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发表于 2007-6-4 19:18:15 |只看该作者 |正序浏览
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郑大工程力学系《理论力学》课程教学大纲

课程编号:062005
课程名称:理论力学
英文名称:Theoretical Mechanics
课程类型:必修课、专业基础课
总 学 时:80              讲课学时:80           实验学时:0
学  分:5
适用对象:工程力学专业、安全工程专业
先修课程:高等数学、大学物理、工程制图
一、课程性质、目的和任务
理论力学是一门理论性较强的技术基础课,是各门力学的基础,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)的基本规律和研究方法,为学习有关的后继课程打好必要的基础,并为将来学习和掌握新的科学技术创造条件;使学生初步学会应用理论力学的理论和方法分析、解决一些简单的工程实际问题;结合本课程的特点,培养学生的辩证唯物主义世界观、培养学生的能力。
二、教学基本要求
要求学生对质点、质点系和刚体的机械运动(包括平衡)的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;
能较熟练和较灵活地应用矢量方法和解析方法求解各类典型问题;
在学习中培养各种能力,即:逻辑思维能力(包括推理、分析、判断等能力),抽象化能力(包括将简单实际问题抽象成为力学模型,进行适当数学描述,应用力学理论求解),自学能力、表达能力(包括用文字和图像)以及数字计算能力。
三、教学内容及要求
(一)绪论
了解理论力学的研究对象、研究内容及其在工程技术中的作用。理论力学的学习目的和研究方法。
(二)静力学
重点:物体的受力分析和分离体法画受力图;平面一般力系的平衡。
难点:物体的受力分析和分离体法画受力图;空间力系的平衡。
1.静力学公理和物体的受力分析
掌握静力学的研究对象;刚体、力和平衡的概念;静力学公理;约束和约束反力,约束的基本类型;物体的受力分析和分离体法受力图。
2.平面汇交力系与平面力偶系
掌握力在轴上的投影,合力投影定理;了解平面汇交力系合成与平衡的解析法,掌握平面汇交力系合成与平衡的解析法、平衡方程;掌握平面力对点之矩的概念与计算;力偶和力偶矩、平面内力偶的等效条件,力偶的性质;平面力偶系的合成和平衡方程。
3.平面任意力系
理解力线平移定理;平面任意力系向作用面内一点简化,力系的主矢和主矩;平面任意力系简化结果的分析,合力矩定理,分布荷载与固定端约束;掌握平面任意力系的平衡条件,平衡方程的各种形式;理解平面平行力系的平衡方程。掌握物体系的平衡问题,了解静定和静不定问题概念;理解平面简单桁架计算的基本假设,掌握桁架杆件内力分析的节点法与截面法,节点法与截面法的联合使用。
4.空间力系
掌握空间力在轴上的投影;了解空间汇交力系合成的解析法、平衡的解析条件和平衡方程。掌握空间力对点的矩与对轴的矩,了解力对点的矩与力对通过该点的轴的矩的关系。了解空间力偶矩矢、空间力偶的等效条件;了解空间力偶系的合成、平衡条件和平衡方程。了解空间任意力系向一点简化的主矢和主矩、空间任意力系简化结果的分析;掌握空间任意力系的平衡方程;了解空间平行力系平衡方程;掌握空间约束的类型。了解平行力系中心的坐标公式、重心与形心的概念;掌握确定重心位置的方法。
5.摩擦
了解摩擦现象;掌握滑动摩擦定律,摩擦系数与摩擦角,了解自锁现象;掌握考虑摩擦时物体的平衡问题;了解滚动摩阻和滚阻力偶的概念。
(三)运动学
重点:点的合成运动和刚体的平面运动。
难点:各种加速度的分析与计算。
6.点的运动学
了解运动学的研究对象;运动与静止的相对性;参考坐标系;确定点运动的矢量法、直角坐标法和自然法(弧坐标法)。
7.刚体的简单运动
掌握刚体平动的特征;了解刚体绕定轴转动的转动方程,掌握角速度与角加速度的计算,转动刚体内各点的速度与加速度的计算;了解轮系的传动比;了解以矢量表示角速度和角加速度,以矢性积表示点的速度和加速度。
8.点的合成运动
理解动点、动参考系与静参考系的概念;理解相对、绝对与牵连运动,相对轨迹与绝对轨迹,相对、绝对和牵连速度和加速度;掌握点的速度合成定理和加速度合成定理;理解科氏加速度。
9.刚体的平面运动
了解刚体的平面运动的简化、平面运动方程、平面运动的分解;掌握求平面图形内各点速度的基点法、速度投影法和瞬心法;了解平面图形内各点的速度分布;掌握用基点法求平面图形内各点的加速度。
运动学综合应用问题。
(四)动力学
重点与难点:动力学三大定理的综合应用。
10.质点动力学基本方程
了解动力学的研究对象;掌握动力学基本定律及其应用,了解惯性、质量和惯性坐标系等概念。
11.动量定理
理解质点的动量、力的冲量、质量中心等概念;掌握动量定理、动量守恒、质心运动定理、质心运动守恒等;了解流体的动压力。
12.动量矩定理
理解动量矩、转动惯量、回转半径、平行轴定理等概念;掌握动量矩定理、动量矩守恒、刚体定轴转动微分方程、相对于质心的动量矩定理和刚体平面运动微分方程。
13.动能定理
掌握各种力的功的计算和平动刚体、定轴转动刚体和平面运动刚体动能的计算。掌握动能定理和功率方程的应用;了解势力场的概念、势能、机械能守恒定律。
动力学普遍定理的综合应用。
(五)理论力学专题
14.非惯性系中的质点动力学
掌握质点在非惯性系中的动力学方程和动能定理。
15.碰撞
掌握碰撞的分类、碰撞问题的简化过程,碰撞过程的基本定理、恢复系数;刚体的碰撞、撞击中心。
16.刚体绕定点运动、自由刚体运动、刚体运动的合成
掌握刚体绕定点运动、自由刚体运动、刚体运动的合成;了解陀螺仪近似理论。
17.变质量动力学
掌握变质量质点的运动微分方程和质量质点的动力学普遍定理。
四、实践环节
无。
五、课外习题及课程讨论
为达到本课程的教学基本要求,课外习题(包括自测题)不应少于120题。
六、教学方法与手段
根据老师的不同情况,可以使用传统的黑板教学方式,也可以使用多媒体教学手段。
七、各教学环节学时分配

讲课
习题课
讨论课
实验
其他
合计
绪论
1
1
静力学公理及受力分析
5
5
平面汇交力系与平面力偶系
4
4
平面任意力系
8
2
10
空间力系
10
10
重心、摩擦
6
6
点的运动学、刚体的简单运动
4
4
点的合成运动
8
1
9
刚体的平面运动
6
1
7
质点动力学基本方程
4
4
动量定理
4
4
动量矩定理
6
6
动能定理
8
8
综合运用及复习
2
2
合计
72
6
80


八、考核方式   
闭卷,笔试120分钟,满分100分。
九、推荐教材和教学参考书
教  材:《理论力学》第6版,哈尔滨工业大学理论力学教研室编著,高等教育出版社,2002年。
参考书:理论力学习题解答(修订版),陈明编著,哈尔滨工业大学出版社,2004年。
十、说明
无。
大纲制订人:陈  丰、苗同臣  
大纲审定人:孙利民、李晓玉
制订日期:2006年1月
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