《理论力学》课程教学大纲

1、PAGE PAGE - 7 -本科生课程大纲课程名称理论力学（Theoretical Mechanics）课程代码082102101215课程属性学科基础课时/学分64/4课程性质必修实践学时责任教师课外学时课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、 课程介绍1.课程描述：理论力学是一门关于刚体静力学、运动学及动力学的科学，是机械设计制造及其自动化专业的一门核心专业基础课程，是后续几门重要专业课程的基础。本课程的内容主要包括刚体静力学中的力系简化及平衡、平面桁架、重心和摩擦等；运动学中点的运动合成及刚体的平面运动；动力学中的动量定理、动量矩定理、动能定

2、理、达朗贝尔原理及虚位移原理，培养和建立学生的工程观点及理论联系实际解决工程实际问题的意识和能力，并为后续的专业课程提供必要的理论基础支撑。2.设计思路：本课程知识面广、理论性强、系统性强，重点学习刚体的受力分析方法、运动分析方法及动力学研究知识，培养学生抽象思维的能力，掌握解决工程问题的理论分析方法，是后续机械原理、机械设计等课程的重要基础课程之一。本课程的主要内容依据于机械设计制造及自动化专业本科人才培养方案（以下简称培养方案），对毕业生的能力（详见培养方案）支撑见下表。序号授课内容毕业生能力要求1.31.41.51.63.11静力学力系的简化与平衡2平面桁架3重心4摩擦5运动学点的运动学

3、6刚体的简单运动7点的合成运动8刚体的平面运动9动力学质点动力学10动量定理11动量矩定理12动能定理13达朗贝尔原理14虚位移原理本课程使学生掌握刚体静力学、运动学和动力学中的基本原理及计算方法，并能用相关知识进行分析、设计工程中实际问题。课程的主要内容包括以下三大模块。（1）刚体静力学 使学生重点掌握本门课中所用的静力学公理、平面系里中力矩和力偶（矩）的定义、性质及计算方法、力系的简化和平衡分析方法，了解空间力系中力矩、力偶、力系的简化及平衡的分析方法，并会用静力学的相关知识对平面桁架进行力的分析及求解，会计算物体系统的重心，会分析考虑摩擦情况下的物体系统平衡。通过静力学的学习，使学生能用

4、相关知识解决本专业中常见结构的力学分析及设计问题。（2）刚体运动学 使学生掌握点的运动学描述的三种方法及其关系、刚体的平行移动及定轴转动、定轴转动刚体上点的速度及加速度的解法，了解轮系的传动比计算方法、速度及加速度的矢量表示方法。通过运动学的学习，使学生能使用相关知识解决本专业中常见机构的的运动分析问题，并能进行相关的运动设计。（3）刚体动力学 使学生理解牛顿三大定律及质点运动微分方程，重点掌握动量定理、动量矩定理和动能定理的内容及其应用；理解并会应用大朗贝尔原理及虚位移原理求解相关问题。通过动力学的学习，使学生能够使用动力学普遍定理求解、分析和设计本专业相关的机械结构。3. 课程与其他课程的

5、关系本课程要求具有一定的微积分知识和大学物理知识，先修课程为高等数学1。同时，本课程是材料力学、机械原理、机械工程控制基础课程的先修课程，也是学习机械设计等课程的重要理论基础。二、课程目标理论力学是机械设计制造及其自动化专业的一门基础课程。它是各门力学课程的基础，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、刚体和刚体系机械运动（包括平衡）的基本规律和研究方法，为后续专业课程的学习奠定理论基础；使学生基本掌握应用理论力学的理论和方法进行分析和解决一些机械专业及其相关的工程实际问题，提高学生运用力学方法提出问题、分析问题和解决问题的能力。通过本课程的学习，还可使学生

6、养成解决问题的严谨科学态度。能够熟练地进行物体的受力分析并计算静定系统的约束反力；会计算平面桁架的杆件内力；能够熟练地分析有摩擦时的物体平衡问题并求解；能够熟练地计算物体的位移、速度和加速度；能够分析计算轮系的传动比；能够熟练地应用动力学普遍定理分析计算物体的运动状态；会运用虚位移原理求解系统的平衡问题。三、学习要求理论力学是一门涉及到物理、工程和技术等诸多学科综合性、理论性和系统性较强的专业基础课程。作为机械专业的学生，在校期间要有扎实的理论知识和运用专业知识解决实际工程问题的能力，并具有良好的社会责任感。要达到以上学习任务，学生应做到以下几点。1.课堂上认真听讲，积极参与课堂讨论，积极回答

7、问题，并积极对典型力学原理实例进行分析。2.课下保证保量的按时完成作业。本课程将包含较多的课后作业、讨论、工程实例分析等内容。3.日常生活中，学会应用本门课的知识分析生活、生产及实践中常见的实例，培养终身学习的习惯。四、教学内容序号专题或主题计划课时主要内容概述实验实践内容或课外练习等1绪论1理论力学的研究对象和内容、研究方法，学习课程的目的2静力学公理和物体的受力分析2静力学公理；约束和约束力；物体的受力分析和受力图3平面力系9平面汇交力系；平面力对点之矩、平面力偶；平面任意力系的简化；平面任意力系的平衡条件和平衡方程；物体系的平衡、静定和超静定问题；平面简单桁架的内力计算4空间力系4空间汇

8、交力系；力对点的矩和力对轴的矩；空间力偶系；空间任意力系向一点的简化、主矢和主矩；空间任意力系的平衡方程；重心5摩擦4滚动摩擦；摩擦角和自锁现象；考虑摩擦时物体的平衡问题；滚动摩阻的概念6点的运动学3矢量法；直角坐标法；自然法；点的速度和加速度在柱坐标和极坐标中的投影7刚体的简单运动6刚体的平行移动；刚体绕定轴的转动；转动刚体内各点的速度和加速度；轮系的传动比；以矢量表示角速度和角加速度以矢积表示点的速度和加速度8点的合成运动5相对运动牵连运动绝对运动；点的速度合成定理；牵连运动是平移时点的加速度合成定理；牵连运动是定轴转动时点的加速度合成定理科氏加速度9刚体的平面运动6刚体的平面运动；求平面

9、图形内各点速度的基点法；求平面图形内各点速度的瞬心法；用基点法求平面图形内各点的加速度；运动学综合应用举例工程实例的运动学分析10质点动力学的基本方程2动力学的基本定律；质点的运动微分方程11动量定理3动量与冲量；动量定理；质心运动定理12动量矩定理7质点和质点系的动量矩；动量矩定理；刚体绕定轴的转动微分方程；刚体对轴的转动惯量；质点系相对于质心的动量矩定理；刚体的平面运动微分方程13动能定理6力的功；质点和质点系的动能；动能定理；功率功率方程机械效率；势力场势能机械能守恒定律工程实例的动力学分析14达朗贝尔原理4惯性力质点的达朗贝尔原理；质点系的达朗贝尔原理；刚体惯性力系的简化；绕定轴转动刚

10、体的轴承动约束力15虚位移原理2约束虚位移虚功；虚位移原理64五、参考教材与主要参考书1、选用教材理论力学I、II. 哈尔滨工业大学理论力学教研室编. 高等教育出版社, 2016年第7版.2、主要参考书理论力学: 上册、中册、下册. 清华大学理论力学教研室编. 北京: 高等教育出版社, 1994年第四版.理论力学. 范钦珊. 北京: 高等教育出版社, 2000.理论力学习题解答. 陈明, 程燕平, 刘喜庆编. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 1998.理论力学综合解题思路与方法. 尹祚湘编. 长沙: 湖南科学技术出版社, 1985.理论力学. 萧龙翔, 贾启芬, 邓惠和主编. 天津大学出版社

11、, 1995.理论力学（上、下册）. 同济大学理论力学教研室编, 同济大学出版社, 1990.理论力学（上、下册）. 南京工学院, 西安交通大学主编. 高等教育出版社, 1986年第2版。理论力学. (美)萨利坦(Saletan, E.J.), (美)科罗梅尔(Cromer,A.H.)著. 卢邦正, 姜存志译. 高等教育出版社, 1989.理论力学. 浙江大学理论力学教研室编. 高等教育出版社, 1999年第3版.STATICS, David J. McGill, Wilton W. King, PWS-KENT Publishing Company, 1989, SECOND EDITION.AN INTRODUCTION TO DYNAMICS, David J. McGill, Wilton W. King, PWS-KENT Publishing Company, 1989, SECOND EDITION.ENGINEERING MECHANICS, Higdon, Stiles, Davis, Evces, Prentice-Hall, Inc. 1976, SECOND VECTION EDITION.六、成绩评定（一）考核方式 A ：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他（二）成绩综合评分体系：