《理论力学》教学大纲

1、理论力学教学大纲课程基本情况英文名称：TheoryMechanics课程编号：总 学 时： 48 讲课学时：46 实践学时：2总 学 分：3课程性质：必修考核方式：考试适用对象：机械工程 、机械设计制造及其自动化、 车辆工程等专业修课程：高等数学 大学物理 线性代数参考文献：1 邓国红.理论力学M. 重庆：重庆大学出版社，20132 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学M. 北京：高等教育出版社，20163 苏荣华，刘杰，张智慧.理论力学M. 沈阳：东北大学出版社，2018课程简介与目标本课程是机械工程、机械设计制造及其自动化、车辆工程等专业一门重要的、理论性较强的专业技术基础课。它在许多工

2、程技术领域中有着广泛的应用，是对机械工程、车辆工程等对象进行静力学、运动学和动力学分析的技术基础课。本课程的任务是使学生掌握质点、质点系、刚体和刚体系统机械运动（包括平衡）的基本规律和研究方法，为学习相关的后续课程以及将来学习和掌握新的科学技术打好必要的基础，使得学生初步学会应用理论力学的理论和方法，分析、解决一些简单的机械与车辆工程的实际问题。结合本课程的特点，凝练课程思政元素，培养学生的科学的思维方式和正学的世界观。通过本课程的学习，使学生达到如下学习目标：1. 力学模型的建立。具备把简单的实际问题抽象为理论力学模型的初步能力和根据力学基本原理建立相应数学模型的能力。2.力学基本计算。能熟

3、练地计算力的投影、力对点的矩和力对轴的矩；力系的主矢和主矩；质点、刚体运动中的各个物理量）；简单形体的转动惯量。动力学中各基本物理量（动量、动量矩、动能、冲量、功、势能等）；掌握动力学普遍定理（包括动量定理、质心运动定理、对固定点和质心的动量矩定理、动能定理） 及相应的守恒定理；惯性力的简化和计算等。3. 工程应用。初步获得与本课程有关的工程概念，具有对力学模型的运动学与动力学性态进行定性与定量分析的能力以及培养相应的数字计算、绘图等方面的能力。结合本课程的特点，具有科学的思维方式和正确的世界观，具备分析问题、解决问题的综合能力。 课程教学目标与毕业要求关系矩阵 课程目标毕业要求目标1目标2目

4、标3指标点1-2 掌握数学、力学等知识，用于机械设计与制造过程中复杂机械问题的建模与求解指标点2-2 能够运用力学、热流体、电工电子学等基本原理和数学模型方法，对复杂机械工程问题进行正确表达。教学内容、教学方法和手段、学时分配（一）教学内容知识单元1：绪论 支撑课程教学目标3（建议1学时）教与学要求：熟悉理论力学的研究对象和内容；了解理论力学的研究方法；学习理论力学的目的。知识单元2：静力学 支撑学习目标1、2、3（建议17学时）教与学要求：1. 熟悉各种常见约束的性质，能熟练地对简单的物体系统取分离体并画出受力图。2. 熟悉力、力矩和力偶等基本概念及其性质，能熟练地计算力的投影、力对点之矩和

5、力对轴之矩。3. 掌握各种类型力系的简化方法，熟悉简化结果，能熟练地计算主矢量和主矩。4. 能应用各种类型力系的平衡条件和平衡方程求解单个物体和简单物体系统的平衡问题。对平面一般力系的平衡问题，能熟练地取分离体和运用各种形式的平衡方程求解。5. 掌握计算物体重心的各种方法。6. 理解滑动摩擦的概念和摩擦力的特征，能求解考虑摩擦时的平衡问题，了解滚动摩阻的概念。知识点2-1：静力学公理与物体的受力分析 主要内容：静力学公理、约束的概念及各种常见约束反力的性质、研究对象的受力图。 知识点2-2：平面汇交力系与平面力偶系 主要内容：力、力矩和力系的基本概念及其性质；计算力在轴上的投影、力对点的矩；力

6、偶、力偶矩和力偶系的基本概念及其性质；平面汇交力系与平面力偶系的平衡问题。知识点2-3：平面一般力系 主要内容：力线平移定理、平面一般力系的简化方法、简化结果；力系的主矢和主矩的基本概念、性质及其计算；平面一般力系刚体系统的平衡问题；静定与静不定的概念。知识点2-4：摩擦 主要内容：滑动摩擦力的概念及其计算、摩擦角的概念、滚动摩阻的概念；考虑滑动摩擦时单个刚体和简单刚体系统的平衡问题。知识点2-5：空间力系 主要内容：力在空间直角坐标轴上的投影计算、力对轴（点）矩的概念及其计算、力偶的矢量表示；空间汇交力系、空间力偶系、空间平行力系与空间一般力系的简化方法、简化结果；各种力系的平衡条件和平衡方

7、程，单个刚体和简单刚体系的平衡问题；重心的概念及其重心坐标计算的方法。知识单元3：运动学 支撑课程教学目标1、2、3（建议16学时）教与学要求：1. 掌握描述点运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法，能求点的轨迹，并能熟练地求解与点的速度和加速度的有关问题。2. 熟悉刚体平动和定轴转动的特征。能熟练地求解与定轴转动刚体的角速度和角加速度以及刚体内各点的速度和加速度的有关问题。熟悉掌握角速度和角加速度以及刚体内各点的速度和加速度的矢量表示法。3. 掌握运动合成与分解的基本概念和方法。熟练掌握点的速度合成定理及其运用。4. 熟悉刚体平面运动的特征。能熟练运用基点法、瞬心法和速度投影法求解有关速度的问题

8、。能熟练运用基点法求解有关加速度的问题。对常见平面机构能熟练地进行加速度分析。知识点3-1：点的运动学 主要内容：描述点运动的矢量法、直角坐标法和自然坐标法的基本理论；点的运动轨迹、速度和加速度；各种坐标下相互量的转换关系。知识点3-2：刚体的基本运动 主要内容：刚体平动和定轴转动的概念及其运动特征、定轴转动刚体上各点速度和加速度。知识点3-3：点的合成运动 主要内容：点的合成运动的基本概念；各种速度、各种加速度的概念及计算；速度平行四边形、加速度矢量图的概念及其绘制；点的速度合成定理和加速度合成定理。知识点3-4：刚体的平面运动 主要内容：刚体平面运动的概念及其描述；平面运动刚体速度瞬心的概

9、念、求解平面运动刚体速度问题的三种方法；点的合成运动和刚体的平面运动的综合问题。知识单元4：动力学 支撑课程教学目标1、2、3（建议14学时）教与学要求：1. 能建立质点的运动微分方程，能求解简单情况下运动微分方程的积分。2. 能理解并计算动力学中各基本物理量（动量、动量矩、动能、冲量、功、势能等）。3. 熟练掌握动力学普遍定理（包括动量定理、对固定点和质心的动量矩定理、动能定理）及相应的守恒定律，能熟练地选择和运用这些定理求解质点、质点系的动力学问题。4. 掌握刚体转动惯量的计算方法，了解惯性积和惯性主轴的概念，会判定简单情况下刚体的惯性主轴。5. 能运用刚体定轴转动和平面运动的微分方程求解

10、有关问题。6. 了解惯性力的概念，掌握刚体平动、对称刚体作定轴转动和平面运动时惯性力系简化结果的计算。熟练掌握达朗伯原理（动静法）的应用，了解定轴转动刚体动反力的概念和消除动反力的条件。知识点4-1：质点运动微分方程 主要内容：建立质点运动微分方程的三种方法；两类动力学基本问题的求解方法。知识点4-2：动量定理 主要内容：质心的概念及其计算；质点系与刚体系统的动量、力的冲量；质点系动量定理、质心运动定理及应用。知识点4-3：动量矩定理 主要内容：刚体对轴转动惯量的计算，刚体惯性积和惯性主轴的概念；质点系与刚体系统对点、对轴的动量矩，冲量矩的概念和计算方法；对固定点和质心的动量矩定理；刚体定轴转

11、动、刚体平面运动的运动微分方程。知识点4-4：动能定理 主要内容：质点系与刚体的动能，力的功、功率和有势力的势能；动能定理，机械能守恒定理。综合应用动量定理、动量矩定理、动能定理解决刚体系统的动力学问题。知识点4-5：达朗贝尔原理 主要内容：惯性力的概念，平动、定轴转动、平面运动刚体惯性力系的简化方法；质点系达朗贝尔原理（动静法）及应用。了解定轴转动刚体动约束力的概念及其消除附加动反力的方法。综合训练项目：各种机床运动传动分析 支撑课程教学目标1、2、3）（建议2学时） 目的和要求：培养学生将实际问题抽象简化为点、刚体的运动问题的建模能力，熟练掌握与运动相关量的计算能力，通过刚体的平面运动培养

12、学生对复杂问题的局部与整体的分析和处理能力。案例：根据教学要求和学生实际情况，教师选定具体的工程案例。教学过程：教师利用课内10分钟左右时间布置任务，学生课外查资料、计算、分析，形成材料，课堂集中讨论、答辩、教师总结。成果形式：计算说明书（二）学时分配教学内容学时课堂教学学时教与学方式、方法讲授实验上机作业训练教学单元111案例式教学、多媒体课件、综合训练、作业（网络平台学习）教学单元2-133讲授、多媒体课件教学单元2-233讲授、多媒体课件教学单元2-3752讲授、多媒体课件教学单元2-422讲授、多媒体课件、实验教学单元2-544案例式教学、讲授、多媒体课件教学单元3-122讲授、多媒体

13、课件、作业（网络平台学习）教学单元3-222讲授、多媒体课件、作业（网络平台学习）教学单元3-355讲授、多媒体课件、作业（网络平台学习）教学单元3-4752案例式教学、多媒体课件、综合训练、作业（网络平台学习）教学单元4-111讲授、多媒体课件、作业（网络平台学习）教学单元4-233讲授、多媒体课件、作业（网络平台学习）教学单元4-344讲授、多媒体课件、作业（网络平台学习）教学单元4-444讲授、多媒体课件、作业（网络平台学习）教学单元4-524讲授、多媒体课件、作业（网络平台学习）学时合计48讲授、多媒体课件、作业（网络平台学习）实践教学环节实践教学环节实验目的：1掌握静、动(低速)滑动

14、摩擦系数和静、动(低速)滚动摩阻系数的测试原理与操作方法。2. 观察表面光洁度因素对静滑动摩擦系数静和静滚动摩阻系数的影响。3观察速度变化(低速范围内)及表面光洁度因素对动滑动摩擦系数和动滚动摩阻系数的影响。4加强学生对摩擦机理复杂性的感性认识。实验内容与要求见下表：（建议2学时）序号实验项目名称实验目的主要内容实验学时实验类型开出要求1动、静滑动摩擦因数测试掌握用摩擦因数测试仪测试不同材料之间的动、静滑动摩擦因数。了解其在实际工程中的应用掌握用摩擦因数测试仪测试不同材料之间的动、静滑动摩擦因数。2验证必做成绩构成和评价方法（一）考核方式说明1.以试卷、综合训练、作业（网络平台学习）、实验等形

15、式考核。2.采用闭卷考试，试卷成绩占总成绩70%，平时成绩占总成绩30%：其中综合训练占10%，作业（网络平台学习）占15%，课内实验（含报告）占5%。（二）考核权重分配 考核方式及权重教学内容考试作业综合训练实验备注50%15%10%5%教学单元1教学单元2教学单元3教学单元4教学单元5成绩评价标准1.平时成绩评价标准（1）作业成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分1. 熟悉各种常见约束的性质，能熟练地对简单的物体系统取分离体并画出受力图。2. 熟悉力、力矩和力偶等基本概念及其性质，能熟练地计算力的投影、力对点之矩和力对轴之矩。3. 掌握各种类型力系的简化方法，熟悉简化结果，能熟练地计算主

16、矢量和主矩。4. 能应用各种类型力系的平衡条件和平衡方程求解单个物体和简单物体系统的平衡问题。对平面一般力系的平衡问题，能熟练地取分离体和运用各种形式的平衡方程求解。5. 掌握计算物体重心的各种方法。6. 理解滑动摩擦的概念和摩擦力的特征，能求解考虑摩擦时的平衡问题，了解滚动摩阻的概念。课程目标1、2、3；毕业要求指标点1-2能按照基本要求熟练计算和应用，计算步骤完整，结果正确；准时上交；作业整洁、书写工整。90100能按照基本要求较熟练计算和应用计算步骤较完整，结果正确；按时上交、作业有涂改、书写较工整。8089能按照基本要求较熟练计算和和简单应用，计算步骤较完整，结果较正确；按时上交、作业

17、有涂改、书写较一般。7079基本能按照基本要求进行计算和简单应用，所表述的知识基本正确，个别有误；计算步骤较完整，结果不正确；按时上交、作业有涂改、书写潦草。6069不能按照基本要求进行计算和简单应用所表述的知识错误较多；结果不正确；未准时上交、书写潦草。0591. 掌握描述点运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法，能求点的轨迹，并能熟练地求解与点的速度和加速度的有关问题。2. 熟悉刚体平动和定轴转动的特征。能熟练地求解与定轴转动刚体的角速度和角加速度以及刚体内各点的速度和加速度的有关问题。熟悉掌握角速度和角加速度以及刚体内各点的速度和加速度的矢量表示法。3. 掌握运动合成与分解的基本概念和方法。

18、熟练掌握点的速度合成定理及其运用。4. 熟悉刚体平面运动的特征。能熟练运用基点法、瞬心法和速度投影法求解有关速度的问题。能熟练运用基点法求解有关加速度的问题。对常见平面机构能熟练地进行加速度分析。课程目标1、2、3；毕业要求指标点1-2运用所需概念和理论正确，分析准确；准时上交；作业整洁、书写工整。 90100运用所需概念和理论较正确，分析较准确；准时上交；作业有涂改、书写较工整。 8089运用所需概念和理论较正确，分析一般；准时上交；作业有涂改、书写一般。7079运用所需概念和理论基本正确，分析基本准确；准时上交；作业有涂改、书写潦草。6069运用所需概念和理论不太透彻，分析存在一定问题；未

19、准时上交、书写潦草。0591. 能建立质点的运动微分方程，能求解简单情况下运动微分方程的积分。2. 能理解并计算动力学中各基本物理量（动量、动量矩、动能、冲量、功、势能等）。3. 熟练掌握动力学普遍定理（包括动量定理、对固定点和质心的动量矩定理、动能定理）及相应的守恒定律，能熟练地选择和运用这些定理求解质点、质点系的动力学问题。4. 掌握刚体转动惯量的计算方法，了解惯性积和惯性主轴的概念，会判定简单情况下刚体的惯性主轴。5. 能运用刚体定轴转动和平面运动的微分方程求解有关问题。6. 了解惯性力的概念，掌握刚体平动、对称刚体作定轴转动和平面运动时惯性力系简化结果的计算。熟练掌握达朗伯原理（动静法

20、）的应用，了解定轴转动刚体动反力的概念和消除动反力的条件。课程目标1、2、3；毕业要求指标点1-2运用的概念、理论、公式准确；计算步骤完整，结果准确；准时上交、作业整洁、书写工整。90100运用的概念、理论较准确；所运用的公式准确；计算步骤较完整，结果正确；按时上交、作业有涂改、书写较工整。8089运用的概念、理论较准确；所运用的公式准确；计算步骤较完整，结果较正确；按时上交、作业有涂改、书写一般。7079运用的概念、理论、公式基本准确，个别有误；计算步骤不太完整，结果基本正确；按时上交、作业有涂改、书写潦草。6069运用的概念、理论和公式不准确；计算步骤不完整，结果不正确；未准时上交、书写潦

21、草。059（2）综合训练成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分训练学生将实际问题抽象简化为点、刚体的运动问题的建模能力，熟练掌握与运动相关量的计算能力，通过刚体的平面运动培养学生对复杂问题的局部与整体的分析和处理能力。课程目标1、2、3；毕业要求指标点1-2明确设计目标和要求；搜集相关资料，独立分析、判断设计题目的已知条件和所求问题，对机构进行运动学分析，问题分析合理，分析结果正确。资料完整，设计计算说明书1份；设计计算说明书严格参照格式要求（包括标题、主体部分、总结、参考文献等）撰写；列出3篇以上参考文献（可以是期刊文献、专利、网页等）；说明书字数在1500字以上。设计图纸1张，绘图规范、

22、标注正确。90100能对机构进行运动学分析，问题分析较合理，分析结果正确。资料较完整，能按设计计算说明书格式要求撰写，计算过程较完整；列出23篇参考文献；说明书字数在1500字以下。设计图纸绘制较规范、标注较正确。8089能对机构进行运动学分析，问题分析较合理，分析结果较正确。资料较完整，能按设计计算说明书格式要求撰写，计算过程较完整；列出23篇参考文献；说明书字数在1000字以上。设计图纸绘制较规范、标注有少量错误。7079能从对机构进行运动学分析，问题分析基本合理，分析结果基本正确。设计计算说明书存在格式错误；计算过程欠完整；列出12篇参考文献；说明书字数在1000字以下。设计图纸绘制基本

23、规范、标注有少量错误。6069能对机构进行运动学分析，问题分析不合理，分析结果不正确。设计计算说明书不按格式撰写，计算过程不完整；无参考文献；说明书字数在500字以下。设计图纸绘制不规范、标注有大量错误。059（3）实验成绩评价标准（具体评价标准见基础力学实验实验报告）实验成绩占总成绩比例：实验过程占50%，实验报告占50%。基本要求评价标准知识掌握情况得分掌握用摩擦因数测试仪测试不同材料之间的动、静滑动摩擦因数。课程目标3；毕业要求指标点1-2能准确地应用摩擦因数测试仪测量各种材料之间的动摩擦因数，并能做出精准计算。90100能准确地应用摩擦因数测试仪测量各种材料之间的动摩擦因数，并能做出正确计算。8089能较正确地应用摩擦因数测试仪测量各种材料之间的动摩擦因数，并能做出计算。7079能勉强应用摩擦因数测试仪测量各种材料之间的动滑动摩擦因数，能大致做出计算。6069不能应用