理論力學(xué)教學(xué)大綱(土木工程專業(yè)2014年)

1、理論力學(xué)課程教學(xué)大綱課程英文名稱：Theoretical Mechanics課程代碼：110000102課程性質(zhì)：學(xué)科基礎(chǔ)課適用專業(yè)：土木工程專業(yè)總學(xué)時數(shù)：48 其中 講課學(xué)時：48 實驗學(xué)時：0 總學(xué)分?jǐn)?shù)：3編寫人：胡瑋軍 審定人：袁文華一、 課程簡介(一) 課程教學(xué)目的與任務(wù)：理論力學(xué)是一門理論性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課。它是工科專業(yè)的主干課程，并在許多工程技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。本課程的任務(wù)是掌握運用質(zhì)點、質(zhì)點系和剛體模型研究機械運動的基本概念、基本理論和基本方法，為學(xué)習(xí)有關(guān)后續(xù)課程如材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)等的學(xué)習(xí)打好必要的基礎(chǔ)，學(xué)會應(yīng)用理論力學(xué)的理論和方法分析、解決一些簡單的工程實際問

2、題，培養(yǎng)抽象化能力、邏輯思維能力和創(chuàng)新能力。(二) 課程教學(xué)的總體要求靜力學(xué)：1重點掌握物體和物體系統(tǒng)的受力分析; 各種類型力系的簡化方法和簡化結(jié)果，能熟練地計算主矢和主矩;各種類型的平衡條件和平衡方程，求解單個物體和簡單物體系統(tǒng)的平衡問題。2掌握力、力矩和力偶等基本概念及其性質(zhì)，能熟練地計算力的投影、力對點的矩和力對軸的矩; 計算物體重心各種方法.3了解滑動摩擦的概念和摩擦力的特征，自鎖的條件，考慮滑動摩擦?xí)r簡單物體系統(tǒng)的平衡問題以及滾動摩阻的概念。運動學(xué)：1重點掌握:描述點的運動的矢量法，直角坐標(biāo)法和自然坐標(biāo)法，會求點的運動軌跡，并能熟練地求解與點的速度和加速度有關(guān)的問題; 剛體平動和定軸

3、轉(zhuǎn)動的特征,能熟練的求解與定軸轉(zhuǎn)動剛體的角速度、角加速度以及剛體內(nèi)各點的速度和加速度有關(guān)的問題; 點速度合成定理和牽連運動為平動時的加速度合成定理及其應(yīng)用；剛體平面運動的特征,能熟練應(yīng)用基點法、瞬心法和速度投影法求解有關(guān)速度的問題。能熟練應(yīng)用基點法求解有關(guān)加速度的問題。對常見的平面機構(gòu)能熟練地進行速度和加速度分析。2掌握牽連運動為定軸轉(zhuǎn)動時的加速度合成定理及其應(yīng)用。3了解角速度、角加速度及剛體內(nèi)各點速度和加速度的矢量表示法。動力學(xué)：1重點掌握:計算動力學(xué)中各基本物理量（動量、動量矩、動能、沖量、功、勢能等）;動力學(xué)普遍定理（包括動量定理、質(zhì)心運動定理、對固定點和質(zhì)心的動量矩定理、功能定理）及相

4、應(yīng)的守恒定理，能熟練選擇和綜合應(yīng)用這些定理求解質(zhì)點、質(zhì)點系的動力學(xué)問題.2掌握質(zhì)點的運動微分方程建立;剛體轉(zhuǎn)動慣量的計算；剛體定軸轉(zhuǎn)動和平面運動的微分方程求解有關(guān)的問題(三) 課程的基本內(nèi)容本課程得主要內(nèi)容為：力的基本性質(zhì)，物體的受力分析與受力圖及各種力系的簡化與平衡；點的運動、剛體基本運動描述方法，平動及定軸轉(zhuǎn)動參考系下點的運動的合成，剛體平面運動的運動學(xué)方程、速度和加速度分析方法；動力學(xué)中各基本物理量（動量、動量矩、動能、沖量、功、勢能等）;動力學(xué)普遍定理（包括動量定理、質(zhì)心運動定理、對固定點和質(zhì)心的動量矩定理、功能定理）及相應(yīng)的守恒定理。(四) 先學(xué)課程及后續(xù)課程先學(xué)課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)

5、物理；后續(xù)課程：材料力學(xué)、彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)。二、 課程教學(xué)總體安排（一）學(xué)時分配建議表學(xué)時分配建議表課程內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)時分配講課習(xí)題課實驗設(shè)計緒論2靜力學(xué)基本公理及受力分析4力系的簡化6力系的平衡原理42摩擦2物體運動的直接描述4物體運動的間接描述82質(zhì)點動力學(xué)的基本方程2動力學(xué)普遍定理102合計（學(xué)時）426（二）推薦教材及參考書目1、教材工程力學(xué)（）第一版，王海容主編，中國水利水電出版社，2011年.2、參考書目1哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編.理論力學(xué)（）.高教出版社.第7版.2009年2 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)學(xué)習(xí)輔導(dǎo). 高教出版社.2003年3同濟大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)教

6、學(xué)研究部編理論力學(xué)同濟大學(xué)出版社2005年（三）課程考核方式1、考核方式 本課程為閉卷考試2、成績構(gòu)成 最終成績構(gòu)成：平時考核成績占總成績的20%，末考試成績占總成績的80三、 課程教學(xué)內(nèi)容及基本要求（一）緒論（2課時）1、教學(xué)目的通過本講的學(xué)習(xí),使學(xué)生明白工程力學(xué)的任務(wù)和基本內(nèi)容；工程力學(xué)的重要性和將工程實際問題抽象成力學(xué)模型的方法.（二）第一章 靜力學(xué)公理與物體的受力分析（4課時）1、教學(xué)目的通過本章的學(xué)習(xí),使學(xué)生深入理解力、剛體、平衡等重要概念；靜力學(xué)公理是靜力學(xué)的理論基礎(chǔ);了解物體的受力分析、物體的受力圖的概念;能正確地對單個物體與物體系進行受力分析。2、教學(xué)重點與難點（1）教學(xué)重點：

7、靜力學(xué)公理；約束的概念；常見約束的特征及約束反力的畫法；單個物體及物體系的受力分析。（2）教學(xué)難點：靜力學(xué)公理的兩個推論；約束的概念；物體系的受力分析。3、教學(xué)方法：課堂講授。4、教學(xué)主要內(nèi)容靜力學(xué)的研究對象和基本概念；靜力學(xué)公理；約束的基本類型與約束反力；物體的受力分析與受力圖；5、教學(xué)要求熟練掌握靜力學(xué)公理；了解物體的受力分析、物體的受力圖的概念.深入理解約束、約束力等重要概念；掌握光滑表面接觸約束、柔性體約束、光滑鉸鏈約束等常見約束的特征；，能正確地對單個物體與物體系進行受力分析6、學(xué)生練習(xí) 46道題（三）第二章 力系的簡化（6 學(xué)時）1、教學(xué)目的通過本章的學(xué)習(xí),使學(xué)生對于力的投影、力偶

8、、力矩和力偶矩的概念有清晰的理解，并能熟練的計算；熟練掌握力矩和力偶的基本性質(zhì)；掌握平面基本力系的合成方法，掌握平面任意力系向一點簡化的方法；掌握重心的計算方法2、教學(xué)重點與難點（1）教學(xué)重點：力在坐標(biāo)軸上的投影，力對點之矩的計算，平面力偶性質(zhì)和力偶等效條件；平面任意力系向作用面內(nèi)任一點的簡化；重心的計算方法（2）教學(xué)難點：平面任意力系向作用面內(nèi)任一點的簡化；重心的計算方法。3、教學(xué)方法：課堂講授。4、教學(xué)主要內(nèi)容力的投影、力偶、力矩和力偶矩的概念、性質(zhì)和計算。平面基本力系的合成方法；重心的計算方法5、教學(xué)要求要求學(xué)生對于力的投影、力偶、力矩和力偶矩的概念有清晰的理解，能正確地將力沿坐標(biāo)軸分解

9、和求力在坐標(biāo)軸上的投影，了解投影合力投影定理，并能熟練的計算；熟練掌握力矩和力偶的基本性質(zhì)；掌握平面力偶的性質(zhì)和平面力偶的等效條件、平面力偶系的合成方法，能熟練掌握平面任意力系向一點簡化的方法，求主矢和主矩；掌握重心的計算方法6、學(xué)生練習(xí) 68道題（四）第三章 力系的平衡原理（講課6學(xué)時，習(xí)題2課時）1、教學(xué)目的通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟知平面任意力系簡化的結(jié)果、平衡方程的形式。了解靜定和超靜定問題，能夠熟練分析和處理單個物體的平衡問題及物體系統(tǒng)的平衡問題2、教學(xué)重點與難點（1）教學(xué)重點：平面任意力系平衡方程的形式和運用（2）教學(xué)難點：主矢和主矩的概念；空間力系平衡的解析條件和平衡方程的運用3、

10、教學(xué)方法：課堂講授。4、教學(xué)主要內(nèi)容靜定與靜不定問題，各種力系平衡方程的形式和運用，物體系的平衡問題。5、教學(xué)要求使學(xué)生熟知平衡方程的形式。了解靜定和超靜定問題的判別方法；深入理解平面任意力系的平衡條件及平衡方程的三種形式；能夠熟練解決平面任意力系的平衡問題及物體系統(tǒng)的平衡問題。6、學(xué)生練習(xí) 610道題（五）第四章 摩擦（2 學(xué)時）1、教學(xué)目的能區(qū)分滑動摩擦力與極限滑動摩擦力。理解摩擦角的概念和自鎖現(xiàn)象；對滑動摩擦定律有清晰的理解。能用摩擦角解物體的平衡問題（幾何法）。能熟練解決考慮摩擦力時物體的平衡問題,平衡的臨界狀態(tài)和平衡范圍。2、教學(xué)重點與難點重點：（1）教學(xué)重點：平衡的臨界狀態(tài)和平衡范

11、圍，自鎖的條件及應(yīng)用。（2）教學(xué)難點：用摩擦角解物體、物體系的平衡問題。3、教學(xué)方法：課堂講授。4、教學(xué)主要內(nèi)容滑動摩擦、摩擦系數(shù)、摩擦角、滑動摩擦定律；考慮滑動摩擦?xí)r物體的平衡問題；5、教學(xué)要求能區(qū)分滑動摩擦力與極限滑動摩擦力，理解平衡的臨界狀態(tài)和平衡范圍，能熟練解決考慮摩擦力時物體的平衡問題,。理解摩擦角的概念和自鎖現(xiàn)象；對滑動摩擦定律有清晰的理解。能用摩擦角解物體的平衡問題（幾何法）。了解滾動摩阻的概念。6、學(xué)生練習(xí) 34道題（六）第五章 物體運動的直接描述（4 學(xué)時）1、教學(xué)目的通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能用矢量法、直角坐標(biāo)法、自然法對點的運動進行描述。明確剛體平動和剛體定軸轉(zhuǎn)動的特征。能

12、正確地判斷作平動的剛體和定軸轉(zhuǎn)動的剛體。2、教學(xué)重點與難點（1）教學(xué)重點：點的曲線運動的直角坐標(biāo)法，點的運動方程、點的速度和加速度在直角坐標(biāo)軸上的投影;點的曲線運動的自然法，點沿已知軌跡的運動方程，點的切向加速度和法向加速度。剛體平動及其運動特征，剛體的定軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方程、角速度和角加速度定軸轉(zhuǎn)動剛體上任一點的速度和加速度。（2）教學(xué)難點：矢量求導(dǎo)及自然軸系的概念。3、教學(xué)方法：課堂講授。4、教學(xué)主要內(nèi)容點的運動方程；剛體平動及其運動特征；剛體的定軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方程、角速度和角加速度；定軸轉(zhuǎn)動剛體上任一點的速度和加速度。5、教學(xué)要求學(xué)生能熟練的應(yīng)用直角坐標(biāo)法建立點的運動方程，求軌跡、速度和加速度

13、；能熟練地應(yīng)用自然法求點在平面上作曲線運動時的運動方程、速度和加速度，正確理解切向加速度和法向加速度的物理意義。明確剛體平動和剛體定軸轉(zhuǎn)動的特征。能正確地判斷作平動的剛體和定軸轉(zhuǎn)動的剛體。對剛體定軸轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)動方程、角速度和角加速度及它們之間的關(guān)系要有清晰的理解。能熟練地計算定軸轉(zhuǎn)動剛體上任一點的速度和加速度。6、學(xué)生練習(xí) 34道題（七）第六章 物體運動的間接描述（講課8學(xué)時，習(xí)題2課時）1、教學(xué)目的通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)會用運動合成的方法研究物體的運動；能熟練地解決做平面運動剛體上點的速度和加速度。2、教學(xué)重點與難點（1）教學(xué)重點：運動的合成與分解，速度合成定理及其應(yīng)用；加速度合成定理及其

14、應(yīng)用。以運動的分解與合成為出發(fā)點，研究求平面圖形上各點的速度的基點法、速度投影法、速度瞬心法（2）教學(xué)難點：動點、動系的選擇和相對運動的分析。牽連點、牽連速度、牽連加速度的概念；正確理解平面運動分解為隨基點的平動和饒及點的轉(zhuǎn)動時，選基點的意義和相對基點轉(zhuǎn)動的運動特征；求平面圖形上各點的加速度的基點法3、教學(xué)方法：課堂講授。4、教學(xué)主要內(nèi)容剛體的平行移動；剛體的定軸轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動剛體內(nèi)各點的速度和加速度；定軸輪系的傳動比。5、教學(xué)要求學(xué)生能深刻理解三種運動、三種速度和三種加速度的定義，運動的合成與分解以及運動相對性的概念；對具體問題能恰當(dāng)?shù)剡x擇動點、動系和定系，進行運動軌跡、速度分析；會推導(dǎo)速度合成

15、定理，并能熟練地應(yīng)用該定理；明確剛體平面運動的特征；掌握研究平面運動的方法，能熟練地應(yīng)用基點法、速度投影法、速度瞬心法求平面圖形上任一點的速度；會應(yīng)用基點法求平面圖形上任一點的加速度6、學(xué)生練習(xí) 1015道題（八）第七章 質(zhì)點動力學(xué)的基本方程（2 學(xué)時）1、教學(xué)目的通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對質(zhì)點動力學(xué)的基本概念（如慣性、質(zhì)量等）和動力學(xué)基本定律在物理課程的基礎(chǔ)上進一步理解其實質(zhì)。深刻理解力和加速度的關(guān)系。 2、教學(xué)重點與難點（1）教學(xué)重點：建立質(zhì)點運動微分方程。（2）教學(xué)難點：對質(zhì)點微分方程進行變量變換后再積分的方法。3、教學(xué)方法：課堂講授。4、教學(xué)主要內(nèi)容動力學(xué)基本定律；質(zhì)點運動微分方程。5、

16、教學(xué)要求能正確地建立質(zhì)點的運動微分方程。掌握兩類基本問題的解法。6、學(xué)生練習(xí) 23道題（九）第八章 動力學(xué)普遍定理（講課10學(xué)時，習(xí)題2課時）1、教學(xué)目的通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解動力學(xué)中各基本物理量（動量、動量矩、動能、沖量、功、勢能等）;動力學(xué)普遍定理（包括動量定理、質(zhì)心運動定理、對固定點和質(zhì)心的動量矩定理、動能定理）及相應(yīng)的守恒定理，能熟練選擇和綜合應(yīng)用這些定理求解質(zhì)點、質(zhì)點系的動力學(xué)問題.2、教學(xué)重點與難點（1）教學(xué)重點：質(zhì)點系動量定理；質(zhì)心運動定理；質(zhì)點系的動量矩；質(zhì)點系的動量矩定理；剛體繞定軸轉(zhuǎn)動微分方程及其應(yīng)用；力的功的計算；動能的計算；動能定理（2）教學(xué)難點：質(zhì)點系綜合應(yīng)用動力學(xué)基本定理。3、教學(xué)方法：課堂講授。4、教學(xué)主要內(nèi)容動量定理；質(zhì)心運動定理；質(zhì)點和質(zhì)點系的動量矩定理；動能定理；普遍定理的綜合應(yīng)用。5、教學(xué)要求學(xué)生對質(zhì)點的動量、質(zhì)心等概念有清晰的理解，能熟練的計算質(zhì)點系的動量，能熟練的應(yīng)用動量定理和質(zhì)心運動定理求解動力學(xué)問題；對對轉(zhuǎn)動慣量和動量矩的概念有清晰的理解；熟練的計算繞定軸轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動慣量及質(zhì)點系的動量矩，熟練的應(yīng)用動量矩定理和剛體繞定軸轉(zhuǎn)動微分方程求解動力學(xué)問題會應(yīng)用剛體平面運動微分方程求解