(zhì)心系的動量。掌握動量守恒的物理意義，并能熟練地運用它解決實際問題。動能和勢能（8課時）教學(xué)內(nèi)容：能量——另一個守恒量力的元功用線積分表示功質(zhì)點和質(zhì)點系動能定理保守力與非保守力勢能功能原理和機械能守恒定律對心碰撞非對心碰撞質(zhì)心參考系的應(yīng)用粒子的對碰教學(xué)要求：掌握功和功率的概念，會計算恒力的功，能利用直角坐標系，自然坐標系和極坐標系計算變力的功。深刻理解動能的概念，牢固掌握質(zhì)點和質(zhì)點系動能定理并能熟練地運用它來求解有關(guān)動力學(xué)問題。掌握保守力做功的特點及勢能概念，能區(qū)分保守力與非保守力，會計算勢能。掌握功能原理和機械能守恒定律的物理意義及其成立條件并能熟練運用。著重掌握對心碰撞的特點和規(guī)律，適當介紹非對心碰撞。了解質(zhì)心參考系和粒子的對碰角動量·關(guān)于對稱性（6課時）教學(xué)內(nèi)容：質(zhì)點的角動量質(zhì)點系的角動量及角動量守恒定律質(zhì)點系對質(zhì)心的角動量定理和守恒定律對稱性對稱性與守恒律經(jīng)典力學(xué)的適用范圍教學(xué)要求：掌握角動量、力矩的概念，掌握質(zhì)點和質(zhì)點系角動量定理并能熟練地運用它來求解有關(guān)的動力學(xué)問題。掌握角動量守恒定律并能熟練運用。了解對稱性，知道對稱性與守恒律的關(guān)系。明確經(jīng)典力學(xué)的運用范圍。能聯(lián)合運用三個守恒定律解決力學(xué)問題，并掌握分析求解綜合問題的基本方法。萬有引力定律（4課時）教學(xué)內(nèi)容：開普勒定律萬有引力定律引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量引力勢能教學(xué)要求：結(jié)合歷史發(fā)展說明萬有引力定律的建立過程。掌握萬有引力定律，理解慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量在物理概念上的區(qū)別以及如何把二者統(tǒng)一。掌握引力勢能的計算，能推導(dǎo)三種宇宙速度。剛體力學(xué)（10課時）教學(xué)內(nèi)容：剛體運動的描述剛體的動量和質(zhì)心運動定理剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量轉(zhuǎn)動慣量剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理剛體平面運動的動力學(xué)剛體的平衡自轉(zhuǎn)與旋進教學(xué)要求：掌握角速度、角加速度的概念，著重掌握剛體定軸轉(zhuǎn)動的運動學(xué)。明確剛體的質(zhì)心，剛體的動量的概念，掌握質(zhì)心運動定理并能正確運用。掌握轉(zhuǎn)動慣量的概念及有關(guān)計算，熟練掌握剛體定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動定理。掌握定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量、角動量定理和角動量守恒定律。掌握力矩的功、剛體定軸轉(zhuǎn)動動能及剛體的重力勢能，能正確應(yīng)用剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理和機械能守恒定律。了解剛體平面運動的基本動力學(xué)方程，能求解圓柱體的無滑滾動問題。能求解剛體的平衡問題。了解剛體的自轉(zhuǎn)和旋進。振動（8課時）教學(xué)內(nèi)容：簡諧振動的動力學(xué)特征簡諧振動的運動學(xué)簡諧振動的能量轉(zhuǎn)化簡諧振動的合成阻尼振動受迫振動教學(xué)要求：掌握簡諧振動的受力（或力矩）的特點，并能建立簡諧振動的動力學(xué)方程。牢固掌握簡諧振動的運動學(xué)方程，深刻理解振幅、圓頻率、相位和相位差等概念，并能熟練地進行有關(guān)計算。掌握簡諧振動的x-t圖線和矢量表示法，了解簡諧振動的相軌跡。掌握簡諧振動的能量特征。掌握同方向和互相垂直簡諧振動的合成，了解利薩如圖形。了解阻尼振動和受迫振動。波動和聲（8課時）教學(xué)內(nèi)容：波的基本概念平面簡諧波方程波動方程與波速平均能流密度聲強與聲壓波的疊加和干涉駐波多普勒效應(yīng)教學(xué)要求：充分理解振動和波動的區(qū)別與聯(lián)系，了解波的分類。牢固掌握平面簡諧波的規(guī)律，并能熟練地進行有關(guān)的計算。了解媒質(zhì)中波的能量分布，了解能量密度、能流密度、聲強、聲強級和聲壓，了解波的衰減、反射和透射及半波損失，對超聲波和次聲波作簡單介紹。掌握波的疊加和干涉，理解駐波的形成及與行波的區(qū)別。了解多普勒效應(yīng)。流體力學(xué)（6課時）教學(xué)內(nèi)容：理想流體靜止流體內(nèi)的壓強流體運動學(xué)的基本概念伯努利方程流體的動量和角動量黏性流體的運動固體在流體中受到的阻力機翼的升力教學(xué)要求：掌握理想流體模型。掌握流體靜壓強的概念及在重力場中靜止流體內(nèi)部壓強分布規(guī)律。掌握連續(xù)性方程和伯努利方程，并能用以解決穩(wěn)定流動時的一般問題。掌握黏性定律，對黏性流體運動的其他知識做簡單介紹。了解流體的動量和角動量，對流體中運動物體所受阻力和機翼的升力做一般介紹。五、教學(xué)設(shè)備和設(shè)施演示實驗與多媒體教學(xué)設(shè)備六、課程考核與評估考核方式：閉卷考試，評估以期評成績?yōu)闇?。期評成績（100%）=考勤(占10%)+平時作業(yè)(占20%)+期末考試(占70%)。免修的本科學(xué)生的“期評成績等于其期考成績”。七、教材及主要參考書教材：漆安慎，杜嬋英.力學(xué)（第三版）.北京：高等教育出版社，2012.教學(xué)參考書目：梁昆淼.力學(xué).北京：高等