《理论力学王银邦》课程教学大纲

PAGE1-本科生课程大纲课程名称理论力学课程代码082502101215课程属性学科基础课时/学分64/4课程性质必修实践学时0责任教师课外学时64课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：理论力学是土木工程、机械设计制造及其自动化、港口航道与海岸工程、船舶与海洋工程等工科类专业的一门学科基础课，也是各门力学课程(例如：材料力学、结构力学、弹性力学、流体力学等)的基础，同时是一门对工程对象进行静力学、运动学与动力学分析的技术基础课，在诸多工程技术领域有着广泛的应用。本课程的任务是使学生掌握质点、质点系、刚体和刚体系机械运动（包括平衡）的基本规律及其研究方法，初步学会使用理论力学的理论和方法去分析、解决工程实际问题（包括把一些简单的工程实际问题抽象为理论力学模型），为学习一系列的后继课程打好必要的基础，并为将来学习和掌握新科学技术创造条件。同时，结合本课程的特点，培养学生的思维能力、抽象化能力、表达能力、计算能力和自学能力。2.设计思路：根据理论力学课程的特点，本课程以课堂讲授为主，结合大量的课下作业，使同学们将掌握的理论力学知识应用于解决工程实际问题，具有将简单实际问题抽象为质点、质点系、刚体或刚体系力学模型的能力，具有对力学模型进行静力学、运动学或动力学分析的能力。课程内容包括三个模块：静力学、运动学、动力学。（1）理论教学：理论教学以课堂讲授为主，应科学地采用多种教学媒体，优先利用电子教案和多媒体课件，重点强调基本概念、基本理论、基本方法的学习、训练和掌握。明确理论力学的内容范围，包括静力学、运动学、动力学等内容。（2）实践性教学：针对理论力学课“理论好懂而解题困难”的特点，除了要布置大量的课下作业外，在课堂教学期间，根据课程静力学、运动学、动力学三个模块的各个节点，实时安排适当比例的思考题课堂讨论和代表性例题分析等实践性课堂教学内容。3.课程与其他课程的关系先修课程：高等数学Ⅱ1。本课程与这门课程密切相关，学生应掌握微积分和常微分方程的数学知识，才能保证理论力学的教学与实践达到较好的效果。二、课程目标本课程的目标是使学生掌握质点、质点系、刚体和刚体系机械运动（包括平衡）的基本规律和研究方法，为后续专业课程的学习奠定理论基础；培养和提高学生的逻辑思维能力(包括推理，分析，判断等)、抽象化能力(包括将简单实际问题抽象成为力学模型，进行适当的数学描述，应用力学理论求解)、自学能力、表达能力(包括用文字和图表)和数学计算能力。学生通过本课程的学习，在知识层面应达到以下具体要求：（1）能够熟练地进行物体的受力分析并计算静定系统的约束力；（2）会计算平面简单桁架的杆件内力；（3）能够熟练地分析有摩擦时物体的平衡问题并求解；（4）了解物体重心的计算方法；（5）能够熟练地计算物体的位移、速度和加速度；（6）能够熟练地应用动力学普遍定理分析计算物体的运动状态；（7）初步掌握达朗贝尔原理和虚位移原理，了解其在分析力学中的基本作用及其分析方法；三、学习要求理论力学是工科类专业的一门技术基础课，是各门力学课程和后续专业课程的基础。为了打好力学基础，学生应该认真学好本门课程，要求必须做到：（1）应具备微积分和常微分方程的数学基础知识。（2）按时上课,认真听讲，积极参与课堂讨论、思考题分析。（3）本课程将包含大量的课下作业，必须保质保量的按时独立完成课下作业。四、教学内容内容顺序主题计划课时主要内容概述1.绪论理论力学课程介绍1理论力学的研究对象、研究内容、研究方法、学习目的2.静力学公理和物体的受力分析静力学的基本概念、公理和受力分析3静力学公理，约束和约束力，物体的受力分析和受力图3.平面力系平面力系的简化和平衡问题8平面汇交力系，平面力对点之矩•平面力偶，平面任意力系的简化，平面任意力系的平衡条件和平衡方程，物体系的平衡•静定和超静定问题，平面简单桁架的内力计算4.空间力系空间力系的简化和平衡问题6空间汇交力系，力对点的矩和力对轴的矩，空间力偶，空间任意力系向一点的简化•主矢和主矩，空间任意力系的平衡方程，重心5.摩擦滑动摩擦及其平衡问题4滑动摩擦，摩擦角和自锁现象，考虑摩擦时物体的平衡问题，滚动摩阻的概念6.点的运动学点的运动方程、速度、加速度3矢量法，直角坐标法，自然法，点的速度和加速度在柱坐标和极坐标中的投影7.刚体的简单运动刚体的平移和定轴转动4刚体的平行移动，刚体绕定轴的转动，转动刚体内各点的速度和加速度，轮系的传动比，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8.点的合成运动点的速度与加速度合成定理4相对运动•牵连运动•绝对运动，点的速度合成定理，牵连运动是平移时点的加速度合成定理，牵连运动是定轴转动时点的加速度合成定理•科氏加速度9.刚体的平面运动平面运动刚体的速度和加速度计算5刚体平面运动的概述和运动分解，求平面图形内各点速度的基点法，求平面图形内各点速度的瞬心法，用基点法求平面图形内各点的加速度，运动学综合应用举例10.质点动力学的基本方程质点的动力学分析2动力学的基本定律，质点的运动微分方程11.动量定理动量定理与质心运动定理3动量与冲量，动量定理，质心运动定理12.动量矩定理动量矩定理及其守恒定律6质点和质点系的动量矩，动量矩定理，刚体绕定轴的转动微分方程，刚体对轴的转动惯量，质点系相对于质心的动量矩定理，刚体的平面运动微分方程13.动能定理动能定理和机械能守恒定律6力的功，质点和质点系的动能，动能定理，功率•功率方程•机械效率，势力场•势能•机械能守恒定理，普遍定理的综合应用举例14.达朗伯尔原理用达朗伯尔原理求解动力学问题4惯性力•质点的达朗伯尔原理，质点系的达朗伯尔原理，刚体惯性力系的简化，绕定轴转动刚体的轴承动约束力15.虚位移原理用虚位移原理求解平衡问题3约束•虚位移•虚功，虚位移原理16.课程总复习课程重点内容总结及例题2静力学的主要内容和例题，运动学的主要内容和例题，动力学的主要内容和例题五、参考教材与主要参考书[1]哈尔滨工业大学理论力学教研室编.理论力学(I).北京：高等教育出版社，2009.7(ISBN978-7-04-026650-[2]程靳，程燕平.理论力学学习辅导.北京：高等教育出版社2003.8(ISBN7-04-011850-5)[3]陈明，程燕平，刘喜庆.理论力学习题解答.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998.4(ISBN7-5603-1269-1/O.88)[4]范钦珊，薛克宗，程保荣.理论力学.北京：高等教育出版社，2000.2(ISBN7-04-007992-5)六、成绩评定（一）考核方式A.闭卷考试：A.闭卷考试B.开卷考试C.论文D.考查E.其他（二）成绩综合评分体系：成绩综合评分体系比例%1.期末考试成绩70%-80%2.平时成绩（作业15%-18%、考勤5%-12%）2