理论力学教学大纲(64学时)09-10

PAGEPAGE9《理论力学》课程教学大纲（开实验2个）TheoreticalMechanics学时：64 学分：3层次：本科 适用专业：机械设计、机电、汽车服务类等第一部分 大纲说明一、课程性质、目的和培养目标《理论力学》是工科大学的一门重要的技术基础课。它既是各门后续力学课程的理论基础，又是一门具有完整体系并继续发展着的独立的学科，而且在许多工程技术领域中有着广泛的应用。本课程的任务是使学生掌握质点，质点系和刚体机械运动（包括平衡）的基本规律和研究方法，初步学会运用这些理论和方法去分析、解决实际问题，为学习后续课程和有关的科学技术打好基础。结合本课程的特点，使学生的逻辑思维能力（包括推理、分析、综合等能力）、表达能力（包括运用文字和图象等的能力）、计算能力，以及解决实际问题的能力（把一些简单工程实物抽象为力学模型，进行数学描述，应用力学原理求解）得到训练与提高。二、课程的基本要求第一篇：静力学（20学时）基本要求：熟悉力、力矩和力偶的基本概念及其性质，熟练地计算力的投影，力对点之矩和力对轴之矩。熟悉各种常见约束的性质，能熟练地取分离体并画出受力图。掌握各种类型力系的简化方法，熟悉简化结果，能熟练地计算主矢和主矩。能应用平衡条件和各种类型的平衡方程求解单个物体和物体系统的平衡问题。对平面一般力系的平衡问题，能熟练地选取分离体和应用各种形式的平衡方程求解，掌握求解简单桁架、组合桁架内力的节点法和截面法。掌握计算物体重心的各种方法。理解滑动摩擦、摩擦力的概念，能求解考虑摩擦时简单的物体系统平衡问题。了解滚动摩擦的概念、超静定问题概念。第二篇：运动学（22学时）基本要求：掌握描述点的运动的矢量法、直角坐标法、自然坐标法及各种方法下点的运动轨迹、运动方程、速度和加速度。熟悉刚体平动、刚体定轴转动的概念，能求解转动刚体的角速度、角加速度，转动刚体上各点的速度和加速度。掌握运动合成和分解的基本概念和方法，熟练掌握点的速度合成定理，牵连运动为平动、定轴转动时的加速度合成定理及应用。熟悉刚体平面运动的特征，能熟练应用基点法、速度投影定理和瞬心法求解有关速度问题。能熟练应用基点法求解有关加速度问题。第三篇：动力学（22学时）基本要求：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。能理解并熟练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），熟练掌握动力学普遍定理（包括动量定理、质心运动定理、对固定点和对质心的动量矩定理、动能定理）及相应的守恒定理，能正确选择和综合应用这些定理求解质点、质点系的动力学问题。掌握刚体转动惯量的计算。能应用刚体定轴转动和平面运动的微分方程求解刚体动力学问题。能计算惯性力，熟悉刚体平动、刚体定轴转动和平面运动时惯性力系的简化结果。熟练掌握达朗伯原理的应用。熟悉自由度、广义坐标、虚位移和理想约束等概念。熟练应用虚位移原理求解平衡位置或平衡时主动力间的关系、约束反力、桁架内力问题。三、本课程与相关课程的联系先修课程：《大学物理》、《高等数学》四、学时分配教学内容讲课学时实验学时实习学时总学时第一章44第二章88第三章44第四章22第五章22第六章44第七章66第八章88第九章22第十章44第十一章66第十二章66第十三章44第十四章22合计6565五、教材与参考书建议使用教材：哈尔滨工业大学理论力学教研室主编.《理论力学(1)》(第7版)，高等教育出版社，2009年主要参考书：1、郝桐生主编.《理论力学》(第3版)，高等教育出版社，2003年2、洪嘉振，杨长俊主编.《理论力学》(第2版)，高等教育出版社，2002年六、教学方法与手段建议本课程应用多媒体与板书教学相结合七、课程考核方式闭卷笔试，平时成绩占30%，期末成绩占70%八、说明本课程教学内容的选取应注意三个方面，一是精选内容：既注意到理论力学自身的完整体系及在生产实践中的独立应用，又应注意为后续课程《材料力学》、《机械原理》等课程学习打下良好的基础；二是采用模块式的课程结构，授课内容安排由简单到复杂，从特殊到一般，逐步深入；三是充分利用网络，不断从网上查阅系统化的各力学科学家的研究方法以及理论力学的最新进展。改革原有考试制度，使一成不变的闭卷式考试多样化。采用具体、生动、趣味的教学形式。研制课程的多媒体教学软件，采用多媒体课程教学。不断探索和改进教学方法，增加学生的课外阅读，采用尝试教学法，变学生被动为主动，提高课堂教学质量。第二部分 课程内容大纲第一章静力学公理和物体的受力分析（4学时）一、本章的教学目的和要求了解：学习理论力学的目的、研究对象、内容和研究方法、基本约束类型及约束力的特点理解：静力学公理掌握：正确地取分离体，并画受力图二、内容提要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第二章平面力系（8学时）一、本章的教学目的和要求了解：平面汇交力系合成与平衡的几何法，力矩和力偶的概念，力平移定理，静定和超静定问题，平面简单桁架的内力计算。理解：平面任意力系平衡的其他形式掌握：平面汇交力系平衡条件与平面力偶系平衡条件应用，能计算平面桁架机构的内力二、内容提要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（4学时）一、本章的教学目的和要求了解：力对点的矩和力对轴的矩的概念，空间汇交力系合成与平衡的几何法理解：空间汇交力系合成与平衡的解析法，空间力偶系合成与平衡条件掌握：空间汇交力系平衡条件与空间任意力系平衡条件应用，计算物体重力的简化中心-重心二、内容提要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.空间任意力系向一点的简化，主矢和主矩5.空间任意力系的平衡方程6.重心第四章摩擦（2学时）一、本章的教学目的和要求了解：滑动摩擦和滚动摩擦的概念理解：滑动摩擦的特征，摩擦角，自锁掌握：求解考虑摩擦时物体系统的平衡问题二、内容提要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（2学时）一、本章的教学目的和要求了解：点的运动的矢量法理解：点的运动的直角坐标法和自然法掌握：用直角坐标法和自然法计算点的运动二、内容提要1.矢量法2.直角坐标法3.自然法第六章刚体的简单运动（4学时）一、本章的教学目的和要求了解：刚体的平动和定轴转动的特征理解：角速度、角加速度以及刚体内各点的速度和加速度的矢量表示法掌握：定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚体内各点的速度和加速度的计算二、内容提要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5.以矢量表示角速度和角加速度，以矢积表示点的速度和加速度第七章点的合成运动（6学时）一、本章的教学目的和要求了解：运动合成与分解的基本概念和方法理解：点的速度合成定理，点的加速度合成定理掌握：点的速度合成定理应用二、内容提要1.相对运动，牵连运动，绝对运动2.点的速度合成定理3.牵连运动是平移时点的加速度合成定理4.牵连运动是定轴转动时点的加速度合成定理.科氏加速度第八章刚体的平面运动（8学时）一、本章的教学目的和要求了解：平面运动的特征理解：用基点法、瞬心法和速度投影法求解速度和加速度问题掌握：对平面机构进行速度分析二、内容提要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5.运动学综合应用举例第九章质点动力学的基本方程（2学时）一、本章的教学目的和要求了解：质点动力学基本定律理解：质点运动微分方程掌握：求解质点动力学的两类问题二、内容提要1.动力学的基本定律2.质点的运动微分方程第十章动量定理（4学时）一、本章的教学目的和要求了解：动量、冲量、质心的概念理解：动力学中各基本物理量（动量、冲量、质心）掌握：用动量定理解决质点、质点系动力学问题二、内容提要1.动量与冲量2.动量定理3.质心运动定理第十一章动量矩定理（6学时）一、本章的教学目的和要求了解：动量矩定理，转动惯量的概念理解：理解动量矩和冲量矩之间的关系掌握：简单形体转动惯量的计算，用动量矩定理和刚体定轴转动微分方程求解动力学问题二、内容提要1.质点和质点系的动量矩2.动量矩定理3.刚体绕定轴的转动微分方程4.刚体对轴的转动惯量5.质点系相对于质心的动量矩定理6.刚体的平面运动微分方程第十二章动能定理（6学时）一、本章的教学目的和要求了解：力和功的概念，势力场和势能的基本概念理解：动能的改变与力的功之间的关系掌握：用动能定理求解动力学问题二、内容提要1.力的功2.质点和质点系的动能3.动能定理4.功率，功率方程，机械效率5.势力场，势能，机械能守恒定律6.普遍定理的综合应用举例第十三章达朗贝尔原理（动静法）（4学时）一、本章的教学目的和要求了解：惯性力的概念，达朗贝尔原理理解：刚体惯性力系的简化结果及其计算掌握：用达朗贝尔原理求解动力学问题二、