《理论力学》课程教学大纲.doc
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《理论力学》课程教学大纲
一、基本信息
课程代码
0203115
课程名称
理论力学
课程类型
专业基础课
英文名称
TheoryMechanics
总学时
56
理论学时
56
实践学时
0
学分
3.5
课程负责人
姚文斌
预修课程
《高等数学》、《大学物理》
适用对象
机械设计制造及其自动化
课程简介
（200字内）
理论力学是机械设计制造及其自动化专业的一门重要的、理论性较强的专业基础课。
它是各门力学课程的基础，并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）的基本规律及其研究方法。
初步学会使用这些理论和方法去分析、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，注意培养学生的辩证唯物主义世界观与学生分析问题、解决问题的综合能力。
二、教学目标
总的目标：
对质点、质点系和刚体的机械运动（包括平衡）的基本规律有较系统、全面的了解。
掌握有关的基本概念、基本理论和基本方法及其应用。
各部分目标：
（一）静力学
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。
（二）运动学
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和加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。
（三）动力学
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。
三、教学内容与教学要求
1.绪论
内容要求：
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。
重点：
理论力学的研究对象和内容。
难点：
理论力学的研究方法。
2.静力学的基本概念和物体的受力分折
内容要求：
理解静力学公理；熟悉各类约束及相应的约束反力；正确作出物体的受力图。
重点：
静力学公理；约束与约束反力。
难点：
物体的受力分析。
3.平面汇交力系与平面力偶系
内容要求：
掌握平面汇交力系合成与平衡的几何法与解析法；理解平面力对点之矩、平面力偶
的概念及平面力偶的等效定理。
重点：
平面汇交力系合成与平衡的解析法。
难点：
正确运用平衡条件求解未知力。
4.平面任意力系
内容要求：
熟悉平面任意力系向作用面内一点的简化，平面简单桁架的内力计算；掌握平面任意力系的平衡条件与平衡方程；掌握物体系平衡的求解方法；理解静定和超静定问题的概念。
重点：
平面任意力系的平衡方程与平衡条件。
难点：
利用平衡方程求解物体未知约束力。
5.空间力系
内容要求：
掌握空间汇交力系，空间一般力系的化简结果及平衡方程；理解空间力对点之矩与力对轴之矩的关系；理解空间力偶等效定理。
重点：
空间汇交力系与空间一般力系的平衡条件与平衡方程。
难点：
物体系平衡的求解。
6.摩擦
内容要求：
了解滑动摩擦、滚动摩阻、摩擦角的概念；理解自锁现象；掌握考虑摩擦时物体的平衡问题。
重点：
考虑摩擦时物体的平衡问题。
难点：
摩擦角和自锁现象。
7.点的运动学
内容要求：
了解位移、速度、加速度分别用矢量法、直角坐标法、自然法的表示方法；熟悉三种不同的表示法下位移、速度及加速度之间的关系式。
重点：
位移、速度、加速度之间的关系。
难点：
选择合适的坐标系确定点的运动方程。
8.刚体的简单运动
内容要求：
熟悉刚体平行移动和定轴转动的概念及刚体作相应运动时其上各点的速度、加速度的分布规律；理解轮系传动比与齿轮半径及齿轮数之间的关系；区别带传动与齿轮传动；熟悉矢量表示角速度和角加速度以及矢积表示点的速度和加速度。
重点：
正确判断刚体的运动形式。
难点：
转动刚体上各点的速度和加速度的计算。
9.点的合成运动
内容要求：
理解相对运动（速度、加速度）、牵连运动（速度、加速度）、绝对运动（速度、加速度）的概念；正确确定动点、动系；掌握点的速度、加速度合成定理的应用。
重点：
点的速度、加速度合成定理的应用。
难点：
加速度合成定理的应用。
10.刚体的平面运动
内容要求：
理解刚体平面运动的概念及运动的分解；掌握平面图形内各点速度、加速度的基点法；熟悉确定瞬心的各种方法；掌握平面图形内各点速度的瞬心法；熟练运用运动学的各种方法计算点的速度、加速度。
重点：
用基点法和瞬心法求点的速度；基点法求点的加速度。
难点：
基点法求点的加速度。
11.质点动力学的基本方程
内容要求：
熟悉动力学的基本定律；学会用质点的运动微分方程解决两类基本问题。
重点：
质点运动微分方程的应用。
难点：
用质点运动微分方程解决第二类问题。
12.动量定理
内容要求：
熟悉动量与冲量的概念；掌握动量定理的积分形式，微分形式及投影形式的应用；理解动量守恒定律；掌握质心运动定理与质心守恒定律的应用。
重点：
动量定理、质心运动定理的运用。
难点：
灵活运用各定理。
13.动量矩定理
内容要求：
熟悉质点或质点系的动量矩，刚体绕定轴转动的微分方程，刚体对轴的转动惯量；掌握动量矩定理的及动量矩守恒定律，质点系相对于质心的动量矩定理，刚体的平面运动的微分方程。
重点：
动量矩定理的应用，刚体平面运动微分方程的应用。
难点：
质点系相对于质心的动量矩定理。
14.动能定理
内容要求：
了解功、功率、势能、势力场、机械效率的定义及几种常见力做功的特点；熟悉质点和质点系的动能，功率方程；掌握动能定理，功率方程，机械能守恒定律的应用；灵活应用各定理解决动力学问题。
重点：
几种常见力做功；动能定理的应用。
难点：
灵活运用各定理解决动力学问题。
15.达朗贝尔原理（动静法）
内容要求：
掌握质点与质点系的达朗贝尔原理；熟悉刚体作不同运动时惯性力系的简化结果；理解消除绕定轴转动刚体的轴承动约束力的方法，动平衡、静平衡的概念。
重点：
质点系的达朗贝尔原理；刚体作不同运动时惯性力系的简化结果。
难点：
理解消除绕定轴转动刚体的轴承动约束力的方法。
四、学时分配
本课程计划56学时，其中讲课56学时。
课程主要内容和学时分配见课程学时分配表。
课程学时分配表
讲课
习题课
讨论课
实验
其他
合计
绪论
1
1
静力学的基本概念和物体的受力分折
5
5
平面汇交力系与平面力偶系
2
2
平面任意力系
6
6
空间力系
4
4
摩擦
2
2
点的运动学
2
2
刚体的简单运动
2
2
点的合成运动
4
4
刚体的平面运动
4
4
质点动力学的基本方程
2
2
动量定理
4
4
动量矩定理
6
6
动能定理
8
8
达朗贝尔原理
4
4
合计
56
56
五、教学方法与手段
本课程教学内容的选取应注意三个方面，一是精选内容以减少与己学课程《大学物理》的重叠现象；二是采用分层次和模块式的课程结构，授课内容安排由广而深，由易到难；三是新增目前工程上常用的新型材料的力学性能分析，与时代保持同步。
改革原有考试制度，使一成不变的闭卷式考试多样化。
充分利用学校先进教学设备，开展形式多样化、生动、趣味化的教学方法。
研制或引进课程的多媒体教学软件，采用多媒体课程教学。
六、考核方式与要求
课程考核内容为本大纲规定内容，期末考试方式为闭卷考试。
课程总评成绩=30%平时成绩+70%期末考试卷面成绩。
平时成绩由课外作业成绩（占20%）和考勤（占10%）组成。
七、推荐教材及教学参考书
教材：
《理论力学》，哈尔滨工业大学理论力学教研室编著，高等教育出版社，2002。
参考书：
《理论力学导教•导学•导考》，蔡泰信编著，西北工业大学出版社，2002。
《理论力学习题解答》，陈明等编著，哈尔滨工业大学出版社，1998。
《理论力学题解》，肖锡武等编著，华中科技大学出版社，2002。
大纲制定人：
大纲审定人：
教研室主任：
系（部）主任：
制定日期：
2013年ⅹ月ⅹ日
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