力學(xué)A-課程教學(xué)大綱-蘭州大學(xué)物理系

PAGEPAGE4力學(xué)A課程教學(xué)大綱一、課程說明（一）課程名稱、所屬專業(yè)、課程性質(zhì)、學(xué)分；課程名稱：力學(xué)A所屬專業(yè)：物理學(xué)課程性質(zhì)：必修學(xué)分：4（周4學(xué)時，共72學(xué)時）（二）課程簡介、目標(biāo)與任務(wù)；物理學(xué)《力學(xué)》課程的目的是使學(xué)生系統(tǒng)地了解和掌握力學(xué)中的基本概念、基本原理、基本知識、基本思想和方法，以及它們的實驗基礎(chǔ)；培養(yǎng)學(xué)生進一步學(xué)好物理學(xué)的興趣，提高學(xué)生的自學(xué)能力、分析和解決問題的能力；逐步幫助學(xué)生建立唯物主義的觀點，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。通過《力學(xué)》的教學(xué)，既要幫助學(xué)生迅速掌握大學(xué)的學(xué)習(xí)特點和規(guī)律，建立正確的學(xué)習(xí)方法，努力養(yǎng)成刻苦踏實、勤于思考的良好學(xué)風(fēng)，又要為后繼課程的學(xué)習(xí)作好業(yè)務(wù)、思想和心理上的準(zhǔn)備，還要為學(xué)生畢業(yè)后從事有關(guān)科學(xué)研究、應(yīng)用開發(fā)、教學(xué)工作等打下良好的基礎(chǔ)。在教學(xué)中，要重視對基本物理現(xiàn)象和物理實驗現(xiàn)象的觀察、描述和分析，并在此基礎(chǔ)上建立物理模型和概念，引出物理原理和定律，引導(dǎo)和幫助學(xué)生實現(xiàn)由感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的飛躍；要重視對物理概念、規(guī)律的定性描述，在此基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生掌握和使用所學(xué)的數(shù)學(xué)工具來概括和表述物理規(guī)律，充分認(rèn)識每個物理定律數(shù)學(xué)表達(dá)式的物理意義。在著重要求學(xué)生掌握物理學(xué)基本概念和基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，適當(dāng)介紹這些基本概念與當(dāng)代物理學(xué)前沿之間的聯(lián)系。在教學(xué)中既要注意到學(xué)生原有的物理和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，也要注意學(xué)生學(xué)習(xí)的連續(xù)性，又考慮到中學(xué)到大學(xué)的學(xué)習(xí)是一個量變到質(zhì)變的過程。為了加深對物理概念的理解，使學(xué)生能處理變力，變速等問題，本課程采用“微積分”作為主要的教學(xué)工具。因為在中學(xué)中學(xué)生未學(xué)過微積分，所以在課程開始之前利用少量學(xué)時介紹“微積分初步”和“矢量代數(shù)”。力學(xué)課程在理科物理類專業(yè)一年級第一學(xué)期開設(shè)。課堂教學(xué)（其中包括課堂講授、習(xí)題課、討論課等）為每周4學(xué)時（總學(xué)時72學(xué)時）。由于力學(xué)課程內(nèi)容多，涉及面廣，講授時以基本概念、基本原理、基本方法為主，要少而精。與物理學(xué)當(dāng)代發(fā)展的前沿可以簡單介紹或者以學(xué)生自學(xué)為主，以擴大視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高自學(xué)能力。（三）先修課程要求，與先修課與后續(xù)相關(guān)課程之間的邏輯關(guān)系和內(nèi)容銜接；先修課程：中學(xué)物理；后續(xù)相關(guān)課程：電磁學(xué)、光學(xué)、理論力學(xué)等（四）教材與主要參考書。教材：新概念物理教程《力學(xué)》趙凱華羅蔚茵編著高等教育出版社1995.7參考書：《力學(xué)》上，下冊，鄭永令賈起民編著復(fù)旦大學(xué)出版社1989《力學(xué)》張之硅編著蘭州大學(xué)出版社1996《力學(xué)》漆安慎杜嬋英編著高等教育出版社1982《力學(xué)》蔡伯濂編著湖南教育出版社1985二、課程內(nèi)容與安排微積分及矢量代數(shù)初步導(dǎo)數(shù)和微分：導(dǎo)數(shù)，微分，導(dǎo)數(shù)和微分的運算。不定積分，定積分。矢量，矢量的分析表示法，矢量的合成與分解。矢量的標(biāo)積與矢積緒論物理學(xué)的研究對象和研究方法；物理學(xué)與其他自然科學(xué)的關(guān)系；怎樣學(xué)好物理學(xué)。第一章質(zhì)點運動學(xué)第一節(jié)引言第二節(jié)質(zhì)點和參照系第三節(jié)直線運動第四節(jié)曲線運動第五節(jié)相對運動第二章動量守恒，質(zhì)點動力學(xué)第一節(jié)慣性第二節(jié)質(zhì)量、動量、力、沖量第三節(jié)牛頓三定律第四節(jié)伽利略相對性原理和非慣性系曲線運動：位移，速度和加速度的矢量表示，角位置，角位移，角速度，角加速度，線量與角量的關(guān)系。理解拋體運動，圓周運動，切向加速度和法向加速度。相對運動：速度的變換，加速度的變換。第二章 動量守恒，質(zhì)點動力學(xué)慣性，慣性定律，慣性系。質(zhì)點和質(zhì)點系：動量，動量守恒定律。牛頓運動定律（適用范圍及應(yīng)用），沖量，動量定理。力學(xué)的單位制（基本單位和導(dǎo)出單位），量綱，*量綱分析力學(xué)中常見的力：萬有引力，彈性力，摩擦力。伽利略相對性原理，伽利略變換。非慣性系，慣性力：直線加速參考系中慣性力，勻角速轉(zhuǎn)動參考系中的慣性力，*科里奧利力。*火箭飛行原理第三章機械能守恒功和功率：恒力對作直線運動的質(zhì)點做的功，變力對作曲線運動的質(zhì)點做的功。保守力，勢能：萬有引力勢能，重力勢能，彈性勢能，*勢能曲線。機械能守恒定律：動能，動能定理。質(zhì)心和質(zhì)心運動定理，*柯尼西定理，*資用能。兩體碰撞問題：完全彈性碰撞，完全非彈性碰撞。第四章角動量守恒，剛體力學(xué)力矩，角動量。質(zhì)點的角動量定理，角動量守恒定律；質(zhì)點系的角動量守恒定律；質(zhì)心系的角動量定理。剛體運動學(xué)：剛體模型，剛體的平動，剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動，*剛體的平面平行運動。剛體動力學(xué)：剛體的轉(zhuǎn)動動能，轉(zhuǎn)動慣量（平行軸定理和垂直軸定理），動能和動能定理，轉(zhuǎn)動定理及應(yīng)用。繞定軸轉(zhuǎn)動剛體的的角動量守恒定律：繞定軸轉(zhuǎn)動剛體的的角動量，角動量定理。剛體平面平行運動基本動力學(xué)方程。剛體的靜止平衡方程。不受外力矩的回轉(zhuǎn)運動。第五章 連續(xù)體力學(xué)固體的彈性：應(yīng)力和應(yīng)變，直桿的拉伸或壓縮，*梁的彎曲，*柱的扭轉(zhuǎn)流體靜力學(xué)：靜止流體內(nèi)部的應(yīng)力，靜止流體中的壓強分布，帕斯卡原理，阿基米德原理。*表面張力，*毛細(xì)現(xiàn)象。流體動力學(xué)：理想流體，流線，流管，定常流動的概念；理想流體的連續(xù)性方程；伯努利方程的推導(dǎo)及應(yīng)用。黏性流體的流動：流體的黏性，斯托克斯公式，*泊肅葉公式，*層流和湍流第六章振動和波動簡諧振動的概念和描述方法：周期，頻率，角頻率，振幅，相位，初相位，簡諧振動的矢量圖和復(fù)數(shù)表示法。理解簡諧振動的動力學(xué)方程：彈簧振子，單擺，復(fù)擺，振動的能量。阻尼振動，強迫振動和共振。振動的合成和分解：一維同頻振動的合成，二維同頻振動的合成，*不同頻率振動的合成，*傅里葉分解。波的基本概念：波的產(chǎn)生和傳播，一維橫波和縱波，球面波和平面波，波面和波線。周期，頻率，波速，波長。一維簡諧波的表達(dá)式。一維彈性波的能量和能流。波的疊加原理，波的干涉，相干條件，駐波的形成和特征。*連續(xù)介質(zhì)的波動方程。多普勒效應(yīng)。第七章 狹義相對論基礎(chǔ)伽利略變換和經(jīng)典力學(xué)時空觀，力學(xué)相對性原理；狹義相對論基本假設(shè)：相對性原理和光速不變原理，洛侖茲變換，相對論速度變換式。同時性的相對性，長度收縮效應(yīng)、時間膨脹效應(yīng)。狹義相對論動力學(xué)：質(zhì)量－速度關(guān)系式，相對論意義下的動量和動能，能量－質(zhì)量關(guān)系式，能量