力学课程.docx

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力学课程

课程名：

理论力学（I） TheoreticalMechanics（I）

　　理论力学主要通过讲解力学的基本概念、定理及其应用，介绍处理力学问题的基本方法。

核心任务是利用牛顿定律和分析力学原理建立质点、质点系和刚体运动的微分方程。

作为理工科学生的基础力学课程，学习理论力学务必达到以下要求：

准确理解基本概念，熟悉基本定理和公式并能灵活应用，学习一些研究力学问题的基本方法。

　　理论力学的课程可以按内容分为运动学、静力学和动力学三部分，也可以按研究方法分为牛顿力学和分析力学两部分。

在《理论力学（I）》中，主要讲述牛顿力学内容，包括：

点的运动学、刚体运动学、复合运动、几何静力学、质点动力学、质点系动力学、刚体动力学。

课程包括基本理论力学实验。

　　先修要求：

微积分、大学物理

　　教材及参考书：

李俊峰、张雄、任革学、高云峰，《理论力学》，清华大学出版社/Springer出版社；高云峰、李俊峰，《理论力学辅导与习题集》，清华大学出版社/Springer出版社。

课程名：

理论力学（II） TheoreticalMechanics（II）

　　理论力学主要通过讲解力学的基本概念、定理及其应用，介绍处理力学问题的基本方法。

核心任务是利用牛顿定律和分析力学原理建立质点、质点系和刚体运动的微分方程。

作为理工科学生的基础力学课程，学习理论力学务必达到以下要求：

准确理解基本概念，熟悉基本定理和公式并能灵活应用，学习一些研究力学问题的基本方法。

　　理论力学的课程可以按内容分为运动学、静力学和动力学三部分，也可以按研究方法分为牛顿力学和分析力学两部分。

在《理论力学（I）》中，主要讲述分析力学内容，包括：

分析力学基本概念、变分原理、拉格朗日方程、哈密顿方程。

　　先修要求：

微积分、大学物理、理论力学（I）

　　教材及参考书：

李俊峰、张雄、任革学、高云峰，《理论力学》，清华大学出版社Springer出版社；高云峰、李俊峰，《理论力学辅导与习题集》，清华大学出版社/Springer出版社；自编补充讲义。

课程名：

材料力学（I） Mechanicsofmaterials（I）

　　本课程将通过课堂教学和实验环节训练，旨在使学生掌握变形体力学分析中最基本的概念、原理和方法及其在工程中的应用，培养学生分析工程中强度、刚度和稳定性问题的能力。

课程的主要内容包括：

杆件的内力分析、应力分析、应力状态分析、位移分析、强度分析与设计、刚度分析与设计、压杆的稳定性分析与设计。

　　本课程是构成诸多后续课程的基础性支撑平台之一，也是众多力学课程中最基础的课程之一。

它并不是以质点和刚体为研究对象，而是首次引入了变形体的概念，并引入了诸如微元体、应力、应变、应变能等贯穿诸后续课程的基本概念。

同时，它还涉及对学生基本研究素质和能力的训练，如：

将具体的研究对象抽象化、理想化，并建立正确的物理模型和数学模型的能力，等。

作为重要的基础性课程，它对学生后续课程的学习、知识结构的完善及科学思维能力的训练影响很大。

　　先修要求：

先修高等数学，大学物理，理论力学。

　　教材及参考书：

《材料力学教程-I》，高教出版社（1996），范钦栅；《EngineeringMechanics》（R.C.Hibbeler,PearsonPrenticeHall）。

课程名：

材料力学（II） Mechanicsofmaterials（II）

　　本课程是材料力学的专题部分。

具体内容包括：

能量原理：

虚位移原理及其在杆件问题中的应用，能量原理：

虚力原理及其在杆件问题中的应用，弯曲与扭转的进一步问题，开口薄壁截面杆件的弹性静力学，屈曲的进一步问题，材料的疲劳与损伤行为，复合材料的材料力学问题，大型综合性、探究性试验与理论分析，等。

　　本课程将采用课堂讲授、研讨、理论与实验相结合的授课方式，要求学生在听课、习题、实验的基础上，完成大型研究报告。

　　先修要求：

先修高等数学，大学物理，理论力学，材料力学（I）。

　　教材及参考书：

《材料力学教程II》，高教出版社（1996），范钦栅；《EngineeringMechanics》（R.C.Hibbeler,PearsonPrenticeHall）

课程名：

流体力学（I） FluidMechanics（I）

　　流体力学作为力学类的主干基础课程，目的是培养学生掌握流体力学的基本概念、原理和方法，为研究和解决复杂的流动问题打下坚实的理论基础。

本课程分为上下两部分讲授：

流体力学（上）总学时为64学时，主要包括流体的基本性质、流体运动学、流体动力学基本原理、理想流体动力学以及气体力学基础；流体力学（下）总学时为32学时，主要包括粘性流体力学基础、边界层理论和湍流基础。

　　先修要求：

高等数学，普通物理，理论力学。

　　教材及参考书：

张兆顺、崔桂香，《流体力学》，清华大学出版社；朱克勤、许春晓，《粘性流体力学》，高等教育出版社；Batchelor,《AnIntroductiontoFluidDynamics》,CambridgeUniversityPress.

课程名：

流体力学（II） FluidMechanics（II）

　　流体力学作为力学类的主干基础课程，目的是培养学生掌握流体力学的基本概念、原理和方法，为研究和解决复杂的流动问题打下坚实的理论基础。

本课程分为上下两部分讲授：

流体力学（上）总学时为64学时，主要包括流体的基本性质、流体运动学、流体动力学基本原理、理想流体动力学以及气体力学基础；流体力学（下）总学时为32学时，主要包括粘性流体力学基础、边界层理论和湍流基础。

　　先修要求：

高等数学，普通物理，理论力学。

　　教材及参考书：

张兆顺、崔桂香，《流体力学》，清华大学出版社；朱克勤、许春晓，《粘性流体力学》，高等教育出版社；Batchelor,《AnIntroductiontoFluidDynamics》,CambridgeUniversityPress.

课程名：

弹性力学（I） TheoryofElasticity（I）

　　本课程系统讲述弹性体的力学理论和求解方法。

在《弹性力学（I）》中，将学习连续介质中应力、应变和位移的基本概念，固体力学的基本理论框架及其张量表示方法，并以弹性力学平面问题为典型析例，分析求解在平面直角坐标系与极坐标系下的典型弹性体的力学问题，讲授相关的典型问题的求解方法。

联系典型的工程构件和结构，学习如何构建力学模型，进行分析求解或利用能量原理求得其近似解答。

并以轴、梁、半平面、圆筒与圆环、梁等典型几何构型为例，展开其求解过程。

联系工程中的强度问题，分析应力集中、材料间断、载荷传递、接触问题和热应力等工程实际中提出的弹性力学问题。

此外，还将讲授弹性力学的位错解及其应用。

　　先修要求：

先修微积分，材料力学。

　　教材及参考书：

陆明万、罗学富，《弹性理论》，清华大学出版社;W.Yang,《LectureonTheoryofElasticity》,2003。

课程名：

弹性力学（II） TheoryofElasticity（II）

　　本课程系统讲述弹性体的力学理论和求解方法。

在《弹性力学（II）》中，将学习三维弹性力学的求解方法、弹性体的各种变分原理、弹性热力学、弹性波基础知识。

本课程是进行典型材料与构件弹性力学分析的基础，也是学习有限元方法、塑性力学的基础，为学生今后进行精细的设计分析和应用数值计算力学软件打下基础。

　　先修要求：

先修微积分，材料力学，数理方程。

　　教材及参考书：

陆明万、罗学富，《弹性理论》，清华大学出版社;W.Yang,《LectureonTheoryofElasticity》,2003。

课程名：

振动力学

　　振动力学是动力学方向的基础理论和实验课。

课程将系统介绍线性振动理论、随机振动、振动测试和非线性振动基础四方面的内容。

线性和非线性振动理论部分主要介绍机械振动中的主要问题和分析方法。

内容包括：

线性和非线性振动问题的描述方法、定性和定量分析方法；近似解法；特征值分析；稳定性分析；多自由度和连续系统振动分析方法等。

随机振动的讲授将与振动测试部分融合，包括模态理论、信号分析、传感器技术、测试基本理论和技术，使其成为现代工程振动测试技术和分析方法的入门篇。

　　本课程内容与《振动理论》（32学时）和《振动量测》（32学时）两门课相当，并涵盖《随机振动与非线性振动》课程的主要内容。

涉及一部分《试验模态分析及其应用》（32学时）的内容。

课程设有6个教学实验。

　　先修要求：

微积分、微分方程、理论力学、材料力学。

　　教材及参考书：

倪振华，《振动力学》，西安交通大学出版社，1989；李德葆、陆秋海，《工程振动试验发现》，清华大学出版社Springer出版社，2004；陈予恕，《非线性振动》，高等教育出版社，2002。

课程名：

计算固体力学 ComputationalMechanicsofsolid

　　本课程也可称为：

有限单元法的理论基础，旨在通过本课程学习和程序训练，掌握有限元法的理论基础，相关数值计算方法和特点，程序的主要结构等。

　　主要内容含盖：

微分方程的等效积分形式及其弱形式，变分原理，加权余量法的Galerkin法。

弹性力学问题有限单元法的一般格式：

位移模式及单元的定义、近似场函数的构造，插值函数及其性质，单元及总体刚度矩阵的性质，边界条件的引入，收敛性的保证及误差的评估等。

单元和插值函数的构造：

一维、二维、三维单元及阶谱单元等。

等参元和数值积分：

单元的规则化映射、等参变化、单元矩阵的变换、雅克比矩阵，等参变换条件及收敛性；数值积分方案及积分精度与积分点的选择。

线性代数与方程组的解：

高斯消去法、带状系数矩阵的直接解法、迭代解法等。

有限单元法应用中的若干实际考虑：

单元疏密过渡，自适应，应力抹平等技术，相应解的展示（后处理）等。

建立有限元计算模型应遵循的一般原则。

　　另外本课程设有有限元分析程序训练包括：

熟悉有限元分析的主体程序结构；利用教学程序（FEATP）完成若干实际算例的计算分析。

　　先修要求：

弹性力学

　　教材及参考书：

《有限单元法》王勖成清华大学出版社；《THEFINITE ELEMENT METHOD》O.C.ZIENKIWICZ；《FiniteElementProcedures》laus-Jurgen Bathe,Prentice-Hall,1995.《ModelisationdesstructuresparElementsFinis》J.-L. BATOZ  G.DHATT

课程名：

计算流体力学 ComputationalFluidDynamics

　　本课以有限差分和有限体积方法为主线，系统地介绍了计算流体力学的基础知识。

包括：

计算流体力学的特点和意义、流体力学基本方程及其分类；发展型偏微分方程有限差分和有限体积方法的基本概念、重要性质和典型算法；贴体网格生成基础；激波的数值计算理论、可压缩流动的典型计算方法；不可压缩流动的数值计算方法初步等。

通过本课程的学习，将使学习者初步具备数值模拟航空航天和工业流体力学问题的编程计算能力。

　　先修要求：

先修流体力学、工程流体力学或者空气动力学。

适用专业：

力学、热物理、飞行器设计、热能等。

　　教材及参考书：

《计算流体力学基础》任玉新、陈海昕，清华大学出版社，2006；傅德熏、马延文，《计算流体力学》，高等教育出版社，2002； 吴子牛，《计算流体力学基本原理》，科学出版社，2002；忻孝康、刘儒勋、蒋伯诚，《计算流体动力学》，国防科技大学出版社，1989；张涵信、沈孟育，《计算流体力学－差分方法的原理和应用》，国防工业出版社，2003。

课程名：

实验力学（I－固体） ExperimentalMechanics–I.Solids

　　实验固体力学是力学方向重要的专业基础课之一。

其教学目的是教授学生基本的力学检测技术和方法，培养学生理论和实践相结合的能力，并通过在实验过程中的观察和动手能力的训练，深刻理解力学概念、原理和过程。

课程的主要内容将围绕基本的力学参数和工程问题，介绍近代实验固体力学中广泛使用的光学测量技术、电阻应变测量技术、传感器测量技术以及实验数据处理与误差分析等。

通过本课程的学习，使学生能了解这些技术和方法的基本原理、基本过程、应用领域和适用范围，能制定初步的实验方案和选择适当的实验方式完成特定问题的测量，并正确地进行数据处理和实验结果分析，为其以后的课程学习和工作中解决实际工程问题打下良好的基础。

　　先修要求：

先修材料力学，普通物理等。

适用于力学、航空航天、机械、水利等学科。

　　教材及参考书：

《现代光测力学》，清华大学讲义，李喜德，2004；《应变电测与传感器》，清华大学出版社，张如一等，1998；《验应力分析》，机械工业出版社，张如一等，1981；《光测力学教程》,同济大学出版社，赵清澄，1996。

课程名：

实验力学（I－流体） ExperimentalMechanics–II.Fluids

　　本课在通过力学相似及模型相似准则、量纲分析、测量误差估计、实验结果处理等课程内容使学生建立起流体力学实验研究基本理论的基础上，讲授了一般流动显示方法、速度压力测量方法、风洞实验方法及目前最先进的流体力学实验研究所用仪器设备的原理及应用。

主要包括：

流动显示技术介绍水流显示和低速气流显示的观察方法及高速气流显示的光学方法等；流动速度及压力的测量介绍各种类型的压力测量仪表（压力计）、压力探针及空间流动参数的测量方法等；动态压力测量部分讲授动态压力测量的基本理论、各种类型压力传感器及其基本工作原理、测量系统的分析方法及其数学模型、动态量测量及动态标定方法等；在风洞及其实验部分介绍风洞类型、组成部分以及测力天平的一般知识等。

流场先进测量方法部分介绍热线风速仪（HWA）的基本原理、热线测量中的校准与修正、热线热膜形式及各种专门量的测量方法等，激光测速仪（LDV）部分介绍LDV的原理与光学布置基本模型、多普勒信号特性、频移原理及实现形式等，粒子图像测速仪（PIV）部分介绍PIV的基本原理、图像的获取和处理方式、参数设定方法等。

　　在课堂学习的同时，学生要完成5~6个教学实验并编写实验报告。

通过本课程的学习，将使学习者初步具备设计及从事流体力学实验研究的能力。

　　先修要求：

先修流体力学或工程流体力学。

适用专业：

力学、热物理、飞行器设计、热能、汽车、环境、化工等。

　　教材及参考书：

陈克城，流体力学实验技术，机械工业出版社；朱仁庆等，实验流体力学，国防工业出版社；徐有恒等，基础流体实验，复旦大学出版社；王铁城，空气动力学实验技术，航空工业出版社；恽起麟，风洞实验，国防工业出版社；总装军训教材编委，流动显示技术，国防工业出版社；（法）埃尔贝著，陈道龙译，压力测量、压力计和传感器，原子能出版社；施文康等，测试技术，上海交通大学出版社；盛森芝等，流速测量技术，北京大学出版社；沈熊，激光多普勒测速技术及应用，清华大学出版社；范洁川等，近代流动显示技术，国防工业出版社

课程名：

热力学原理 PrinciplesofThermodynamics

　　热力学原理是研究热能与其它形式的能量、它们之间的转换以及能量与物质性质间关系的一门基础学科。

这一学科建立在人们共同的经验观测的基础上，由这些观测归纳成热力学基本定律；而从这几个基本定律出发，又可用逻辑推演的方法演绎出这一学科的全部其余定律。

其核心内容是制约能量从一种形式转换为另一种形式的基本定律，而这些定律的推演能给出物质性质与压力、温度、电场、磁场、成分的改变所产生的效应之间的关系。

　　课程内容包括经典热力学定律的基本原理，热力学的一般关系式，热力学原理对可压缩与不可压缩系统的应用，包括纯组分气体与气体混合物、溶液等单元与多元系统的热力学性质和相平衡问题；此外还介绍对弹性系统、界面张力系统、电磁场系统和引力场系统的热力学分析方法。

　　先修要求：

要求先修高等数学、普通物理课程，适合力学、工程热物理、航空宇航工程等专业。

　　教材及参考书：

谢锐生，《热力学原理》，人民教育出版社，1981。

王竹溪，《热力学》（第二版），北京大学出版社，2005。

课程名：

生物学基础

　　生物学是从群体、个体、组织、器官、细胞、分子等多个层面研究和解释生命现象的一门基础学科。

作为一个年轻的、正在蓬勃发展的学科，它在总结大量实验现象和数据的基础上，利用归纳方法，分析出丰富多彩的生命现象之间的内在联系，并通过设计严谨的实验对这些内在联系进行证明，从而成为医学、农学、林业学等多种学科的基础之一。

　　本课程的目标是通过课堂授课让同学了解生物学基本内容（包括：

细胞的结构，力学信号转导通路，基因的表达与调控，干细胞，解剖学等内容），接触生命科学前沿；通过实验环节了解生命科学基本研究手段（包括链式聚合酶反应、免疫组化（染色、荧光）、凝胶电泳技术、western杂交，几种显微镜的使用）。

　　先修要求：

《大学化学》

　　教材及参考书：

1、翟中和，《细胞生物学》，高等教育出版社，2000。

   2、吴庆余，《基础生命科学》，高等教育出版社，2002。

   3、朱大年，《人体解剖生理学》，复旦大学出版社，2002。

 4、BruceAlbertset.al.,MolecularBiologyoftheCell,GarlandScience,5th,2008

清华大学计算机系的课程分为六类课程：

（一）公共课，这部分学分必须超过40学分，具体包括：

（1）思想政治理论课

（2）体育（3）军事理论与技能训练（4）外语6学分

（5）文化素质课（1.历史与文化、2.语言与文学、3.哲学与人生、4.科技与社会、5.当代中国与世界、6.艺术与审美、7.法学、经济与管理、8.科学与技术）

（二）数学与自然科学类，必须超过40学分，具体包括：

一元微积分、多元微积分、高等微积分、几何与代数、随机数学方法、概率论与数理统计

复变函数引论、大学物理、数理方程引、数值分析、离散数学、随机过程、应用随机过程

泛函分析、代数编码理论、初等数论与多项式、应用统计

--------呵呵，很多都没有听过吧？

（三）专业基础课（偏硬件的课程）

工程图学基础、电路原理、电子基础、电子技术实验

（四）专业必修课

C++或者Java程序设计

编译原理

操作系统

计算机网络

数据库原理

软件工程

软件系统设计

（五）限选修课（修够30学分）

微计算机技术

数字系统设计自动化

VLSI设计导论

网络编程与计算技术

通信电路

通信原理课组

网络安全

网格计算

高性能计算前沿技术

模式识别

数字图象处理

多媒体技术基础及应用

计算机图形学基础

计算机实时图形和动画技术

系统仿真与虚拟现实

现代控制技术

信息检索

电子商务平台及核心技术

数据挖掘

机器学习概论

人机交互理论与技术

人工神经网络

信号处理原理

系统分析与控制

媒体计算

形式语言与自动机

分布式数据库系统

算法分析与设计基础

面向对象技术及其应用

软件项目管理

信息检索技术

人工智能导论

高级数据结构

计算机图形学基础

计算机动画的算法与技术

嵌入式系统

（六）任选课（修够4学分）

C++高级编程

单片机和嵌入式系统

数字系统集成化设计与综合

移动通信与卫星通信

遥感原理

图象处理系统

图象压缩

Windows操作系统原理与应用

专业英语

光纤应用技术A

光电子技术及其应用

微电子学概论

付立叶光学

激光与光电子技术实验

信号处理实验与设计

激光光谱

光检测技术

光传感技术

光电子CAD与仿真

量子电子学

非线性光学

真空技术

光通信技术

微电子新器件

微电子系统集成概论

量子信息学引论

语音信号处理

无线信号的光纤传输技术

数字系统集成化设计与综合

微计算机技术

初等数论

网络编程与计算技术

人工智能导论

模式识别

数字图象处理

系统仿真与虚拟现实

现代控制技术

信息检索

电子商务平台及核心技术

数据挖掘

网格计算

高性能计算前沿技术

媒体计算

互联网信息处理

机器人智能控制

电子测量

电力电子系统设计

现代检测技术基础

智能仪表设计

生产系统计划与控制

过程控制

（2）

计算机图象处理与多媒体

现代电子技术

智能控制

过程控制系统

UNIX系统基础

离散时间信号处理

系统的可靠性及容错

电力电子电路的微机控制

非线性控制理论

电子商务概论

虚拟现实技术及其应用

智能优化算法及其应用

网络安全

随机控制

控制专题

现场总线技术及其应用

数字视频基础与应用

嵌入式系统设计与应用

操作系统

多维空间分布系统控制及信号处理杂谈

微电子学概论

专业英语

集成传感器

RF-CMOS电路设计

数/模混合集成电路

分子生物电子学

集成电路测试

纳电子材料

半导体材料与器件的表征和测量

形式语言与自动机

分布式数据库系统

高级数据结构

嵌入式系统