PAGEPAGE9《理論力學》課程教學大綱（開實驗2個）TheoreticalMechanics學時：64 學分：3層次：本科 適用專業：機械設計、機電、汽車服務類等第一部分 大綱說明一、課程性質、目的和培養目標《理論力學》是工科大學的一門重要的技術基礎課。它既是各門后續力學課程的理論基礎，又是一門具有完整體系并繼續發展著的獨立的學科，而且在許多工程技術領域中有著廣泛的應用。本課程的任務是使學生掌握質點，質點系和剛體機械運動（包括平衡）的基本規律和研究方法，初步學會運用這些理論和方法去分析、解決實際問題，為學習后續課程和有關的科學技術打好基礎。結合本課程的特點，使學生的邏輯思維能力（包括推理、分析、綜合等能力）、表達能力（包括運用文字和圖象等的能力）、計算能力，以及解決實際問題的能力（把一些簡單工程實物抽象為力學模型，進行數學描述，應用力學原理求解）得到訓練與提高。二、課程的基本要求第一篇：靜力學（20學時）基本要求：熟悉力、力矩和力偶的基本概念及其性質，熟練地計算力的投影，力對點之矩和力對軸之矩。熟悉各種常見約束的性質，能熟練地取分離體并畫出受力圖。掌握各種類型力系的簡化方法，熟悉簡化結果，能熟練地計算主矢和主矩。能應用平衡條件和各種類型的平衡方程求解單個物體和物體系統的平衡問題。對平面一般力系的平衡問題，能熟練地選取分離體和應用各種形式的平衡方程求解，掌握求解簡單桁架、組合桁架內力的節點法和截面法。掌握計算物體重心的各種方法。理解滑動摩擦、摩擦力的概念，能求解考慮摩擦時簡單的物體系統平衡問題。了解滾動摩擦的概念、超靜定問題概念。第二篇：運動學（22學時）基本要求：掌握描述點的運動的矢量法、直角坐標法、自然坐標法及各種方法下點的運動軌跡、運動方程、速度和加速度。熟悉剛體平動、剛體定軸轉動的概念，能求解轉動剛體的角速度、角加速度，轉動剛體上各點的速度和加速度。掌握運動合成和分解的基本概念和方法，熟練掌握點的速度合成定理，牽連運動為平動、定軸轉動時的加速度合成定理及應用。熟悉剛體平面運動的特征，能熟練應用基點法、速度投影定理和瞬心法求解有關速度問題。能熟練應用基點法求解有關加速度問題。第三篇：動力學（22學時）基本要求：能建立質點的運動微分方程，能求解簡單情況下運動微分方程的積分。能理解并熟練計算動力學中各基本物理量（動量、動量矩、動能、沖量、功、勢能等），熟練掌握動力學普遍定理（包括動量定理、質心運動定理、對固定點和對質心的動量矩定理、動能定理）及相應的守恒定理，能正確選擇和綜合應用這些定理求解質點、質點系的動力學問題。掌握剛體轉動慣量的計算。能應用剛體定軸轉動和平面運動的微分方程求解剛體動力學問題。能計算慣性力，熟悉剛體平動、剛體定軸轉動和平面運動時慣性力系的簡化結果。熟練掌握達朗伯原理的應用。熟悉自由度、廣義坐標、虛位移和理想約束等概念。熟練應用虛位移原理求解平衡位置或平衡時主動力間的關系、約束反力、桁架內力問題。三、本課程與相關課程的聯系先修課程：《大學物理》、《高等數學》四、學時分配教學內容講課學時實驗學時實習學時總學時第一章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合計6565五、教材與參考書建議使用教材：哈爾濱工業大學理論力學教研室主編.《理論力學(1)》(第7版)，高等教育出版社，2009年主要參考書：1、郝桐生主編.《理論力學》(第3版)，高等教育出版社，2003年2、洪嘉振，楊長俊主編.《理論力學》(第2版)，高等教育出版社，2002年六、教學方法與手段建議本課程應用多媒體與板書教學相結合七、課程考核方式閉卷筆試，平時成績占30%，期末成績占70%八、說明本課程教學內容的選取應注意三個方面，一是精選內容：既注意到理論力學自身的完整體系及在生產實踐中的獨立應用，又應注意為后續課程《材料力學》、《機械原理》等課程學習打下良好的基礎；二是采用模塊式的課程結構，授課內容安排由簡單到復雜，從特殊到一般，逐步深入；三是充分利用網絡，不斷從網上查閱系統化的各力學科學家的研究方法以及理論力學的最新進展。改革原有考試制度，使一成不變的閉卷式考試多樣化。采用具體、生動、趣味的教學形式。研制課程的多媒體教學軟件，采用多媒體課程教學。不斷探索和改進教學方法，增加學生的課外閱讀，采用嘗試教學法，變學生被動為主動，提高課堂教學質量。第二部分 課程內容大綱第一章靜力學公理和物體的受力分析（4學時）一、本章的教學目的和要求了解：學習理論力學的目的、研究對象、內容和研究方法、基本約束類型及約束力的特點理解：靜力學公理掌握：正確地取分離體，并畫受力圖二、內容提要1.靜力學公理2.約束和約束力3.物體的受力分析和受力圖第二章平面力系（8學時）一、本章的教學目的和要求了解：平面匯交力系合成與平衡的幾何法，力矩和力偶的概念，力平移定理，靜定和超靜定問題，平面簡單桁架的內力計算。理解：平面任意力系平衡的其他形式掌握：平面匯交力系平衡條件與平面力偶系平衡條件應用，能計算平面桁架機構的內力二、內容提要1.平面匯交力系2.平面力對點之矩·平面力偶3.平面任意力系的簡化4.平面任意力系的平衡條件和平衡方程5.物體系的平衡·靜定和超靜定問題6.平面簡單桁架的內力計算第三章空間力系（4學時）一、本章的教學目的和要求了解：力對點的矩和力對軸的矩的概念，空間匯交力系合成與平衡的幾何法理解：空間匯交力系合成與平衡的解析法，空間力偶系合成與平衡條件掌握：空間匯交力系平衡條件與空間任意力系平衡條件應用，計算物體重力的簡化中心-重心二、內容提要1.空間匯交力系2.力對點的矩和力對軸的矩3.空間力偶4.空間任意力系向一點的簡化，主矢和主矩5.空間任意力系的平衡方程6.重心第四章摩擦（2學時）一、本章的教學目的和要求了解：滑動摩擦和滾動摩擦的概念理解：滑動摩擦的特征，摩擦角，自鎖掌握：求解考慮摩擦時物體系統的平衡問題二、內容提要1.滑動摩擦2.摩擦角和自鎖現象3.考慮摩擦時物體的平衡問題4.滾動摩阻的概念第五章點的運動學（2學時）一、本章的教學目的和要求了解：點的運動的矢量法理解：點的運動的直角坐標法和自然法掌握：用直角坐標法和自然法計算點的運動二、內容提要1.矢量法2.直角坐標法3.自然法第六章剛體的簡單運動（4學時）一、本章的教學目的和要求了解：剛體的平動和定軸轉動的特征理解：角速度、角加速度以及剛體內各點的速度和加速度的矢量表示法掌握：定軸轉動剛體的角速度、角加速度以及剛體內各點的速度和加速度的計算二、內容提要1.剛體的平行移動2.剛體繞定軸的轉動3.轉動剛體內各點的速度和加速度4.輪系的傳動比5.以矢量表示角速度和角加速度，以矢積表示點的速度和加速度第七章點的合成運動（6學時）一、本章的教學目的和要求了解：運動合成與分解的基本概念和方法理解：點的速度合成定理，點的加速度合成定理掌握：點的速度合成定理應用二、內容提要1.相對運動，牽連運動，絕對運動2.點的速度合成定理3.牽連運動是平移時點的加速度合成定理4.牽連運動是定軸轉動時點的加速度合成定理.科氏加速度第八章剛體的平面運動（8學時）一、本章的教學目的和要求了解：平面運動的特征理解：用基點法、瞬心法和速度投影法求解速度和加速度問題掌握：對平面機構進行速度分析二、內容提要1.剛體平面運動的概述和運動分解2.求平面圖形內各點速度的基點法3.求平面圖形內各點速度的瞬心法4.用基點法求平面圖形內各點的加速度5.運動學綜合應用舉例第九章質點動力學的基本方程（2學時）一、本章的教學目的和要求了解：質點動力學基本定律理解：質點運動微分方程掌握：求解質點動力學的兩類問題二、內容提要1.動力學的基本定律2.質點的運動微分方程第十章動量定理（4學時）一、本章的教學目的和要求了解：動量、沖量、質心的概念理解：動力學中各基本物理量（動量、沖量、質心）掌握：用動量定理解決質點、質點系動力學問題二、內容提要1.動量與沖量2.動量定理3.質心運動定理第十一章動量矩定理（6學時）一、本章的教學目的和要求了解：動量矩定理，轉動慣量的概念理解：理解動量矩和沖量矩之間的關系掌握：簡單形體轉動慣量的計算，用動量矩定理和剛體定軸轉動微分方程求解動力學問題二、內容提要1.質點和質點系的動量矩2.動量矩定理3.剛體繞定軸的轉動微分方程4.剛體對軸的轉動慣量5.質點系相對于質心的動量矩定理6.剛體的平面運動微分方程第十二章動能定理（6學時）一、本章的教學目的和要求了解：力和功的概念，勢力場和勢能的基本概念理解：動能的改變與力的功之間的關系掌握：用動能定理求解動力學問題二、內容提要1.力的功2.質點和質點系的動能3.動能定理4.功率，功率方程，機械效率5.勢力場，勢能，機械能守恒定律6.普遍定理的綜合應用舉例第十三章達朗貝爾原理（動靜法）（4學時）一、本章的教學目的和要求了解：慣性力的概念，達朗貝爾原理理解：剛體慣性力系的簡化結果及其計算掌握：用達朗貝爾原理求解動力學問題二、