《力学》课程大纲

PAGEPAGE2《力学》课程大纲一、课程信息课程名称力学适用专业物理学课程代码05011105课程类别必修学分学时4.5学分/72学时开设学期1先修课程微积分初步、矢量代数后续课程热学、电磁学、理论力学、电动力学和量子力学二、课程简介《力学》是研究物体机械运动规律的基础课程，在学生从中学到大学的学习过程中起着承上启下的作用，也为热学、电磁学、理论力学、电动力学和量子力学等后续课程的学习奠定扎实的物理基础。力学发展中形成的研究方法，包括通过观测、实验等方法收集证据，根据分析、综合等方法建立模型，由假设的提出到理论体系的建立等，这些研究方法对其他学科的建立起着十分重要的作用，并且仍然是今天科学研究的基本方法。三、课程目标（一）课程目标设置通过本课程的学习，学生能达到以下目标：目标1：感受物理学与数学的紧密联系，理解力学在物理学中的重要地位，理解力学在自然科学和社会实践中的重要作用。目标2：能在直角坐标系、自然坐标系和极坐标系中求质点的位置矢量、速度和加速度。目标3：能理解动量定理、动能定理和角动量定理，并能使用这些定理以及对应的守恒定律解题，了解万有引力定律。目标4：能解决刚体的平动、定轴转动和平面运动的运动学和动力学问题。目标5：能理解简谐振动的运动学和动力学特征，简谐振动的合成以及波动方程的书写与意义，能理解产生波的干涉现象的条件，了解多普勒效应。目标6：能够通过小组学习、专题讨论、网络共享等方式开展力的学习活动，感受团队协作的重要性，具有群体合作学习体验。（二）课程目标对毕业要求分解指标的支撑关系毕业要求分解指标课程目标3.学科素养3-1掌握物理学的基本原理和基本知识，理解物理学的知识体系、基本思想和方法，了解物理学的发展历史和前沿动态。目标1（H）目标2（H）目标3（H）目标4（H）目标5（H）8.沟通合作8-2理解学习共同体重要作用，具有团队协作精神，能够参加小组学习、专题研讨、团队互动、网络共享等协作学习活动，与同学合作交流，分享经验和资源。目标6（M）（三）课程目标对毕业要求的支撑矩阵图课程目标践行师德学会教学学会育人学会发展师德规范教育情怀学科素养教学能力班级管理综合育人学会反思沟通合作1-11-21-32-12-22-33-13-23-34-14-24-34-45-15-25-36-16-26-37-17-28-18-2课程目标1H课程目标2H课程目标3H课程目标4H课程目标5H课程目标6M四、教学要求课程目标教学内容学时教学重点教学难点教学方式学习方式课程思政结合点目标11.微积分初步41.函数、导数、微分2.定积分3.不定积分1.导数中的变量变换2.微分运算法则3.积分中的变量变换课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习2.矢量21.矢量的加法和减法2.矢量的正交分解3.矢量的标积和失积4.矢量的导数1.矢量的分解、2.矢量的叉乘和点乘3.对矢量求导课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习3.物理学和力学1.51.时间和长度的计量2.单位制和量纲3.参考系的选取和坐标系的建立1.量纲的应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习小组讨论从参考系引申出趣味小故事，使学生学会从另一个角度思考问题，积极面对人生。利用坐标系进行爱国主义教育、工匠精神教育。目标21.质点的运动学方程11.质点的位置矢量与运动学方程2.位移——位置矢量的增量位置矢量位移的正交分解位移与路程的关系课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习小组讨论2.瞬时速度矢量与瞬时加速度矢量2瞬时速度2.瞬时加速度1.平均速度与瞬时速度的关系2.平均加速度与瞬时加速度的关系课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习小组讨论3.质点直线运动—从坐标到速度和加速度1.51.直线运动中位置矢量、速度和加速度之间的导数关系1.由运动方程求速度和加速度课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习4.质点直线运动—从加速度到速度和坐标1.51.直线运动中，加速度、速度和运动方程之间的积分关系1.由加速度求速度和运动方程课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习以“加速度求速度和运动方程”为例，培养学生逆向思维，在生活中要换位思考。5.平面直角坐标系抛体运动11.平面直角坐标系中质点运动状态的描述1.平面直角坐标系中，运动方程、速度、加速度之间的关系的应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习通过“质点的运动个状态在不同坐标系中的描述”，让学生知道事物有它的多面性，想要了解一个事物要从多方面了解它。6.自然坐标切向和法向加速度1.51.自然坐标系中质点运动状态的描述1.法向和切向加速度课堂讲授听课学习课堂问答课堂练习7.极坐标系·径向速度与横向速度0.51.极坐标系中质点运动状态的描述1.径向速度与横向速度课堂讲授听课学习课堂问答8.伽利略变换11.伽利略变换1.伽利略变换蕴含的时空观课堂讲授听课学习课堂问答课堂练习小组讨论目标31.牛顿第一定律和惯性参考系0.51.孤立质点、惯性运动、惯性系1.对惯性参考系性质的理解与应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论2.惯性质量和动量1惯性质量动量，质点的动量定理牛顿运动定律质量的操作型定义伽利略相对性原理课堂讲授听课学习课堂问答小组讨论3.主动力和被动力11.主动力和被动力的特点2.常见的主动力和被动力1.常见的被动力课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论4.牛顿运动定律的应用2牛顿运动定律的应用变力作用下的直线运动质点的平衡课堂讲授案例分析听课学习课堂问答5.非惯性系中的动力学21.直线加速参考系和定轴转动参考系中惯性力1.对惯性力的理解与应用2.科里奥利力课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论6.用冲量表述的动量定理1冲量平均冲力1.用冲量表述的动量定理及其应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习7.质点系动量定理和质心运动定理1.51.质点系的动量定理1.质心运动定理2.质点系相对质心系的动量课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习8.动量守恒定律1动量守恒定律动量守恒定律的应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论9.能量——另一个守恒量0.51.人类能量概念的认识过程课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论10.力的元功·用线积分表示功1.5力的元功功率1.力在有限路径上的功课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论通过“功是过程量”，让学生明白不能只看结果，更要看重过程。 11.质点和质点系动能定理1.5质点的动能定理质点系内力做功特点质点系的动能定理1.质点的动能定理和质点系的动能定理的应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答保守力与非保守力·势能1保守力与非保守力及其做功特点势能1.势能的理解与应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论通过“势能是相对的，相对势能是绝对的”，让学生明白人不能妄自菲薄，也不能骄傲自大。13.功能原理和机械能守恒定律1.5质点系的功能原理机械能守恒定律1.质点系的功能原理和机械能守恒定律的理解与应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论14.对心碰撞11.对心碰撞基本公式1.对心碰撞基本公式的应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论通过“碰撞能交换能量”，鼓励学生多和老师、同学以及其他人交流、“碰撞”，一定会有收获。15.非对心碰撞11.二维完全弹性碰撞的基本公式1.二维完全弹性碰撞的分析与应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论16.质心参考系·粒子的对撞0.5质心参考系克尼希定理1.利用克尼希定理分析两体碰撞问题课堂讲授案例分析听课学习课堂问答17.质点的角动量2.5角动量、力矩质点的角动量定理和守恒定律1.质点的角动量定理和守恒定律的应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习18.质点系的角动量定理及角动量守恒定律1.51.质点系的角动量定理和守恒定律1.质点系的角动量定理和守恒定律的应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习小组讨论19.质点系对质心的角动量定理和守恒定律0.51.质点系对质心的角动量定理和守恒定1.质点系对质心的角动量定理和守恒定律的应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论20.对称性·对称性与守恒律0.51.对称性1.守恒定律与对称性课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论21.经典动力学的适用范围0.51.经典动力学的适用范围课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论22.开普勒定律0.5开普勒三大定律课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论23.万有引力定律·引力质量与惯性质量11.万有引力定律及其适用范围1.引力质量与惯性质量2.地球自转对重量的影响规律课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论24.引力势能0.51.引力势能1.第二、第三宇宙速度课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论通过“第二、第三宇宙速度”的学习，让学生明白要挣脱“束缚”，就要蓄积更多的“能量”。目标41.刚体运动的描述1.51.刚体运动的描述1.角速度矢量2.刚体的平面运动课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习2.刚体的动量和质心运动定理11.刚体的动量与质心运动定理1.刚体的质心公式课堂讲授案例分析听课学习课堂问答3.刚体定轴转动的角动量·转动惯量2.51.刚体定轴转动的角动量定理和转动定理1.转动惯量2.刚体定轴转动的角动量定理和转动定理的应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习4.刚体定轴转动的动能定理21.刚体定轴转动的动能定理1.力矩的功2.刚体定轴转动的动能定理的应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习5.刚体平面运动的动力学21.刚体平面运动的基本动力学方程和动能定理1.刚体平面运动的基本动力学方程和动能定理的应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答6.刚体的平衡0.51.刚体的平衡方程1.刚体的平衡方程的应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答7.自转与进动1常平架回转仪回转仪的进动用质心运动定理质点系对参考点或质心的角动量定理对两种运动进行分析课堂讲授案例分析听课学习课堂问答目标51.简谐振动的动力学特征1.51.简谐振动的动力学方程1.简谐振动动力学方程的导出课堂讲授听课学习课堂问答2.简谐振动的运动学2简谐振动的运动学方程x-t图特征参量的物理意义1.简谐振动的矢量表示法课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习3.简谐振动的能量转化11.简谐振动的动能和势能转化规律1.简谐振动的动能和势能的计算课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习小组讨论4.简谐振动的合成1.51.同方向同频率简谐振动的合成1.互相垂直简谐振动的合成课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习小组讨论5.阻尼振动11.阻尼运动的特征1.阻尼振动的动力学方程课堂讲授听课学习课堂问答6.受迫振动11.受迫振动的动力学方程1.受迫振动的运动特征、位移共振与能量转化课堂讲授案例分析听课学习课堂问答小组讨论7.波的基本概念0.51.平面波与球面波1.理解波是振动状态的传播2.表面波课堂讲授案例分析听课学习课堂问答8.平面简谐波方程21.平面简谐波方程1.平面简谐波方程之间的变换课堂讲授案例分析听课学习课堂问答9.波动方程与波速11.波速1.波动方程的导出与分析课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习10.平均能流密度·声强与声压1平均能流密度声强、声强级和声压半波损失1.波的能量分布课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习小组讨论11.波的叠加和干涉·驻波1.5波的干涉驻波群速弦与空气柱的本征振动课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习小组讨论12.多普勒效应11.多普勒效应公式1.多普勒效应的应用课堂讲授案例分析听课学习课堂问答课堂练习小组讨论目标61.专题讨论物理学的发展史1要求：查阅资料了解物理学的发展历史和未来的发展方向案例教学问题探究合作探究课堂展示课堂问答通过对物理学史的研究，培养学生用发展的观点看问题，明白科学是一门无限接近真实的学科。2.专题讨论地球自转效应1要求：查阅资料了解地球自转效应引起的现象，并用科里奥利力加以解释。案例教学问题探究合作探究课堂展示课堂问答通过科里奥利力解释地球自转效应引起的现象，让学生学会理论联系实际。3.专题讨论生活中的角动量守恒1要求：查阅资料，举例说明生活中的角动量守恒的现象，并分析其产生的原因。案例教学问题探究合作探究课堂展示课堂问答4.专题讨论潮汐现象1要求：查阅资料，用万有引力定律对潮汐现象进行研究案例教学问题探究合作探究课堂展示课堂问答通过潮汐现象的分析，进一步理解物理学科的实证特性，感受物理学理论对实践的指导作用，培养学生理论联系实际的应用能力。5.专题讨论多普勒效应探究1要求：分情况讨论引起多普勒效应的原因，查阅资料，了解生活中的多普勒效应，并做出分析研究案例教学问题探究合作探究课堂展示课堂问答五、考核与评价（一）课程考核内容、考核方式与课程目标对应情况课程目标考核内容考核方式形成性评价终结性评价目标1感受物理学与数学的紧密联系，理解力学在物理学中的重要地位，理解力学在自然科学和社会实践中的重要作用。1.平时作业2.随堂问答目标2能在直角坐标系、自然坐标系和极坐标系中求质点的位置矢量、速度和加速度。1.平时作业2.随堂问答期末闭卷笔试目标3能理解动量定理、动能定理和角动量定理，并能使用这些定理以及对应的守恒定律解题，了解万有引力定律。1.平时作业2.随堂问答期末闭卷笔试目标4能解决刚体的平动、定轴转动和平面运动的运动学和动力学问题。1.平时作业2.随堂问答期末闭卷笔试目标5能理解简谐振动的运动学和动力学特征，简谐振动的合成以及波动方程的书写与意义，能理解产生波的干涉现象的条件，了解多普勒效应。1.平时作业2.随堂问答期末闭卷笔试目标6对物理学的发展史、地球自转效应、生活中的角动量守恒、潮汐现象和多普勒效应的专题讨论。1.专题报告2.课堂展示3.小组互评（二）考核评价方案考核类型考核内容（题型）考核评价方式考核评价标准分值课程目标平时形成性评价（40%）数学预备知识，绪论1.平时作业2.随堂问答1.平时作业依据具体题型和题量合理设置，满分100分。依据书写是否工整、表述是否清晰准确、解题是否规范正确进行评分。2.随堂问答依据回答问题的正确与否，语言表述的准确程度进行评分。5目标1质点运动学1.平时作业2.随堂问答10目标2动量定理及守恒定律1.平时作业2.随堂问答10目标3动能和势能1.平时作业2.随堂问答10目标3角动量•关于对称性1.平时作业2.随堂问答10目标3万有引力定律1.平时作业2.随堂问答5目标3刚体力学1.平时作业2.随堂问答10目标4振动1.平时作业2.随堂问答10目标5波和声1.平时作业2.随堂问答10目标5专题讨论报告1.专题报告2.课堂展示3.小组互评专题讨论报告满分100分，每期至少进行一次专题合作探究，撰写专题报告并进行展示，依据参与合作学习情况、提交专题报告、报告展示情况进行教师评价、小组互评和组间评价，其中教师评价40%，小组互评40%，组间评价20%。20目标6期末终结性评价（60%）选择题闭卷笔试严格按照期末考核参考答案及评分细则进行阅卷评分。30目标2、目标3目标4、目标5判断题10目标2、目标3目标4、目标5填空题16目标2、目标3目标4计算题44目标2、目标3目标4、目标5六、其他（一）自主学习要求《力学》是一门理论性很强的专业课程，难度较大，除了常规的课堂学习以外，学生需要在课下进行自主学习。主要内容有：1.提前预习，做到上课前心中有数，及时复习，温故而知新。2.阅读和此课程相关的书籍和材料，扩大视野，启发思考，并学会收集整理归纳材料。自主学习的成效通过课堂问答形式纳入到平时成绩的形成性考核评价方案中。（二）课程资源1.建议教材《力学》，漆安慎，高等教育出版社，2008年第三版。2.主要参考书《力学》舒幼生主编，北京大学出版社，2016年。《新概念物理教程·力学》，赵凯华，高等教育出版社，2008年。《力学（上）》，梁昆淼主编，高等教育出版社，2010年第四版。《普通物理教程力学（第三版）同步辅导及习题全解》，王克彦，中国水利水电出版社，2019年。《普通物理教程力学（第二版）学习指导书》，管靖，高等教育出版社，2009年。3.课外学习资源超星学习通、中国大学MOOC、高等教育出版社等网络学习平台上的《热力学与统计物理》在线开放课程和数字课程。制订时间：2020年9月修订时间：2021年8月附件1.课程大纲审核评价表附件2.课程目标达成度评价办法附件1.课程大纲审核评价表《力学》课程大纲审核评价表审核评价内容执笔教师自查教研室审核专业负责人评价课程目标1.课程目标按照知识、能力、情感或价值观等多维度确定；2.课程目标能体现“产出导向”和“学生中心”，体现学生学习成效；3.课程目标明确支撑毕业要求指标点；4.课程目标能引导课程的教学与考核，具有可学可教可测性。是教学要求1.教学内容能够支撑课程目标的实现；2.学时分配合理、教学重难点把握准确、突出；3.教学方式适切课程目标的达成，学习方式能够有效指导学生学习；4.课程思政结合点准确、有效。.是课程考核1.考核内容全覆盖且完全支撑课程目标；2.形成性评价方式多样化，评价（评分）标准恰当、具体、细致，体现能力培养；3.终结性评价题型多样，覆盖课程目标落实且分值分配合理，参考答案（技能要点）及评分细则详细。是附件及格式要求1.格式完整，要素齐备；2.《课程目标达成度评价办法》科学合理，操作性强，有助于课程教学持续改进。是审核评价小组意见：组长签名：年月日整改结果反馈：执笔人签名：年月日附件2.课程目标达成度评价办法《力学》课程目标达成度评价办法一、评价依据《力学》课程目标达成度评价依据《数理学院物理学专业课程目标达成度评价实施细则》进行评价。二、评价方法本课程目标达成度评价分为直接评价和间接评价。直接评价采用考核数据定量评价。间接评价采用问卷调查，问卷内容根据课程考试方案进行设计。（一）直接评价1.确定课程目标权重。依据课程目标对毕业要求支撑力度的情况确定各课程目标权重。课程目标对毕业要求的支撑矩阵图课程目标践行师德学会教学学会育人学会发展师德规范教育情怀学科素养教学能力班级管理综合育人学会反思沟通合作1-11-21-32-12-22-33-13-23-34-14-24-34-45-15-25-36-16-26-37-17-28-18-2课程目标1H课程目标2H课程