《理論力學》課程教學大綱

理論力學（TheoreticalMechanics）課程編號：1011003學時：68學時先修課程：高等數學、普通物理、機械制圖開課對象：機械設計制造及其自動化課程類型：專業(yè)技術基礎課一、課程的的性質、目的與任務理論力學對工科一般專業(yè)是一門理論性較強的技術基礎課。本課程的任務是使學生了解和掌握物體機械運動的一般規(guī)律及研究方法，并能初步運用這些規(guī)律對簡單的實際問題進行分析、科學地抽象，進而予以解決；為學習后續(xù)課程和進一步學習有關的科學技術打好必要的基礎。同時結合本課程的特點，培養(yǎng)學生正確的思維方法和辯證唯物主義世界觀。二、教學基本內容與基本要求學生按本大綱學完理論力學以后，應對所規(guī)定的基本內容有較全面的、系統(tǒng)的理解，掌握其中的基本概念、基本理論和基本方法，具體的要求為：1.具有把簡單的實際問題抽象為理論力學模型的能力。2.對簡單的物體系統(tǒng)能進行受力分析，正確畫出其中任一物體的受力圖。3.能熟練地進行力的合成與分解、計算力的投影和力矩。對力和力偶的性質應有透徹的理解。對任意力系會進行簡化，會求其主矢和主矩（主要是平面問題），要正確地理解正負號的意義。4.能正確地運用各種力系的平衡方程求解物體和簡單物體系統(tǒng)的平衡問題（包括考慮摩擦的問題）。會靈活應用平面任意力系平衡方程的各種形式。在建立平衡方程時，能恰當地選擇投影軸、力矩軸和矩心。對求解平面任意力系的平衡問題要求熟練。5.能熟練地建立點的運動方程和計算點的速度和加速度（主要是平面問題）。6.掌握剛體平動、定軸轉動和平面運動的特征，并能熟練地計算剛體的角速度和角加速度、剛體內各點的速度和加速度。7.對運動的相對性有清晰的概念，掌握運動合成和分解的一般方法。能恰當地選取動點和動參考系，并正確運用點的速度和加速度合成定理去求解有關問題。8.對力學中各基本物理量有清晰的概念并能正確計算（例如剛體作平面運動的動能等）。9.能正確地選擇并綜合運用動能定理及平面運動微分方程等求解工程實際中簡單的理論力學問題（包括剛體平面運動問題）。10.能正確地理解達朗伯原理和虛位移原理。11.初步獲得與本課程有關的工程知識。提高相應的數字計算能力、文字和圖象的表達能力。培養(yǎng)認真做作業(yè)的習慣。本課程與其它課程的關系理論力學是一門理論性較強的技術基礎課，在學習本課程有關部分之前，應掌握的數學知識有：解析幾何，矢量代數的基本運算；簡單函數和復合函數的微分，導數和偏導數；定積分和不定積分；線積分和重積分的概念，一元函數的極值；二階常導數線性常微分方程的求解等。理論力學本身也為一系列后續(xù)課程首先是材料力學，機械原理等課程的學習提供基礎。教學內容及學時分配（一）教學內容緒論靜力學:靜力學公理和物體的受力分析——1。靜力學公理；2.約束和約束力；3.物體的受力分析；平面力系——1.平面匯交力系的合成與平衡；2.平面力偶系；3.平面任意力系的簡化，平面任意力系的平衡條件和平衡方程；4.物體系的平衡．靜定和超靜定的概念；5.簡單桁架內力計算的節(jié)點法與截面法?？臻g力系——1.空間匯交力系；2.力對軸的矩，空間力偶系；3.空間任意力系的簡化；4.空間任意力系的平衡方程；5.重心；摩擦——1.滑動摩擦：2.摩擦角和自鎖現象；3.考慮摩擦時物體的平衡問題；運動學點的運動學——1.矢量法和直角坐標法2.自然法剛體的基本運動——1.剛體的平行移動；2.剛體繞定軸的轉動；3.轉動剛體內各點的速度和加速度。點的合成運動——1.相對運動．牽連運動．絕對運動；2.點的速度合成定理；3.牽連運動為平移時點的加速度合成定理；4.牽連運動為轉動時點的加速度合成定理；剛體的平面運動——1.剛體平面運動的概述和運動分解；2.求平面圖形內各點速度的基點法和順心法；3.用基點法求平面圖形內各點的加速度。動力學質點動力學的基本方程——1.動力學的基本定律；2.質點的運動微分方程；動量定理——1.動量與沖量；2.動量定理；3.質心運動定理；動量矩定理——1.質點和質點系的動量矩；2.動量矩定理；3.剛體對軸的轉動慣量；4.剛體的平面運動微分方程；動能定理——1.力的功，質點和質點系的動能；2.動能定理和功率方程；3.機械能守恒定律；4.普遍定理的綜合應用舉例；達朗貝爾原理（動靜法）——1.慣性力．達朗貝爾原理；2.剛體慣性力系的簡化；虛位移原理——1.虛位移、虛功；2.虛位移原理。（二）學時分配教學內容教學要求重點（☆）難點（△）學時安排備注緒論C0.5引言C0.5第一章靜力學公理和物體的受力分析3靜力學公理B約束和約束力B物體的受力分析和受力圖A☆△第二章平面力系10平面匯交力系合成與平衡A平面力偶系的合成與平衡A平面任意力系的簡化B平面任意力系的平衡條件和平衡方程A☆物體系的平衡、靜定和超靜定問題A☆△平面簡單桁架的內力計算A☆第三章空間力系6空間匯交力系B☆力對軸的矩和空間力偶系B☆空間任意力系向一點簡化B空間任意力系的平衡方程B重心B☆第四章摩擦2滑動摩擦B☆摩擦角和自鎖現象B☆考慮摩擦時物體的平衡問題B☆△滾動摩阻的概念C第五章點的運動學2矢量法C直角坐標法A☆自然法A☆△第六章剛體的簡單運動2剛體的平行移動B☆剛體繞定軸的轉動B☆轉動剛體內各點的速度和加速度A☆以矢量表示角速度和角加速度C以矢積表示點的速度和加速度C第七章點的合成運動10相對運動、牽連運動、絕對運動A點的速度合成定理A☆點的加速度合成定理A☆△第八章剛體的平面運動8剛體平面運動的概述和運動分解C求平面圖形內各點速度的基點法A☆求平面圖形內各點速度的瞬心法A☆用基點法求平面圖形內各點的加速度A☆△運動學綜合應用舉例B☆△第九章質點動力學的基本方程2動力學的基本定律C質點的運動微分方程B☆第十章動量定理4動量與沖量B☆動量定理A☆質心運動定理A☆△第十一章動量矩定理6質點和質點系的動量矩A☆動量矩定理A☆剛體對軸的轉動慣量A☆質點系相對于質心的動量矩定理A剛體的平面運動微分方程A☆△第十二章動能定理8力的功B質點和質點系的動能A動能定理A☆△功率、功率方程、機械效率C☆△機械能守恒定律B普遍定理的綜合應用舉例A☆△第十三章達朗貝爾原理（動靜法）2慣性力、質點的達朗貝爾原理C☆質點系的達朗貝爾原理C☆剛體慣性力系的簡化C△第十四章虛位移原理2約束、虛位移、虛功C☆虛位移原理C☆△（教學要求：A——熟練掌握；B——掌握；C——了解）五、教學方法與教學手段1.課堂講授：理論力學是一門專業(yè)基礎課，其教學以課堂講授為主，配合課件，并輔以適當的習題課。計劃一個學期上完。2.作業(yè)方面：布置作業(yè)的目的有兩點：一是加深學生對基本概念的理解；二是使學生掌握計算方法和計算原理。3.考核方式：考試形式宜采用閉卷筆試或開卷筆試。在考試題目的設計上，盡可能避免片面強調對書本知識的死記硬背，重點檢驗學生對基本概念和基本理論的掌握程度以及學生應用所學知識解決實際問題的能力?？荚囈詸z測學生的科學認知能力為目的，積極進行考試改革方面的有益探索。采用多種考試形式對學生進行成績評定：以期末考試為主，平時成績（包括作業(yè)、考勤等）占適當比例（一般不超過總成績的30%）六、教材及教學參考書1.《理論力學》（Ⅰ）哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室編高等教