本科《理論力學(xué)》課程教學(xué)大綱

本科《理論力學(xué)》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程名稱中文名稱理論力學(xué)英文名稱ClassicalMechanics教學(xué)目的與重點理論力學(xué)是學(xué)生學(xué)習(xí)的第一門理論與工程相結(jié)合的課程，重點培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、綜合分析和解決問題能力。教學(xué)任務(wù)以牛頓力學(xué)和分析力學(xué)為兩條并行主線，講授理論力學(xué)（包括運動學(xué)、靜力學(xué)、動力學(xué)）的基本概念、基本理論和基本方法，為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定良好的數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)。課程類型□文化素質(zhì)課□公共基礎(chǔ)課□學(xué)科基礎(chǔ)課專業(yè)基礎(chǔ)課□專業(yè)課□其它教學(xué)方式講授為主□實驗/實踐為主□專題討論為主□案例教學(xué)為主□自學(xué)為主□其它授課語言中文□中文＋英文（英文授課>50%）□英文□其他外語教學(xué)方法要求牛頓力學(xué)和分析力學(xué)兩條主線并行貫穿整個教學(xué)過程，重點介紹最有理論力學(xué)課程特點的基礎(chǔ)內(nèi)容，重點講授動力學(xué)內(nèi)容和分析力學(xué)方法。注意從多種不同的角度闡述基本概念、基本理論和基本方法，在進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明和推導(dǎo)的同時，注意引導(dǎo)學(xué)生從形象直觀的物理解釋上深入理解。通過三維動畫、圖片、錄像等素材給學(xué)生以直觀的印象，并加深學(xué)生對基本概念的理解。采用教師講述、課堂討論、課后討論、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等多種手段引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和探索相關(guān)知識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，增強師生互動。學(xué)分學(xué)時學(xué)分4總學(xué)時64+8(實驗)教材及主要參考書中文外文教材李俊峰、張雄主編，《理論力學(xué)》，清華大學(xué)出版社，2010年第2版，2011年第2次印刷主要參考書賈書惠《理論力學(xué)》高等教育出版社；高云峰，李俊峰《理論力學(xué)輔導(dǎo)與習(xí)題集》，清華大學(xué)出版社/Springer出版社。先修要求先修課為微積分和大學(xué)物理適用專業(yè)力學(xué)航天航空工程機(jī)械工程精密儀器汽車工程能源動力工程土木工程水利工程二、課程主要教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)、教學(xué)模塊（章）及其目標(biāo)任務(wù)課程教學(xué)內(nèi)容共分為8章（64個學(xué)時），課外安排4次實驗。緒論：講授理論力學(xué)的性質(zhì)、基本內(nèi)容、基本研究方法，對課程進(jìn)行全面介紹。第1章點的運動學(xué)：講授點相對某一參考系的幾何位置隨時間變化規(guī)律的研究方法。子模塊包括：矢量描述法；直角坐標(biāo)描述法；自然坐標(biāo)描述法；極坐標(biāo)描述法。第2章剛體運動學(xué)：講授描述和研究剛體一般運動的矢量-矩陣描述法，重點介紹剛體定軸轉(zhuǎn)動、定點運動和平面運動的求解方法。子模塊包括：剛體的運動形式；剛體運動的矢量-矩陣描述；剛體平面運動；剛體定點運動。第3章復(fù)合運動：講授點和剛體相對于不同參考系的運動之間的關(guān)系的研究方法。子模塊包括：點的復(fù)合運動；剛體復(fù)合運動。第4章幾何靜力學(xué)：以牛頓力學(xué)為主線，講授靜力學(xué)問題的分析和求解方法，并介紹力系的相關(guān)概念和研究方法。子模塊包括：力系的主矢量與主矩；力系等效與簡化；受力分析與剛體平衡；平面力系的平衡方程；考慮摩擦的平衡問題；剛體系的平衡。第5章分析靜力學(xué)：引入分析力學(xué)的幾個基本概念，在此基礎(chǔ)上以分析力學(xué)為主線，講授靜力學(xué)問題的分析和求解方法。子模塊包括：約束及其分類；虛位移；虛位移原理；廣義坐標(biāo)與廣義力；勢力場中的平衡方程。第6章質(zhì)點動力學(xué)：基于牛頓定律研究質(zhì)點在外力作用下的運動規(guī)律，并講授質(zhì)點相對于非慣性系運動問題的分析。子模塊包括：質(zhì)點運動微分方程；質(zhì)點在非慣性系中的運動；相對地球的運動。第7章質(zhì)點系動力學(xué)：講授基于牛頓定律導(dǎo)出的質(zhì)點系動力學(xué)普遍定理及其應(yīng)用，重點研究剛體定軸轉(zhuǎn)動、剛體平面運動以及碰撞等動力學(xué)問題。子模塊包括：質(zhì)點系動量定理；質(zhì)點系動量矩定理；質(zhì)系動能定理；質(zhì)系普遍定理的綜合應(yīng)用；碰撞。第8章分析動力學(xué)：從達(dá)朗貝爾-拉格朗日原理出發(fā)，推導(dǎo)出第二類拉格朗日方程，并應(yīng)用該方程求解動力學(xué)問題。子模塊包括：達(dá)朗貝爾原理；達(dá)朗貝爾-拉格朗日原理；第二類拉格朗日方程；拉格朗日方程的第一積分。第9章動力學(xué)專題：介紹剛體動力學(xué)、變質(zhì)量系統(tǒng)動力學(xué)等專題內(nèi)容，此部分不作為考試內(nèi)容。子模塊包括：剛體動力學(xué)；變質(zhì)量系統(tǒng)動力學(xué)。為加強學(xué)生對基本概念的深入理解，在課外安