《理论力学》课程教学大纲

1、理论力学课程教学大纲一、课程基本信息英文名称Theoretical Mechanics课程编号341100010课程类型专业必修课课程学分3课程学时54适用专业土木工程专业先修课程高等数学、大学物理后修课程材料力学、结构力学、结构设计原理二、课程性质与定位本课程是一门土木工程专业基础必修课程，是本科生教学计划中，学生较早接触的一门结合工程实际学习理论分析与定量计算的课程，具有承前启后不可代替的重要地位和作用。本课程的任务是使学生掌握分析质点、质点系和刚体机械运动（包括平衡）的基本规律和研究方法；掌握有关力学的基本概念、基本理论和基本方法，并利用它们分析和解决从实际中抽象出来的有关力学问题；培养

2、学生的逻辑思维能力（推理、分析、判断等）、抽象思维能力、自学能力、表达能力和计算能力等。很多后续的土木工程专业课程都要以理论力学为基础。三、课程目标1.知识目标掌握质点系和刚体机械运动的基本规律和分析方法。2.能力目标初步学会应用所学的力学理论和方法去分析、解决一些简单的工程实际问题；具有一定的从力学现象和实际工程中提出问题、分析问题并综合运用所学知识解决问题的能力。3.素质目标逐步培育严谨负责、敬业爱岗的职业素养。四、主要内容和要求第一章 静力学公理和物体的受力分析【目的要求】1、掌握 物体的受力分析及受力图的画法；2、熟悉 力的概念和静力学公理、工程中常见约束及约束反力；3、了解 力学模型

3、和力学简图。【教学设计建议】受力分析是静力学的基础，若这部分掌握不理想，后续知识很难学好。教学中应强调本章的重要性，慢速详讲。习题课要跟进。【讲授内容】1、静力学公理；2、约束和约束力；3、物体的受力分析和受力图；力学模型和力学简图。第二章 平面力系【目的要求】1、掌握 平面汇交力系合成与平衡的解析法；力的平移定理；平面任意力系向作用面内一点的简化；平面任意力系的平衡条件和平衡方程；平面简单静定桁架的内力计算；2、熟悉 平面汇交力系合成与平衡的几何法、力多边形法则；平面力对点之矩的概念和平面力偶理论；3、了解 物体系统的静定和超静定问题。【教学设计建议】以解析法为主。附加介绍平面桁架零杆的判别

4、方法。【讲授内容】1、平面汇交力系2、平面力对点之矩、平面力偶3、平面任意力系的简化4、平面任意力系的平衡条件和平衡方程5、物体系的平衡、静定和超静定问题6、平面简单桁架的内力计算第三章 空间力系【目的要求】1、掌握 空间汇交力系的合成和平衡计算；空间任意力系向一点的简化以及空间任意力系的平衡方程；物体重心的确定方法；2、熟悉 空间力对点的矩、力对轴的矩以及空间力偶的概念；3、了解 力螺旋的概念。【教学设计建议】部分学生的空间想象能力较差，宜加强相关训练，基本概念讲解时可多借助立方体示位；强调固定端约束的特点。【讲授内容】1、空间汇交力系2、力对点的矩和力对轴的矩3、空间力偶4、空间任意力系向

5、一点的简化、主矩和主矢5、空间任意力系的平衡方程6、重心第四章 摩擦【目的要求】1、掌握 物体考虑摩擦时的平衡问题；2、熟悉 滑动摩擦、摩擦角和自锁现象；3、了解 滚动摩阻的概念。【教学设计建议】部分内容学生在高中阶段的学习中已掌握，可略讲。重点介绍摩擦角和自锁现象以及物体考虑摩擦时的平衡问题有何特点。【讲授内容】1、滑动摩擦2、摩擦角和自锁现象3、考虑摩擦时物体的平衡问题4、滚动摩阻的概念第五章 点的运动学【目的要求】1、掌握 点的运动学的直角坐标法；2、熟悉 点的运动学的矢量法和自然法；3、了解 点的速度和加速度在柱坐标、极坐标和球坐标中的投影。【教学设计建议】注重讲清楚基本概念，要求学生

6、熟练掌握各运动参数间的关系。【讲授内容】1、矢量法2、直角坐标法3、自然法4、点的速度和加速度在柱坐标、极坐标中的投影（自学）5、点的速度和加速度在球坐标中的投影（自学）第六章 刚体的简单运动【目的要求】1、掌握 刚体的平行移动和定轴转动中刚体内各点的速度和加速度的计算方法；2、熟悉 角速度和角加速度的矢量表示法、点的速度和加速度的矢量积表示法；3、了解 轮系的传动比。【教学设计建议】注重讲清楚基本概念，如平移特点、定轴转动特点；要求学生熟练掌握各运动参数间的相互关系。【讲授内容】1、刚体的平行移动2、刚体绕定轴的转动3、转动刚体内各点的速度和加速度4、轮系的传动比（自学）5、以矢量表示角速度

7、和角加速度、以矢量表示点的速度和加速度（自学）第七章 点的合成运动【目的要求】1、掌握 相对运动、牵连运动、绝对运动三者之间的关系；点的速度合成定理以及牵连运动为平移时点的加速度合成定理；2、熟悉 牵连运动为转动时点的加速度合成定理；3、了解 有关科氏加速度的实验和工程应用知识。【教学设计建议】注重讲清楚基本概念，如三种运动、三种速度和加速度、牵连点与动点的区别、动参考系的选择原则等；要求学生透彻理解概念，多练习，加强逻辑思维训练。【讲授内容】1、相对运动、牵连运动、绝对运动2、点的速度合成定理3、牵连运动为平移时点的加速度合成定理4、牵连运动为转动时点的加速度合成定理、科氏加速度（概要讲述）

8、第八章 刚体的平面运动【目的要求】1、掌握 用基点法和瞬心法求平面图形上各点速度的方法、用基点法求平面图形上各点加速度的方法；2、熟悉 刚体平面运动的特征与复杂平面运动的分解。【教学设计建议】由于本门课总课时较少，运动学综合应用例题可概要讲解，大部分让学生自学。【讲授内容】1、刚体平面运动的概述和运动分解2、求平面图形内各点速度的基点法3、求平面图形内各点速度的瞬心法4、用基点法求平面图形内各点的加速度第十三章 达朗贝尔原理【目的要求】1、掌握 惯性力、质点的达朗贝尔原理、质点系的达朗贝尔原理；2、熟悉 刚体惯性力系的简化方法；3、了解 轴承动约束力。【教学设计建议】重点讲述概念，例题与习题均

9、选择中等难度。【讲授内容】1、惯性力、质点的达朗贝尔原理2、质点系的达朗贝尔原理3、刚体惯性力系的简化（概要讲述）4、绕定轴转动刚体的轴承动约束力（自学）五、教学条件普通教室，有多媒体更佳。六、学时分配建议表理论教学内容学时第一章 静力学公理和物体的受力分析6第二章 平面力系10第三章 空间力系12第四章 摩擦2第五章 点的运动学6第六章 刚体的简单运动4第七章 点的合成运动6第八章 刚体的平面运动5第十三章 达朗贝尔原理3合计54七、实施建议1、教学组织教学方式可采用课堂讲授、课后自学、课堂讨论、课外作业和习题课等多种方式。课堂讲述主要采用板书，概要讲述或需加快进度以及工程相关知识拓展部分可

10、酌情使用多媒体。为配合专业特色，重点放在静力学部分，习题课应及时跟进。运动学部分主要可帮助学生训练提高逻辑思维水平，少数难点略讲或让学生自学。动力学部分的前几章与大学物理相重可不讲，只概要讲动静法。2、教材选编由于课时短，教材选用适合土木工程专业的、口碑好、逻辑性强的哈尔滨工业大学理论力学教研室编著的理论力学（第七版）。3、教学团队课程负责人或主讲教师应有较好的教学能力和学术水平，教师队伍应有一定比例的高学历人员、年龄结构宜老中青结合以利于经验的传承与新知识的融入。4、教学评价本课程采用闭卷考试，试题分为基本概念、基本理论和分析计算三大部分，题型可采用填空、选择、判断、计算、画图和简答等方式。成绩评定综合考虑平日和期中考试成绩（占总评的30%），期末考试成绩占总评的70%。5、教学资源教师可参考哈尔滨工业大学理论力学教研室编著的理论力学学习辅