《理論力學》課程教學大綱

1、理論力學課程教學大綱課程名稱：理論力學/Theoretical Mechanics課程代碼：210301學時： 64 學分：4 考核方式：考試先修課程：高等數學、大學物理適用專業(yè)：汽車、機械、航空等本科生開課院系：基礎教學學院工程力學教學部教材：哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學.第六版. 高等教育出版社.2002.8主要參考書：李俊峰.理論力學.第一版.清華大學出版社.2001、洪嘉振楊長俊.理論力學. 第二版.高等教育出版社.2002、8 郝桐生.理論力學.第三版.高等教育出版社.2003、一、 課程的性質和任務 理論力學是工科大學一門重要的技術基礎課。它的任務是在學生已有的力學基礎上

2、，培養(yǎng)學生對簡單/復雜工程對象正確建立力學模型的能力，對這些力學模型進行靜力學，運動學，動力學（包括瞬時與過程）分析的能力，以及利用理論力學的基本概念判斷分析結果正確與否的能力。并為后續(xù)課程學習、以及從事工程技術工作打下堅實的力學基礎。二、教學內容和基本要求   靜力學基本概念和公理 內容：剛體和力的概念；靜力學公理；約束和約束力；物體的受力分析和受力圖。 基本要求：   熟悉各種常見約束的性質。   對簡單物體系統(tǒng)，能熟練地取分離體并畫出受力圖。 重點、難點：正確選取分離體并畫出受力圖是求解靜力學問題的關鍵，必須充分強調，并安排足夠的練習。 深度與廣度：對于受力

3、圖應作充分的練習。   平面匯交力系 內容：平面匯交力系合成與平衡的幾何法；匯交力系合成與平衡的解析法。 基本要求：   了解匯交力系合成與平衡的幾何法。   掌握匯交力系合成與平衡的解析法。   能熟練計算力的投影及力對點的矩。 重點、難點：本章重點為平面匯交力系平衡的解析法。 深度與廣度：幾何法了解即可，在解析法中，要求學生能靈活地建立坐標系，用最簡潔的方法求解匯交力系問題。   力偶理論 內容：力偶與力偶矩；平面力偶理論；空間力偶理論。 基本要求：   理解力偶、力偶矩等基本概念及其性質，理解力偶的性質，掌握力偶系的合成、平衡。

4、   能熟練應用力偶系平衡方程求解力偶系作用下的物體平衡問題。重點、難點：力偶系作用下的物體平衡問題是本章的重點。   平面任意力系 內容：力對點的矩；力線平移定理；平面任意力系向作用面內任一點簡化；平面任意力系的簡化結果分析；平面任意力系的平衡條件和平衡方程；靜定與靜不定問題，物體系統(tǒng)的平衡；摩擦。 基本要求：   掌握力系的簡化。   能熟練應用平衡方程求解單個物體和簡單物系的平衡問題。   理解滑動摩擦的概念和摩擦力的特征。   了解摩擦角和自鎖的概念。   能求解考慮摩擦時簡單的物系平衡問題。 重點、難點：物體系統(tǒng)的

5、平衡及考慮摩擦時的平衡問題是本章的重點，應熟練掌握。 深度與廣度：對于物體系統(tǒng)的平衡，應作廣泛的練習，使學生能夠熟練、靈活地掌握物體系統(tǒng)的計算。能應用平衡方程和全反力、摩擦角的概念求解考慮摩擦時簡單的物系平衡問題。   空間任意力系 內容：力對點的矩和力對軸的矩；空間任意力系向一點的簡化，主矢和主矩；空間任意力系的平衡方程；物體的重心。 基本要求：   能解決簡單的空間任意力系的平衡問題。   掌握物體重心的計算方法。 重點：組合法求物體的重心和形心。 難點：空間任意力系的平衡。 深度與廣度：要求熟練掌握組合法求平面圖形的形心位置。   點的運動學 內容

6、：矢量法；直角坐標法；自然法。 基本要求：   掌握描述點的運動的矢量法、直角坐標法和自然法。   能根據點的運動方程求點的運動軌跡。   能熟練求解與點的速度和加速度有關的問題。 重點、難點：重點是速度和加速度的計算。深度與廣度：點的運動在物理課中已講過這部分內容，故應簡化公式推導，作一些難度較大的例題。   剛體的簡單運動 內容：剛體的平動；剛體的定軸轉動； 轉動剛體內各點的速度和加速度。 基本要求：   平動和定軸轉動的特征。   能熟練地求解定軸轉動剛體的角速度、角加速度以及剛體內各點的速度和加速有關的問題。 重點、難點：重點

7、是轉動剛體內各點的速度和加速度的計算。 深度與廣度：定軸轉動剛體的角速度及角加速度在物理中已學過，所以角速度和角加速度公式直接給出，不必推導，著重作一些與平動、轉動有關的綜合性練習。   點的合成運動 內容：相對運動、牽連運動、絕對運動；點的速度合成定理； 牽連運動為平動、轉動時點的加速度合成定理。 基本要求：   掌握運動合成與分解的基本概念和方法。   牢固掌握點的速度合成定理并能熟練運用。   掌握點的加速度合成定理并能運用。 重點：速度合成定理及其應用、加速度合成定理及其應用。 難點：動系的選擇和牽連速度、牽連加速度的概念、科氏加速度概念與計算。

8、 深度與廣度：點的合成運動是運動學的重點和難點。對于合成運動的概念，可通過實例強化學生的理解；在速度合成定理的應用中，通過例題，對各種類型的問題的解題要點進行總結、歸納。牽連運動為轉動時加速度合成定理可不做推導，強調如何應用。   剛體的平面運動 內容：剛體的平面運動方程；剛體平面運動的分解；求平面圖形內各點速度的基點法、速度投影法；求平面圖形內各點速度的瞬心法。 求平面圖形內各點加速度的基點法?；疽螅?  正確理解剛體平面運動的特征。   能熟練運用基點法、瞬心法和速度投影法求解有關速度的問題。   能熟練運用基點法求解有關加速度的問題。 

9、0; 對常見平面機構能熟練地進行速度分析。 重點：求速度的基點法和瞬心法。求加速度的基點法。難點：合成運動與平面運動的綜合問題。 深度與廣度：剛體的平面運動是運動學的另一個重點。求速度的基點法和瞬心法并重，宜多作練習。特別是求加速度問題，要注意加速度矢量式的投影。重點分析一些與動力學有關的剛體平面運動。   質點的運動微分方程 內容：質點的運動微分方程；質點動力學的兩類基本問題。 基本要求：   能建立質點的運動微分方程。能求簡單的質點動力學的兩類基本問題。重點、難點：求解動力學第二類基本問題。 深度與廣度：第一類動力學問題為微分問題，較簡單，可略講；第二類動力學問題為微積

10、分問題，可通過例題講解質點在各種變力作用下的求解方法。   動量定理 內容：動量與沖量；動量定理；質心運動定理 。 基本要求：   正確理解并熟練計算動量、沖量等基本物理量。   牢固掌握動量定理、質心運動定理及相應的守恒定理，能熟練應用這些定理求解質點、質點系的動力學問題。 重點、難點：本章的重點是質點系的動量定理和質心運動定理。 深度與廣度：求解流體動反力是質點系的動量定理的一個應用，質點系的動量定理與質心運動定理主要限于求解簡單機構運轉時所產生的動反力。   動量矩定理 內容：剛體對軸的轉動慣量；質點和質點系的動量矩；動量矩定理；剛體繞定軸轉動的微

11、分方程。 基本要求：   正確理解并熟練計算動量矩。   牢固掌握計算剛體轉動慣量的方法。   掌握動量矩定理及相應的守恒定理，能應用剛體定軸轉動微分方程求解有關的問題。 重點、難點：剛體繞定軸轉動微分方程的應用。 深度與廣度：剛體繞定軸轉動微分方程宜多作練習。   動能定理 內容：力的功，功率；質點和質點系的動能；動能定理；機械能守恒定律；動力學普遍定理綜合應用。 基本要求：   正確理解并熟練計算動能、功等物理量。   牢固掌握動能定理，能熟練應用動能定理求解質點、質點系的動力學問題。   能熟練地綜合應用動力學普遍定理

12、求解質點、質點系的動力學問題。 重點： 用動能定理求解質點系的動力學問題及動力學普遍定理的綜合應用。 難點：動力學普遍定理的綜合應用。 深度與廣度：用動能定理求解剛體系統(tǒng)的動力學問題應多作練習，動力學普遍定理的綜合應用主要限于較簡單的問題。   達朗伯原理 內容：慣性力，質點的達朗伯原理；質點系的達朗伯原理；剛體慣性力系的簡化；繞定軸轉動剛體的軸承動反力。 基本要求：   理解慣性力的概念。   掌握平動、定軸轉動剛體的慣性力系簡化結果。牢固掌握動靜法的應用。 重點：重點是慣性力的計算和動靜法的應用。 難點：剛體系統(tǒng)的計算 深度與廣度：定軸轉動剛體慣性力系的簡化主

13、要限于有對稱面，且轉軸垂直于對稱面的剛體，對于單個剛體應多作練習。   虛位移原理 內容：虛位移，虛位移原理與虛功方程?；疽螅?  理解虛位移的概念。會求點的虛位移。   理解虛位移原理。正確列出虛功方程。重點：重點是虛位移原理的應用。 難點：求虛位移，列虛功方程。三、教學時數分配課程內容講課 習題課或討論課小計緒論.靜力學基本概念和公理 22物體的受力分析 22平面匯交力系和力偶系 4 4平面任意力系(摩擦) 8210空間力系 66點的運動和剛體的簡單運動 2 2點的合成運動 426剛體的平面運動 628質點學基礎及質點運動微分方程22動量、動量矩、動能定理10212達朗伯原理 426虛位移原理 314合 計53 1164