理论力学函授课程教学大纲能源与动力工程学院扬州大学.docx
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理论力学函授课程教学大纲能源与动力工程学院扬州大学
《工程图学》（非机械类）课程教学大纲
（EngineeringDrawing）
课程编号：
1122016
课程性质：
专业基础课
适用专业：
电子科学、电器工程、信息工程、能源和动力工程、化学化工、管理等非机械类专业
先修课程：
无
后续课程：
无
总学分：
4学分其中实验学分：
0
教学目的与要求
工程图学是一门研究图示、图解空间几何问题和绘制与阅读机械工程图样的学科。
本课程的教学目的是培养学生绘制、阅读机械图样的能力以及图解空间几何问题的能力。
本课程的要求：
1.掌握投影图的基本理论，作图方法。
2.能通过作图解决一般的空间定位和度量问题。
3.能正确使用绘图工具和仪器，掌握用仪器绘图的技能，会查阅有关国家标准。
4.能正确地绘制、阅读中等复杂程度的零件图（3-4个视图）。
课程内容与学时安排
序号
章目名称
学时分配
序号
章目名称
学时分配
讲授
实验
讲授
实验
1
第一章制图的基本知识
6
2
5
第五章轴测图
2
2
第二章正投影法基础
8
6
第六章机件形状的表达方法
10
2
3
第三章换面法
2
7
第七章零件图
10
2
4
第四章组合体
12
2
8
第八章紧固件和常用件
6
第一章制图的基本知识（8学时）
第一节国家标准《机械制图》
第二节绘图工具及其使用
第三节几何作图
第四节平面图形的画法
第五节绘图的方法和步骤
本章重点：
掌握国家标准《机械制图》的有关规定；掌握斜度和锥度的画法；掌握圆弧连接的画法。
本章难点：
正确理解国标中关于尺寸标注的规定；平面图形的圆弧连接画法。
第二章正投影法基础（8学时）
第一节投影方法概述
第二节三视图的形成及其投影规律
第三节平面立体视图的画法
第四节立体的投影分析
第五节回转体
本章重点：
点的投影规律；特殊位置直线和平面的投影；点、直线和平面相互位置关系；立体表面取点；截交线画法；相贯线画法（利用积聚性）。
本章难点：
多个平面的截交线画法；相贯线。
第三章换面法（2学时）
第一节概述
第二节点的投影变换
第三节四个基本作图问题
本章重点：
直线、平面的一次变换和两次变换。
本章难点：
复杂空间问题的换面求解。
第四章组合体（14学时）
第一节组合体的构形
第二节组合体视图的画法
第三节截交线的画法
第四节相贯线的画法
第五节组合体视图的尺寸注法
第六节看组合体视图的方法
本章重点：
熟练掌握形体分析法和线面分析法看图；掌握组合体尺寸标注的方法；正确绘制形体的三视图。
本章难点：
复杂形体的读图；正确标注形体尺寸。
第五章轴测图（2学时）
第一节轴测投影的基本知识
第二节正等测图的画法
本章重点：
掌握正等测图的基本作图参数；了解正等测作图的方法。
本章难点：
复杂形体的正等测作图。
第六章机件形状的表达方法（12学时）
第一节视图
第二节剖视图
第三节剖面图
第四节局部放大图
第五节简化画法
第六节其他规定画法
第七节第三角投影法简介
本章重点：
掌握各类视图和剖视图的国标画法；掌握剖面图和简化画法的国标规定。
本章难点：
利用机件各种表达方法综合表达形体结构。
第七章零件图（12学时）
第一节零件图的作用和内容
第二节零件的常见结构
第三节零件的视图选择
第四节零件图中尺寸的合理标注
第五节表面粗糙度代号及其标注
第六节看零件图的方法步骤
本章重点：
掌握各类零件的表达方法；了解零件的结构工艺性；了解零件尺寸公差的含义。
本章难点：
各类零件图的读图。
第八章紧固件和常用件（6学时）
第一节内外螺纹画法
第二节螺纹紧固件画法
本章重点：
掌握内外螺纹的画法。
本章难点：
熟悉螺纹紧固件的画法。
实践性教学内容
课内制图大作业（6学时）
1．线型练习及圆弧连接（2学时）
2．组合体视图（2学时）
3．零件的表达方案（2学时）
主要参考书目（☆使用教材）
☆《画法几何及工程制图》唐克中朱同钧主编高等教育出版社
《画法几何学》大连理工大学编高等教育出版社
《机械制图》大连理工大学编高等教育出版社
《机械制图》何铭新钱可强主编高等教育出版社
执笔人：
张军
理论力学课程教学大纲
（TheoreticalMechanics）
课程编号：
1322002-1
课程性质：
学科基础课
适用专业：
热能与动力工程
后续课程：
材料力学、机械设计基础
总学分：
3学分
教学目的与要求：
理论力学是一门理论性较强的技术基础课。
它所研究的是力学中最普遍、最基本规律。
它以数学和物理学为基础，而又为一系列后续课程，如：
材料力学、机械设计基础、流体力学及许多专业课程提供重要基础，还可直接应用于许多工程实际问题。
通过本课程的教学，使学生掌握对物体进行受力分析的基本方法；各种力系平衡条件的应用；掌握质点、质点系和刚体机械运动的基本规律和分析方法；初步学会利用理论力学的理论和研究方法分析、解决一些工程实际问题。
结合本课程的特点，培养学生的辩证唯物主义世界观，树立正确的思想方法，使学生在逻辑思维，表达能力和计算能力，以及解决实际问题的能力等方面有较大提高。
绪论（0.5学时）
一．理论力学的研究对象
二．理论力学的主要内容和研究方法
三．理论力学的学习目的和学习方法
重点介绍理论力学研究的对象和任务、本课程的研究方法和学习方法。
第一章静力学基本知识与物体的受力分析（3.5学时）
第一节基本概念
一．力的概念
二．刚体的概念
三．平衡点概念
四．力系的概念
五．静力学研究的两个基本问题
第二节静力学公理
一．力的平行四边形法则
二．作用与反作用定律
三．二力平衡公理
四．加减平衡力系公理
五．推论
第三节约束和约束反力
一．自由体与非自由体
二．约束与约束反力
三．工程中常见的约束及其相应的约束反力
第四节物体的受力分析和受力图
一．工程结构的简化
二．分离体与受力图
重点介绍静力学研究的对象和任务；静力学基本原理；工程中常见约束的特征及其反力的表示；单个物体及物体系统的受力分析。
难点为物体系统的受力分析。
第二章汇交力系（2学时）
第一节汇交力系的合成与平衡的几何法
一．合成的几何法——力多边形法则
二．平衡的几何条件
第二节力在坐标轴上的投影
一．力在轴上和平面上的投影
二．力在直角坐标轴上的投影
三．投影与分力的比较
第三节汇交力系的合成与平衡的解析法
一．合成的解析法
二．平衡的解析条件及平衡方程
重点介绍力在坐标轴上的投影；汇交力系的合成与平衡的解析法。
难点为空间力在坐标轴上的投影。
第三章一般力系的简化（6学时）
第一节力对点之矩
一．平面问题中力对点之矩
二．空间问题中力对点之矩
第二节力对轴之矩
一．力对轴之矩的概念：
二．力对直角坐标轴之矩的解析表达式
第三节力偶及其性质、力偶系的合成与平衡
一．力偶与力偶矩矢
二．力偶的性质
三．力偶系的合成
四．力偶系的平衡
第四节力向一点平移
一．力的平移定理
第五节空间一般力系向一点的简化
一．空间一般力系向一点的简化
二．主矢和主矩
三．合力矩定理
第六节平面一般力系的简化
一．主矢和主矩
二．简化结果分析
三．固定端约束
四．沿直线平行分布的线荷载合力
第七节物体的重心和形心
一．重心的坐标公式
二．形心的坐标公式
三．组合形体的重心和形心
四．质心
重点介绍力的平移定理；平面一般力系的简化；力系主矢与主矩的概念；对分布力系的简化，重心的概念也作简要讨论。
难点为空间力对点之矩和对轴之矩；空间结构的几何位置关系。
第四章一般力系的平衡（6学时）
第一节空间一般力系的平衡
一．空间一般力系的平衡条件
二．空间一般力系的平衡方程
第二节平面一般力系的平衡方程
一．基本形式的平衡方程
二．平面一般力系平衡方程的其他形式
三．特殊情形
第三节一般力系的平衡方程应用举例
第四节物体系统的平衡
一．有主次之分的物体系统的平衡
二．无主次之分的物体系统的平衡
三．运动机构系统的平衡
第五节滑动摩擦
一．静滑动摩擦定律
二．动滑动摩擦定律
三．摩擦角和自锁现象
四．考虑摩擦时物体的平衡问题
第六节静定与静不定问题的概念
重点介绍平面力系的平衡方程及其应用；考虑摩擦时物体的平衡问题求解。
难点为物体系统平衡问题和考虑摩擦时物体的平衡问题。
第五章点的运动学（2学时）
第一节运动学的任务和基本概念
第二节用矢量法研究点的运动
第三节用直角坐标法研究点的运动
第四节用自然法研究点的运动
一．点沿已知轨迹的运动方程
二．自然轴系
三．速度和切向、法向加速度
重点介绍点的任意运动的直角坐标法；点沿已知轨迹的运动方程；点的切向加速度和法向加速度。
第六章刚体的基本运动（2学时）
第一节刚体的平动
一．刚体平动的特征
二．刚体平动的问题可归结为点的运动问题来研究
第二节刚体绕定轴的转动
一．刚体的转动方程
二．角速度和角加速度
第三节转动刚体内各点的速度、加速度
一．转动刚体内各点的速度、加速度
二．简单轮系的传速比
重点介绍刚体的平动及其运动特征；刚体定轴转动的转动方程、角速度和角加速度；转动刚体内各点的速度、加速度。
第七章点的复合运动（6学时）
第一节点的复合运动的概念
一．运动的合成与分解，静参考系和动参考系
二．相对运动、绝对运动和牵连运动，相对轨迹和绝对轨迹
三．相对运动、绝对运动和牵连运动中的速度和加速度
第二节速度合成定理
第三节牵连运动为平动时的加速度合成定理
*第四节牵连运动为转动时的加速度合成定理
一．牵连运动为转动时点的加速度合成定理
二．科氏加速度
重点介绍运动的合成与分解；速度合成定理及其应用；科氏加速度的概念。
难点为牵连速度、牵连加速度及科氏加速度的概念；动点、动参考系的选择。
第八章刚体的平面运动（4学时）
第一节平面运动及其分解
一．刚体平面运动的特征
二．刚体的平面运动可以简化为平面图形在其自身所在的平面内的运动来研究
三．刚体平面运动的运动方程
四．平面运动作为平动和转动的合成
第二节平面图形内各点的速度
一．基点法
二．速度投影法
第三节瞬时速度中心
一．速度瞬心
二．速度瞬心法
第四节平面图形内各点的加速度
一．基点法求平面图形内各点的加速度
重点介绍刚体平面运动的特征；求平面图形上点的速度的基点法、投影法和瞬心法；求平面图形上点的加速度的基点法。
难点为求平面机构上点的加速度。
第九章质点运动微分方程（2学时）
第一节动力学的任务和基本概念
一．牛顿运动定律惯性坐标系
二．单位制和量纲
第二节质点运动微分方程
第三节质点动力学的两类基本问题
重点介绍质点运动微分方程的建立和求解。
难点为质点动力学第二类基本问题的求解。
第十章动量定理（4学时）
第一节动力学普遍定理概述
第二节动量定理
一．动量和冲量
二．动量定理
三．动量守恒
第三节质心运动定理
一．质心运动定理
二．质心运动守恒条件
重点介绍质点系动量定理和质心运动定理。
难点为求流体动压力。
第十一章动量矩定理（4学时）
第一节动量矩
一．质点的动量矩
二．质点系的动量矩
三．定轴转动刚体的动量矩
第二节动量矩定理
一．质点系动量矩定理
二．动量矩守恒条件
第三节转动惯量
第四节刚体定轴转动微分方程
重点介绍刚体定轴转动微分方程。
第十二章动能定理（6学时）
第一节功与功率
一．力的功、元功的表达式、合力的功
二．重力、弹性力、摩擦力、作用于转动刚体的力和力偶的功
三．质点系内力的功、约束力的功、理想约束
四．力和力矩的功率
第二节动能
一．质点系的动能
二．刚体的动能
第三节动能定理
一．质点系的动能定理
二．功率方程、机械效率
第四节势力场和势能
一．势力场、势能
二．重力场、弹性力场
第五节机械能守恒定理
重点介绍力的功和物体的动能的计算；动能定理和机械能守恒定律的应用。
难点为动力学基本定理的综合应用。
主要参考书目：
1．重庆建筑大学编·建筑力学第一分册《理论力学》第三版·高教出版社，1999年
2．武清玺、陆晓敏编·《静力学基础》第二版·河海大学出版社，2003年
3．武清玺、许庆春、赵引编·《动力学基础》第二版·河海大学出版社，2003年
4．哈工大理论力学教研室编·《理论力学》上、下册·高教出版社，1997年
执笔人：
刘成云
《工程流体力学》课程教学大纲
（EngineeringFluidMechanics）
课程编号：
2512101
课程类别：
学科基础课
适用专业：
热能与动力工程
先修课程：
高等数学、线性代数、复变函数、场论与矢量分析、理论力学
后续课程：
流体机械、流场数值模拟、水电站及水泵站
学分：
4学分
总学时：
72学时；其中理论教学66学时，实验学时：
6学时
教学目的与要求：
工程流体力学是研究流体运动和平衡的规律以及流体和固体之间相互作用的一门科学。
通过本课程学习使同学们掌握流体的主要物理性质、静止流体压强分布规律和流体对固体壁面作用力、流体运动的基本方程、旋涡理论和势流理论、粘性流体管内流动和绕流物体边界层理论、气体动力学的基础知识以及流体运动相似的一般原理。
通过本课程的学习达到以下教学要求：
（1）熟练地掌握流体主要物理性质、流体物性参数定义、流体物理模型的基本假设；
（2）掌握静止流体平衡微分方程，学会应用平衡方程分析绝对静止和相对静止流体压强分布规律，熟练地掌握液体对物体表面作用力的计算方法；
（3）掌握流体运动的描述方法和流动分类、欧拉输运方程，流体运动基本方程：
连续性方程、动量方程、动量矩方程、能量方程（伯努利方程），学会利用流体运动基本方程分析实际工程中的流体运动规律；
（4）掌握亥姆霍兹速度分解定理、理想流体运动微分方程，流体有旋运动的基本概念、旋涡运动的基本定理、速度环量和斯托克斯定理、毕奥-萨伐尔定律；流体无旋运动的基本概念，平面势流及其叠加。
学会运用旋涡理论和势流理论分析工程中的简单旋涡和势流流动；
（5）掌握粘性流体本构方程、运动微分方程，粘性流体流动状态、圆管层流和湍流流动，流体运动的沿程损失和局部损失。
熟练地运用粘性流体基本方程进行管道水力计算。
（6）掌握粘性流体边界层微分方程、动量积分方程，平板层流、湍流和混合边界层计算。
（7）掌握气体一维流动的基本概念、基本方程，变截面等熵管流的流动特性、正激波，收缩和缩放喷管中的流动。
教学内容与学时安排
序号
章目名称
学时分配
序号
章目名称
学时分配
讲课
实验
讲课
实验
1
绪论
1
6
第五章相似理论与量纲分析
4
2
第一章流体的主要物理性质
2
7
第六章粘性流体管内流动
14
2
3
第二章流体静力学
5
2
8
第七章粘性流体绕物体的流动
8
4
第三章流体流动的基本方程
10
2
9
第八章气体动力学基础
8
5
第四章旋涡理论和势流理论
14
合计
66
6
绪论
一、工程流体力学学习和研究的意义
二、工程流体力学研究进展和研究方法
三、工程流体力学课程的主要内容和学习方法
重点介绍流体力学在社会生活中的应用、工程流体力学研究进展、本课程的学习方法等。
教学基本要求：
了解工程流体力学的发展历史和最新研究进展，了解本课程学习的主要内容和学习方法。
第一章流体的主要物理性质
第一节流体的特征及连续介质模型
一、流体特征
二、连续介质模型
第二节流体密度的相关概念
一、流体的密度
二、流体的相对密度
三、流体的比容
四、混合气体的密度
第三节流体的压缩性和膨胀性
一、流体的压缩性
二、流体的膨胀性
第四节可压缩流体和不可压缩流体
第五节作用在流体上的力
一、质量力
二、表面力
第六节流体的粘性
一、粘性的概念和粘性内摩擦力产生的原因
二、牛顿内摩擦定律
三、流体的粘度与温度和压强的关系
四、牛顿流体和非牛顿流体
五、粘性流体和理想流体
第七节表面张力和毛细现象
本章重点介绍流体的连续介质模型、主要物理参数、流体的特性以及牛顿内摩擦定律。
教学基本要求：
掌握流体的连续介质模型、流体主要物理参数的定义和流体的特性（流动性、粘滞性、压缩性、膨胀性）及牛顿内摩擦定律。
第二章流体静力学
第一节静止流体的压强特点
第二节静止流体平衡方程
第三节重力场中静止流体内部的压强
一、不可压缩流体
二、标准大气压
三、压强的测量
第四节非惯性坐标系中的静止液体
一、等加速直线运动中的相对静止液体
二、等角速度旋转运动中的相对静止液体
第五节静止流体对平板的作用力
一、作用力的大小计算
二、力的作用点
第六节静止液体对曲面的作用力
一、压力体
二、作用力的计算
三、浮体和潜体
实验一：
流体静力学平衡方程、压力测量方法及静止流体对物体表面作用力
实验目的：
通过试验，验证流体静力学基本方程，理解和掌握等压面、测压管水头概念，测压管、U形差压计、微压计测量压强（压差）方法；测量静止流体对物体表面作用力，并与理论计算结果比较。
本章重点介绍静止流体的平衡方程的建立，利用平衡方程分析绝对平衡和相对平衡静止流体的压强分布，静止流体对物体表面作用力的计算方法；难点为相对平衡压强分布计算。
教学基本要求：
了解静止流体压强特点和压强测量方法；学会运用微元静力平衡推导静止流体平衡方程，并理解平衡方程的物理含义；掌握重力场中和非惯性坐标系下静止流体的压强分布规律，掌握静止流体对固体壁面的作用力计算方法。
第三章流体流动的基本方程
第一节描述流体运动的两种方法
一、拉格朗日法
二、欧拉法
第二节描述流体运动的一些基本概念
一、流动的分类
二、迹线与流线
三、流管
第三节流体系统与控制体
第四节连续性方程
一、积分形式的连续方程
二、微分形式的连续方程
第五节动量方程
第六节伯努利方程
第七节动量矩方程
一、动量矩方程推导
二、涡轮机械的基本方程
第八节能量方程
一、积分形式的能量方程
二、稳定流动能量方程
第九节管流能量方程
一、能量方程与伯努利方程的比较
二、动能修正系数及动量修正系数
三、总流伯努利方程
实验二：
伯努利方程方程实验
实验目的：
通过试验，了解单位重量液体位能、压能和动能三者之间的转换关系，测量测压管水头线，分析测压管水头线和总水头线变化规律。
实验三：
动量矩方程验证实验
实验目的：
试验测量置于流动水体中的旋浆的力矩、水流流速等，验证动量方程。
本章重点介绍流体流动的基本方程，即连续性方程、动量方程、动量矩方程和能量方程的推导及应用；难点为动量矩方程和能量方程的应用分析。
教学基本要求：
了解流体运动的描述方法、流体流动的基本分类；理解控制体积法与系统法之间的相互关系及转换；学会运用质量守恒、动量守恒、动量矩守恒和能量守恒推导流体运动基本方程，掌握流体运动连续性方程、动量方程、动量矩方程和能量方程基本理论和应用分析。
第四章旋涡理论和势流理论
第一节流体微团的运动分析（亥姆霍兹速度分解定理）
第二节有旋运动和无旋运动
第三节理想流体运动微分方程
一、欧拉运动微分方程
二、兰姆运动方程
第四节欧拉积分和伯努利积分
第五节旋涡的基本概念
第六节速度环量和斯托克斯定理
一、速度环量
二、斯托克斯定理
第七节旋涡运动的基本定律
一、汤姆逊定理
二、亥姆霍兹定理
第八节旋涡的诱导速度场
第九节二元旋涡的速度分布和压强分布
第十节速度势和流函数
一、速度势
二、流函数
三、势函数和流函数的求解方法
第十一节几种简单的平面势流及其叠加
一、直线均匀流
二、源与汇
三、偶极子
四、点涡
五、简单平面势流叠加
第十二节均匀绕流圆柱体无环量流动
第十三节均匀绕流圆柱体有环量流动
本章重点介绍有旋运动的旋涡基本定律，平面势流理论中的流函数、势函数和势流叠加；难点为旋涡基本定理推导；难点为旋涡运动定律的证明。
教学基本要求：
掌握流体微团的速度分解和有旋、无旋的判别；掌握流体运动微分方程的推导和两类积分；掌握有旋运动的基本概念和定律；掌握势函数、流函数的求解和势流叠加理论。
第五章相似理论与量纲分析
第一节相似概念
第二节动力相似准则
一、粘性力相似准则
二、重力相似准则
三、压力相似准则
四、弹性力相似准则
五、表面张力相似准则
第三节量纲分析法
一、瑞利法
二、π定理
第四节近似的模拟实验
本章重点介绍流体在不同作用力下的相似准则及利用量纲分析的方法建立准则方程。
教学基本要求：
了解模型相似的概念，理解并掌握不同作用力下的流体运动相似准则，学会运用量纲分析的方法建立准则方程。
第六章粘性流体管内流动
第一节粘性流体中的应力分析
一、粘性流体中的应力
二、切向应力互等定理
三、广义牛顿内摩擦定律
第二节不可压缩粘性流体的运动方程
第三节粘性流体的两种流动状态
第四节管内流动的两种损失
一、沿程损失
二、局部损失
第五节流体在圆管中的层流流动
第六节流体在圆管中的湍流流动
一、湍流流动的时均参数
二、湍流中的附加切向应力和普朗特混合长度理论
三、圆管中湍流的结构、速度分布和沿程损失
第七节沿程水力损失的实验研究
一、尼古拉兹曲线和沿程损失系数经验公式
二、莫迪图
第八节局部损失系数
第九节管道的水力计算
一、简单管道
二、串联管道
三、并联管道
实验四：
粘性流体的两种流态实验（雷诺演示实验）
实验目的：
通过试验，了解流体流动的两种流态，即层流和紊流，试验测试圆管层流和紊流转变的上临界雷诺数和下临界雷诺数。
实验五：
圆管沿程水力损失系数测量和局部水力损失测量实验
实验目的：
试验测试圆管沿程水力损失，计算分析沿程水力损失系数随雷诺数和相对粗糙度的变化规律；测试变径管、弯头、阀门节流的局部损失，计算分析局部水力损失系数。
本章重点介绍粘性流体本构方程、不可压缩流体的运动微分方程、粘性流体的流态、沿程和局部损失以及管道的水力计算。
难点是本构方程、粘性流体运动微分方程的推导；难点为本构方程建立。
教学基本要求：
理解并掌握粘性流体本构方程和不可压缩流体的运动微分方程推导，掌握粘性流体的流态分区、沿程和局部水力损失计算以及管道水力计算。
第七章粘性流体绕物体的流动
第一节边界层概念
一、边界层概念
二、边界层内的流态
第二节层流边界层的微分方程
第三节边界层的动量积分方程
第四节平板层流动边界层的计算
第五节平板湍流边界层的计算
第六节平板混合边界层
第七节边界层分离
第八节物体在流体中运动阻力
本章重点介绍边界层基本概念和原理，流体流过平板和绕流物体的流动特征及阻力计算方法；难点为平板混合边界层计算。
教学基本要求：
了解边界层基本概念和边界层内基本流态；理解层流边界层微分方程的量级比较和近似
升级会员 