结论理论力学研究对象及其在工程技术中的作用.doc

理论力学教学大纲课程编码：3597英文名称：Theoretical Mechanics 总 学 时：80 实验： 上机：适合专业：土木工程一、 课程内容及要求本课程主要内容：对质点、质点系的刚体的机械运动（包括平衡）的规律有较系统的理解，掌握其中的基本概念，基本理论和基本方法及其应用。学习重点：1熟悉各种常见约束的性质，对简单的物体系统，能熟练地取分离体并画出受力图。2能运用平衡条件求解单个物体和简单物体系的平衡问题（包括考虑滑动摩擦的问题）。对平面问题要求熟练。3熟悉刚体平动、定轴转动和平面运动的特征，并能熟练地计算刚体的角速度和角加速度、刚体内各点的速度和加速度，包括简单机构的运动分析。4掌握运动合成和分解的基本概念和方法。熟练掌握点的速度合成定理和牵连运动为平动时的加速度合成定理的应用。5能正确地列出质点运动和刚体运动（包括刚体定轴转动和平面运动）的动力学微分方程并能求解有关的问题。6熟练掌握动力学普遍定理及相应的守恒定理，能熟练选择和综合应用这些定理去求解工程中简单的理论力学问题。7能掌握虚位移原理的有关概念及其应用。学习难点：1常见约束的性质，对简单的物体系统，能熟练地取分离体并画出受力图。2能运用平衡条件求解单个物体和简单物体系的平衡问题（包括考虑滑动摩擦的问题）。对平面问题要求熟练。3掌握描述点的运动弧坐标法，能求点的运动方程，并能熟练地计算点的速度、加速度及其有关问题。 4掌握运动合成和分解的基本概念和方法。熟练掌握点的速度合成定理和牵连运动为平动时的加速度合成定理的应用。掌握牵连运动为定轴转动时加速度合成定理及其应用。5能理解并熟练计算动力学中各基本物理量（动量、动量矩、动能、冲量、功、势能等）6能正确地列出质点运动和刚体运动（包括刚体定轴转动和平面运动）的动力学微分方程并能求解有关的问题。7熟练掌握动力学普遍定理及相应的守恒定理，能熟练选择和综合应用这些定理去求解工程中简单的理论力学问题。8会计算惯性力。掌握刚体平动以及对称刚体作定轴转动和平面运动时惯性力系的简化结果，能熟练的应用达朗伯原理求解简单的动力学问题。绪论：理论力学研究对象及其在工程技术中的作用。理论力学的研究方法。第一篇 静力学第一章 静力学的基本概念、公理和物体的受力分析1.1 静力学公理1.2 约束和约束反力1.3物体的受力分析和受力图要求：通过本章的教学，使学生了解掌握各种常见约束的性质，能从简单的实际问题抽象出理论力学模型。掌握根据问题的具体条件和要求，从简单的物体系中恰当地选取分离体，并熟练地画出受力图。重点：各种约束的特征及约束反力的画法难点：分析物体系统受力，正确画受力图第二章 汇交力系2.2汇交力系合成与平衡的几何法。 2.3汇交力系合成与平衡的解析法要求：通过本章的教学，使学生了解力在坐标轴上的投影的计算，会用几何法和解析法求解力的合成与力度分解，熟练掌握汇交力系平衡的几何法和解析法求解汇交力系的平衡问题。重点：几何法和解析法求解力的合成与力度分解难点：汇交力系平衡的几何法和解析法求解汇交力系的平衡问题。第三章 力偶系 3.1力对点之矩的概念及计算 3.2力偶及性质要求：通过本章的教学，使学生了解力对点之矩、力偶的概念，掌握力对点之矩的计算方法，力偶的基本性质，会应用力偶系的平衡条件求解其平衡问题。重点：力偶的性质难点：应用力偶系的平衡条件求解其平衡问题第四章 平面任意力系4.1平面任意力系向作用面内一点简化4.2平面任意力系的平衡条件和平衡方程4.3物体系统的平衡 静定和超静定问题4.4平面简单桁架的内力计算要求：通过本章的教学，使学生了解力的平移定理，熟悉平面任意力系的简化结果，能够熟练计算平面任意力系的主矢和主矩，能熟练运用平面任意力系的平衡方程求解单个物体和物体系统的平衡问题，了解平面简单桁架内力的节点法和截面法。重点：计算平面任意力系的主矢和主矩，应用平面任意力系的平衡方程求解单个物体的平衡问题。难点：平面任意力系的平衡方程求解物体系统的平衡问题。第五章 摩擦5.1滑动摩擦5.2摩擦角和自锁现象5.3考虑摩擦时物体的平衡问题5.4滚动摩阻的概念要求：通过本章的教学，使学生了解静、动摩擦力的概念和特点，了解摩擦角和自锁的概念，了解滚动摩阻的机理和概念，能求解滑动摩擦时单个物体与简单物体系的平衡问题。重点：静、动摩擦力的概念和特点，摩擦角和自锁的概念难点：求解滑动摩擦时单个物体与简单物体系的平衡问题。第六章 空间力系6.1空间汇交力系6.2力对点之矩和力对轴之矩6.3空间力偶6.4空间任意力系向一点简化主矢和主矩6.5空间任意力系的平衡方程6.6重心要求：通过本章的教学，使学生了解空间任意力系的简化结果和最后结果，会计算主矢和主矩，掌握力对点之矩的计算和力和力对轴之矩的计算，熟练应用空间任意力系的平衡方程求解物体的平衡问题，了解重心的概念及计算方法。重点：掌握力对点之矩的计算和力和力对轴之矩的计算难点：空间任意力系的平衡方程求解物体的平衡问题第二篇 运动学第七章 点的运动学7.1矢量法7.2直角坐标法7.3自然法要求：通过本章的教学，使学生了解点的运动的基本概念（速度与加速度，法向加速度和切向加速度），会选择坐标系，建立运动方程，求速度、加速度，及点的运动轨迹。重点：建立运动方程，求速度、加速度难点：建立运动方程，求速度、加速度第八章 刚体的基本运动8.1 刚体的平行移动及其特征。8.2 刚体的定轴转动。8.3 转动刚体内各点的速度和加速度。8.4轮系的传动比要求：通过本章的教学，使学生了解刚体的平动和定轴转动的概念和运动特征，能熟练地求解与定轴转动刚体的角速度、角加速度和刚体内各点的速度和加速度有关的问题以及对简单机构的运动分析。重点：求解与定轴转动刚体的角速度、角加速度和刚体内各点的速度和加速度难点：求刚体内各点的速度和加速度 第九章 点的合成运动9.1相对运动、绝对运动和牵连运动。连运动中点的速度和加速度。9.2点的速度合成定理。9.3牵连运动是平动时点的加速度合成定理。9.4牵连运动是定轴转动时点的加速度合成定理。要求：通过本章的教学，使学生了解运动的相对性的概念，掌握运动合成与分解的基本概念和方法，掌握应用点的速度合成定理，加速度合成定理（包括牵连运动为平动和定轴转动两种情形）求解有关问题。重点：点的速度合成定理难点：点的加速度合成定理第十章 刚体的平面运动 10.1刚体的平面运动的概述运动分解 10.2求平面图形内各点的速度的基点法 10.3求平面图形内各点的速度的瞬心法。10.4基点法求平面图形内各点的加速度。要求：通过本章的教学，使学生了解刚体平面运动的特征，掌握应用基点法，瞬心法和速度投影等方法求解与平面图形内各点速度有关的问题，掌握用基点法求解与平面图形内各点加速度有关的问题。掌握对常见的平面机构进行速度和加速度分析。重点：用基点法，瞬心法和速度投影等方法求解平面图形内各点速度难点：用基点法求解与平面图形内各点加速度。第三篇 动力学 第十一章质点动力学基本方程11.1动力学基本定律。11.2 质点运动微分方程要求：通过本章的教学，使学生掌握动力学的基本定理，会建立质点的运动微分方程，会求简单情况下运动微分方程的积分。重点：建立质点运动微分方程。难点：求解质点动力学的基本问题。第十二章 动量定量 12.1动量与冲量。 12.2动量定理。 12.3质心运动定理。要求：通过本章的教学，使学生了解动量、冲量的概念，能熟练计算质点系的动量，力的冲量，掌握动量定理、质心运动定理，以及它们的相应守恒定理，能熟练应用这些定理求解质点系的动力学问题。重点：动量定理、质心运动定理难点：动量守恒定理和质心运动守恒定理第十三章 动量矩定理 13.1 质点和质点系的动量矩定理。13.2动量矩定理 13.3 刚体定轴转动微分方程。 13.4相对于质心的动量矩定量。13.5刚体平面运动微分程。要求：通过本章的教学，使学生了解动量矩的概念，能熟练计算质点系对固定点、定轴、和对质心、质心轴的动量矩，掌握动量矩定理以及相应的守恒定理，能熟练应用这些定理求解质点系的动力学问题，能熟练应用刚体定轴转动微分方程和刚体平面运动微分方程求解相关问题。重点：动量矩定理及动量矩守恒定理难点：刚体平面运动微分方程第十四章 动能定理14.1力的功14.2质点 质点系的动能14.3 动能定理。 14.4功率、功率方程、机械效率14.5势力场、势能、机械能守恒定理14.6普遍定理的综合运用举例要求：通过本章的教学，使学生深刻理解力的功和质点系的动能等概念，熟练掌握重力、弹力、摩擦力、力偶等作功的计算，熟练掌握刚体平动、定轴转动和平面运动时动能的计算，熟悉在何种约束下，约束反力作功之和为零，能正确熟练的应用动能定理和机械能守恒定律求解动力学问题。重点：应用动能定理和机械能守恒定律求解动力学问题。难点：综合应用动力学各个定理解动力学问题第十五章 达朗伯原理（动静法） 15.1 惯性力质点的达朗伯原理15.2质点系的达朗伯原理15.3刚体惯性力系的简化15.4绕定轴转动刚体的轴承动约束力要求：通过本章的教学，使学生正确理解惯性力的概念，掌握惯性力系的简化方法，正确添加并计算平动、定轴转动和平面运动刚体的惯性力和惯性力矩，深刻理解达朗伯原理的实质，并熟练应用动静法求解动力学问题，了解惯性主轴，中心惯性主轴，静平衡和动平衡的概念。重点：计算平动、定轴转动和平面运动刚体的惯性力和惯性力矩难点：动静法求解动力学问题 第十六章 虚位移原理16.1约束、虚位移、虚功16.2虚位移原理要求：通过本章的教学，使学生了解掌握虚位移、理想约束、虚功的概念，会应用虚位移原理求解质点系平衡问题重点：虚位移原理难点：应用虚位移原理求解质点系平衡问题二、 课程各教学环节要求（1）课堂讲授：通过启发式教学，揭示知识发生过程；通过讨论课和习题课，进一步掌握和巩固重点；多媒体和传统手段相结合，多使用教学模型；重要概念术语给出英文表达。 （2）作业：课外习题不少于150题，包括概念题、证明题、计算题和综合分析题。一般可以选择规范化练习册（陕西省力学协会为陕西高校力学统一习题编著） （3）考试：一张8K纸闭卷；涵盖所学内容90以上；分为概念题（理论题）和计算题两部分。三、 学时分配章节主要内容各教学环节学时分配 作业题量备注讲授实验上机讨论习题其它小计绪论绪论2第一章静力学基本概念及公理412第二章汇交力系82第三章力偶系22第四章平面一般力系828第五章摩擦42第六章空间力系22第七章的运动学23第八章刚体的基本运动22第九章点的合成运动416第十章刚体的平面运动626第十一章质点动力学基本方程21第十二章动量定量43第十三章动量矩定理86第十四章动能定理828第十五章达朗伯原理62第十六章虚位移原理42合 计72880理论力学教学大纲说明一、本课程的性质、目的和任务：理论力学是一门理论性较强的技术基础课它是各门力学的基础，并在许多工程技术领域中有着广泛的应用。本课程的目的和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、课程教学基本要求总的要求：对质点、质点系的刚体的机械运动（包括平衡）的规律有较系统的理解，掌握其中的基本概念，基本理论和基本方法及其应用。具体要求：1熟悉各种常见约束的性质，对简单的物体系统，能熟练地取分离体并画出受力图。2熟悉力、力矩和力偶等基本概念及其性质，能熟练地计算力的投影、力对点的矩和力对轴的矩。3掌握各种类型力系的简化方法，熟悉简化结果，能熟练地计算主矢和主矩。4能运用平衡条件求解单个物体和简单物体系的平衡问题（包括考虑滑动摩擦的问题）。对平面问题要求熟练。了解摩阻的概念。5掌握计算物体重心的各种方法。6掌握描述点的运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法，能求点的运动方程，并能熟练地计算点的速度、加速度及其有关问题。7熟悉刚体平动、定轴转动和平面运动的特征，并能熟练地计算刚体的角速度和角加速度、刚体内各点的速度和加速度，包括简单机构的运动分析。8掌握运动合成和分解的基本概念和方法。熟练掌握点的速度合成定理和牵连运动为平动时的加速度合成定理的应用。掌握牵连运动为定轴转动时加速度合成定理及其应用。9能理解并熟练计算动力学中各基本物理量（动量、动量矩、动能、冲量、功、势能等）10能正确地列出质点运动和刚体运动（包括刚体定轴转动和平面运动）的动力学微分方程并能求解有关的问题。11熟练掌握动力学普遍定理及相应的守恒定理，能熟练选择和综合应用这些定理去求解工程中简单的理论力学问题。12会计算惯性力。掌握刚体平动以及对称刚体作定轴转动和平面运动时惯性力系的简化结果，能熟练的应用达朗伯原理求解简单的动力学问题。了解静平衡和动平衡的概念。13能掌握虚位移原理的有关概念及其应用。三、与其他课程的联系本课程的基础课为高等数学和大学物理；本课程为材料力学、流体力学、结构力学、机械原理、机械零件等后继课及有关专业课提供理论基础。四、教材参考书及主要期刊：教材：哈尔滨工业大学理论力学教研组编，理论力学（第六版），高等教育出版社2002年6月参考书：范钦珊主编，工程力学教程 ，高等教育出版社，1998年12月谢传锋主编，静力学、动力学、动力学