理论力学教学大纲.docx

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理论力学教学大纲

《理论力学》教学大纲

课程名称：

《理论力学》

英文名称：

TheoreticalMechanics

课程性质：

专业必修课程

课程编号：

Ο131004

所属系部：

机电工程学院

周学时：

4学时

总学时：

56学时

学　　分：

3.5学分

教学对象（本课程适合的专业和年级）：

机械设计制造及自动化专升本专业

预备知识：

《工程力学》、《大学物理》等

课程在教学计划中的地位作用：

本课程是为大学工科专科学生而开设的技术基础课。

教学方式：

多媒体课件教学+课堂教学

教学的目的与要求：

理论力学是机械设计制造及其自动化等专业的一门重要的、理论性较强的技术基础课，也是各门力学课程（例如材料力学、机械原理、机械设计等专业课程）的基础，并在许多工程技术领域中有着广泛的运用。

本课程的任务是使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动（包括静力和动力平衡）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，注意培养学生的辩证唯物主义世界观，培养学生的辩证思维能力、抽象化能力、表达能力、计算能力和自学能力。

课程教材：

理论力学（第7版），哈工大理论力学教研室编，高等教育出版社

参考书目：

1.哈尔滨工业大学理论力学教研室，《理论力学学习辅导》，高等教育出版社,2010年

编写日期：

2012年9月制定

课程内容及学时分配：

绪论、引言（1学时）

教学目的：

了解理论力学的研究对象、主要任务、内容和学习方法。

教学重点：

理论力学的研究方法和学习目的。

教学难点：

理论力学的实践运用范围

主要教学方法：

讲授、举例

第一章静力学公理和物体的受力分析（3学时）

教学目的：

理解静力学的基本概念，掌握二力平衡公理，力的平行四边形法则，三力平衡汇交定理，作用力与反作用定律及对物体进行受力分析的方法图。

掌握各种约束类型的约束反力的画法；能熟练准确地画出各种构件的受力图。

教学重点：

第一节静力学公理

第二节约束和约束力

第三节物体受力分析和受力图力学模型和力学简图

教学难点：

受力图

本章基本概念：

静力学

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

第二章平面力系（10学时）

教学目的：

　　掌握各种约束类型的约束反力的画法；能熟练准确地画出各种构件的受力图。

了解平面汇交力系合成的几何法（力多边形法则）；理解力在坐标轴上的投影及平面汇交力系的平衡条件与平衡方程；掌握力矩的概念及性质；掌握力偶系的合成与平衡条件。

　　掌握主矢、主矩的概念。

能够应用力的平移定理把平面任意力系向已知点简化；理解平面力偶系和平面汇交力系的合成结果，得到平面力系简化结果；理解平面任意力系的平衡方程及应用平衡方程解决物体平衡问题的方法。

熟练掌握应用平面任意力系平衡方程求解实际问题的方法步骤。

教学重点：

第一节平面汇交力系

第二节平面力系对点之矩、平面力偶

第三节平面任意力系的简化

第四节平面任意力系的平衡条件和平衡方程

第五节物体系的平衡、静定和超静定问题

第六节平面简单桁架的内力计算

教学难点：

力系的平衡、静定和超静定、内力计算

本章基本概念：

平面主矢、主矩

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

第三章空间力系（6学时）

教学目的：

掌握力在空间坐标轴上的投影和力对轴之矩的计算方法，了解空间力系的简化结果和空间任意力系平衡方程。

教学重点：

第一节空间汇交力系

第二节力对点与轴的矩

第三节空间力偶

第四节空间任意力系向一点的简化、主矢和主矩

第五节空间任意力系平衡方程

教学难点：

力对轴之矩的计算方法

本章基本概念：

空间主矢、主矩

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

第四章摩擦（2学时）

教学目的：

理解滑动摩擦力，滑动摩擦定律，摩擦系数和摩擦角，自锁现象。

掌握考虑摩擦时的平衡问题;了解滚动摩阻的概念。

教学重点：

第一节滑动摩擦

第二节摩擦角和自锁现象

第三节考虑摩擦是物体的平衡问题

教学难点：

摩擦角、摩擦时的平衡问题

本章基本概念：

滑动摩擦、摩擦角、自锁、滚动摩擦

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

第五章点的运动学（2学时）

教学目的：

掌握点的运动方程、速度、加速度的矢量表示；掌握点的速度、加速度、在直角坐标轴上的投影；了解自然轴系；点的速度、加速度在自然轴上的投影。

教学难点：

第一节矢量法

第二节直角坐标法

第三节自然法

本章基本概念：

自然轴系、矢量、运动学

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

第六章刚体的简单运动（4学时）

教学目的：

掌握刚体平动的特点和刚体定轴转动的转动方程；转动刚体内各点的速度和加速度的分析及计算。

教学重点：

刚体的平行移动;刚体绕定轴转动;转动刚体内各点的速度和加速度

教学难点：

刚体定轴转动的转动方程

本章基本概念：

平动、转动

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

第七章点的合成运动（4学时）

教学目的：

理解合成运动的基本概念；掌握动点、动系的选择方法；熟练应用速度合成定理求解合成运动的速度问题。

掌握三种加速度的概念；掌握牵连运动为平动时点的加速度合成定理的应用。

了解科氏加速度的概念和计算方法。

教学重点：

第一节相对运动牵连运动绝对运动

第二节点的速度合成定理

第三节牵连运动为平动时的加速度合成定理

第四节牵连运动为定轴转动时的加速度合成定理科氏加速度

教学难点：

速度合成定理

本章基本概念：

合成运动、动点动系、科氏加速度

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

第八章刚体的平面运动（6学时）

教学目的：

掌握刚体平面运动的特点；理解刚体平面运动的分解；掌握求平面图形任一点速度的基点法和瞬心法，熟练掌握平面运动刚体上各点速度的分析方法（基点法）。

掌握确定某瞬时刚体的速度瞬心的方法；熟练应用速度瞬心法求解平面图形内各点的速度。

掌握平面图形内各点加速度分析的基本方法。

教学重点：

第一节刚体平面运动的概述和运动分解

第二节求平面图形各点速度的基点法

第三节求平面图形各点速度的速度瞬心法

教学难点：

平面图形任一点速度的基点法和瞬心法

本章基本概念：

基点法、瞬心法

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

第九章质点动力学的基本方程（2学时）

教学目的：

掌握质点动力学基本定律。

熟练应用质点运动微分方程解题。

熟练掌握质点动力学第一类问题以及质点动力学第二类问题的解法。

教学重点：

动力学的基本定律质点的运动微分运动方程

教学难点：

质点运动微分方程

本章基本概念：

质点、动力学

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

第十章动量定理（2学时）

教学目的：

理解动量、冲量的概念，掌握动量定理和质心运动定理的内容及应用条件。

教学重点：

动量与冲量动量定理质心运动定理

教学难点：

动量定理及其运用

本章基本概念：

动量、冲量

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

第十一章动量矩定理（4学时）

教学目的：

理解动量矩和转动惯量的概念，熟练掌握动量矩定理的内容及应用条件。

熟练掌握刚体绕定轴转动定律。

教学重点：

第一节质点和质点系的动量矩

第二节动量矩定理

第三节刚体绕定轴的转动微分方程

第四节刚体对轴的转动惯量

第五节质点系相对于质心的动量矩定理

第六节刚体的平面运动微分方程

教学难点：

转动惯量、动量矩定理

本章基本概念：

动量矩、转动惯量

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

第十二章动能定理（6学时）

教学目的：

理解力的功、质点和质点系的动能；掌握动能定理；了解势力场和势能。

掌握机械能守恒定理；掌握普遍基本定理的综合应用。

教学重点：

力的功质点和质点系动能动能定理势力场、势能、机械能守恒定律

教学难点：

动能定理、能量守恒、普遍定理

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

第十三章达朗贝尔原理（3学时）

教学目的：

理解惯性力的概念。

掌握质点和质点系达朗贝尔原理；掌握刚体惯性力系的简化结果及应用；了解绕定轴转动刚体的轴承动反力。

教学重点：

第一节惯性力、质点的达朗贝尔原理

第二节质点系的达朗贝尔原理

第三节刚体惯性力系的简化

第四节绕定轴转动刚体的轴承动约束力

教学难点：

惯性力、质点系的达朗贝尔原理

本章基本概念：

惯性力

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

第十四章虚位移原理（1学时）

教学目的：

理解虚功和虚位移的概念。

掌握虚位移原理的基本方法；了解虚位移原理的工程运用。

教学重点：

第一节约束.虚位移.虚功

第二节虚位移原理

教学难点：

虚位移、虚功、虚位移原理

本章基本概念：

虚功、虚位移

主要教学方法：

讲授、实践例证、课后习题

补充说明：

1．本课程的特点是理论性强，与实践相结合不多，且各部门不可各自独立，内容较多，因此，其教学方式应注重贯彻少而精原则，不强调面面具到，知识点要浅些，宽广度应适宜。

课堂教学时注意讲清推导计算的基本思想与原理，计算公式作详细推导。

2．考虑到教师和学生的具体情况不同，有些教学内容及其讲授次序和教学方法可由教师灵活掌握，部分课程内容可安排学生自学。

3．习题课

每一章教学完成后，各安排一次习题课，共二次，每次1学时。

习题课内容可选择教材或参考书上典型习题作解题分析。

习题课可单独设课，也可根据需要穿插到理论教学中讲解，由任课教师灵活掌握。

教学计划简表

周次

月日

教学内容

（章节）

课堂作业

（练习、讨论、测验）

第一周

从9.2到9.8

绪论、引言

§1.1静力学公理

§1.2约束和约束力

§1.3物体的受力分析和受力图力学模型和力学简图

第二周

从9.9到9.15

§2.1平面汇交力系

§2.2平面力对点之矩平面力偶

§2.3平面任意力系的简化

第三周

从9.16到9.22

§2.3平面任意力系的简化

§2.4平面任意力系的平衡条件和平衡方程

§2.5物体系的平衡静定和超静定问题

第四周

从9.23到9.29

§2.6平面简单桁架的内力计算

§3.1空间汇交力系

§3.2力对点之矩和力对轴的矩

§3.3空间力偶

第五周

从9.30到10.6

放假

第六周

从10.7到10.13

§3.4空间任意力系向一点的简化主矢和主矩

§3.5空间任意力系的平衡方

§3.5空间任意力系的平衡方程

§3.6重心

第七周

从10.14到10.20

§4.1滑动摩擦§4.2摩擦角和自锁现象

§4.3考虑摩擦时物体的平衡问题

§4.4滚动摩阻的概念

§5.1矢量法§5.2直角坐标法§5.3自然法

第八周

从10.21到10.27

§6.1刚体的平行移动

§6.2刚体绕定轴的转动

§6.3转动刚体内各点的速度和加速度

§6.4轮系的传动比

§6.5以矢量和矢积表示角速度和角加速度

第九周

从10.28到11.3

§7.1相对运动牵连运动绝对运动

§7.2点的速度合成定理

§7.3牵连运动是平移时的加速度合成定理

§7.4牵连运动是定轴转动时的加速度合成定理科氏加速度

第十周

从11.4到11.10

§8.1刚体平面运动概述和运动分解

§8.2求平面图形内各点速度的基点法

§8.3求平面图形内各点速度的瞬心法

教学计划简表

周次

月日

教学内容

（章节）

课堂作业

（练习、讨论、测验）

第十一周

从11.11到11.17

§8.4用基点法求平面图形内各点的加速度

§8.5运动学综合应用举例

动力学引言§9.1动力学的基本定律

§9.2质点的运动微分方程

第十二周

从11.18到11.24

§10.1动量与冲量

§10.2动量定理

§10.3质心运动定理

§11.1质点和质点系的动量矩

第十三周

从11.25到12.1

§11.2动量矩定理

§11.3刚体绕定轴转动的微分方程

§11.4刚体对轴的转动惯量

§11.5质点系相对于质点的动量矩定理

§11.6刚体的平面运动微分方程

第十四周

从12.2到12.8

§12.1力的功

§12.2质点和质点系的动能

§12.3动能定理

§12.4功率功率方程机械效率

第十五周

从12.9到12.15

§12.5势力场势能机械能守恒定律

§12.6普遍定理的综合应用举例

§13.1惯性力质点的达朗贝尔原理

第十六周

从12.16到12.22

§13.2质点系的达朗贝尔原理

§13.3刚体惯性力系的简化

§13.4绕定轴转动刚体的轴承约束力

§14.1约束虚位移虚功

§14.2虚位移原理

第十七周

从12.23到12.29

总结复习

第十八周

从12.30到1.5

复习

第十九周

从1.6到1.12

考试

第二十周

从1.13到1.19

考试

2012-2013年度理论力学课程专升本考试大纲

一、课程教学目的

理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学，因此是工科大学生重要的技术基础课。

通过本课程学习应使学生掌握经典力学的基本理论和基本方法，并善于应用这些理论和方法解决工程实际问题，同时为后续课程打下坚实的基础。

二、教学内容和基本要求

静力学

静力学公理，约束，约束力，物体受力分析和受力图。

汇交力系的合成与平衡，力对点的矩，力对轴的矩，力偶及其特性，力偶系的合成与平衡。

力的平移定理，力系向一点简化，主矢与主矩，力系简化结果分析，力系的平衡条件，平衡方程，特殊力系的平衡方程，平面任意力系的平衡方程，平面物体系的平衡问题，静定和超静定的概念，平面简单桁架的内力计算，重心。

滑动摩擦，摩擦力，静摩擦定律，考虑摩擦时物体的平衡问题，摩擦角与自锁概念，滚动摩阻。

运动学

点的运动方程、速度、加速度的矢量表示法，直角坐标系内点的运动方程、速度和加速度，自然轴系内点的速度、切向和法向加速度。

刚体的平移运动、刚体绕定轴转动的角速度和角加速度，定轴转动刚体上任一点的速度和加速度，角速度和角加速度的矢量表示，定轴转动刚体上任一点的速度和加速度的矢积表示，轮系传动比。

点的相对运动、绝对运动和牵连运动，点的速度合成定理，牵连运动是平移与转动时点的加速度合成定理，科氏加速度。

平面运动分解为平移与转动，平面运动刚体的角速度，基点法求点的速度和加速度，投影法求点的速度，速度瞬心，瞬心法求点的速度，运动学综合练习。

动力学

动力学基本定律，质点运动微分方程，两类基本问题，质点相对运动的基本方程，牵连惯性力与科氏惯性力。

质点与质点系的动量、冲量、动量定理、动量守恒，质心运动定理，质心运动守恒。

质点对点和对轴的动量矩、质点系的动量矩、动量矩定理、动量矩守恒、刚体绕定轴转动微分方程、转动惯量，质点系相对于质心的动量矩定理，刚体平面运动微分方程。

力的功，动能，动能定理，功率，功率方程，机械效率，势力场，势能，机械能守恒定律，动力学普遍定理的综合运用。

惯性力、达朗贝尔原理、质点系惯性力的简化、刚体惯性力系简化的特例、绕定轴转动刚体的动约束力、惯性积、惯性主轴、定轴转动刚体的动平衡条件。

约束条件，虚位移，虚功，虚位移原理，自由度，广义坐标，广义力，动力学普遍方程，拉格朗日方程其应用。