機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化理論力學(xué)課程教學(xué)大綱

1、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化理論力學(xué)課程教學(xué)大綱課程名稱：理論力學(xué)英文名稱：Theoretical Mechanics課程編號(hào)：x2040501學(xué) 時(shí) 數(shù)：64其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)：2 課外學(xué)時(shí)數(shù)：0學(xué) 分 數(shù)：4.0適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、材料加工工程、礦物資源工程（采礦工程）一、課程的性質(zhì)和任務(wù)該課程是一門理論性較強(qiáng)的學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課。它是各門力學(xué)的基礎(chǔ)，并在許多工程技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系和剛體機(jī)械運(yùn)動(dòng)（包括平衡）的基本規(guī)律和方法，為學(xué)好有關(guān)的后繼課打好必要的基礎(chǔ)，并為將來(lái)研究解決工程問(wèn)題和學(xué)習(xí)新的科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造條件。結(jié)合教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力、抽象化能力

2、、表達(dá)能力、計(jì)算能力和自學(xué)能力。二、課程教學(xué)內(nèi)容的基本要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)（一）緒論了解理論力學(xué)的研究對(duì)象、理論力學(xué)在工程技術(shù)中的地位和作用；了解學(xué)習(xí)理論力學(xué)的目的和理論力學(xué)的研究方法；了解力學(xué)發(fā)展概況、力學(xué)新進(jìn)展。 （二）靜力學(xué)基礎(chǔ)理解靜力學(xué)的基本概念和公理，靜力學(xué)的研究對(duì)象及其在工程技術(shù)中的應(yīng)用，平衡、剛體和力的概念。熟練掌握各種常見約束的性質(zhì)（重點(diǎn)），物體的受力分析，分離體和受力圖（重點(diǎn)、難點(diǎn)）。（三）平面匯交力系和平面力偶系理解平面匯交力系合成的幾何法，力多邊形，平面匯交力系平衡的幾何條件。熟練掌握力的分解、力在直角坐標(biāo)軸上的投影（重點(diǎn)）。理解合力投影定理。掌握平面匯交力系合成的解析法。熟

3、練掌握平面匯交力系平衡的解析條件，平衡方程。熟練掌握力對(duì)點(diǎn)的矩（重點(diǎn)、難點(diǎn)）。掌握力偶，力偶矩，平面力偶的性質(zhì)，平面力偶系的合成與平衡條件。 （四） 平面任意力系掌握力線的平移，平面任意力系向作用面內(nèi)任一點(diǎn)的簡(jiǎn)化，力系的主矢與主矩。理解簡(jiǎn)化結(jié)果討論，合力矩定理。掌握平面任意力系的平衡條件，平衡方程的各種形式（重點(diǎn)），平面平行力系的平衡方程。熟練掌握物體系統(tǒng)的平衡（重點(diǎn)、難點(diǎn)）。理解靜定與靜不定問(wèn)題的概念。 （五）摩擦理解滑動(dòng)摩擦力，滑動(dòng)摩擦定律，摩擦系數(shù)和摩擦角，自鎖現(xiàn)象。掌握考慮摩擦?xí)r的平衡問(wèn)題（重點(diǎn)）。了解滾動(dòng)摩阻的概念。 （六）空間力系熟練掌握力在空間直角坐標(biāo)軸上的投影，二次投影法。掌握

4、空間匯交力系的合成與平衡，力對(duì)點(diǎn)的矩矢（重點(diǎn)），力對(duì)軸的矩（重點(diǎn)），力對(duì)點(diǎn)的矩與力對(duì)通過(guò)該點(diǎn)的軸的矩的關(guān)系，力偶矩矢，空間力偶系的合成與平衡，空間任意力系向一點(diǎn)簡(jiǎn)化，主矢和主矩，空間任意力系的平衡條件和平衡方程（重點(diǎn)、難點(diǎn)），空間平行力系的平衡方程，平行力系中心和重心的概念，重心的坐標(biāo)公式。熟練掌握組合形體的重心（重點(diǎn)）。（七）點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)理解運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，參考坐標(biāo)系，確定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的基本方法矢量法、直角坐標(biāo)法和自然法，運(yùn)動(dòng)方程和軌跡方程，點(diǎn)的速度和加速度的矢量形式，點(diǎn)的速度和加速度的直角坐標(biāo)軸上的投影，自然軸系。熟練掌握點(diǎn)的速度和加速度在自然軸上的投影，切向加速度和法向加速度（重點(diǎn)）。 （八）剛體

5、的基本運(yùn)動(dòng)掌握剛體的平動(dòng)及其特征，剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)及其特征，轉(zhuǎn)動(dòng)方程，角速度和角加速度。熟練掌握轉(zhuǎn)動(dòng)剛體內(nèi)任一點(diǎn)的速度和加速度（重點(diǎn)）。掌握輪系的傳動(dòng)比。理解以矢量表示角速度和角加速度，以矢積表示點(diǎn)的速度和加速度。 （九）點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)掌握合成運(yùn)動(dòng)的基本概念，動(dòng)點(diǎn)、動(dòng)參考系與靜參考系，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)和牽連運(yùn)動(dòng)（重點(diǎn)）。運(yùn)動(dòng)的合成和分解，絕對(duì)速度、相對(duì)速度和牽連速度。熟練掌握點(diǎn)的速度合成定理（重點(diǎn)、難點(diǎn)）。掌握絕對(duì)加速度、相對(duì)加速度和牽連加速度，牽連運(yùn)動(dòng)為平移的加速度合成定理（重點(diǎn)、難點(diǎn)）。 （十）剛體的平面運(yùn)動(dòng)掌握剛體平面運(yùn)動(dòng)的特征，平面圖形的運(yùn)動(dòng)方程，平面運(yùn)動(dòng)分解為平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，用基點(diǎn)法求平

6、面圖形內(nèi)各點(diǎn)的速度，速度投影定理，瞬時(shí)速度中心。熟練掌握求平面圖形內(nèi)各點(diǎn)速度的瞬心法（重點(diǎn)、難點(diǎn)）。掌握用基點(diǎn)法求平面圖形內(nèi)各點(diǎn)的加速度（重點(diǎn)、難點(diǎn)）。 （十一）質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程掌握動(dòng)力學(xué)基本定律。理解慣性參考系，古典力學(xué)的適用范圍，國(guó)際單位制，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程及在直角坐標(biāo)軸上的投影和自然坐標(biāo)軸上的投影，質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的兩類問(wèn)題，運(yùn)動(dòng)的初始條件。 （十二）動(dòng)量定理理解動(dòng)力學(xué)普遍定理引述，質(zhì)心及其坐標(biāo)公式，動(dòng)量和沖量，質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量。掌握動(dòng)量定理，動(dòng)量守恒定律（重點(diǎn)、難點(diǎn)），質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理（重點(diǎn)），質(zhì)心運(yùn)動(dòng)守恒定律。 （十三）動(dòng)量矩定理掌握質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩，動(dòng)量矩定理，動(dòng)量矩守恒定律，定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體對(duì)

7、轉(zhuǎn)軸的動(dòng)量矩，剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程（重點(diǎn)），熟練掌握轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、回轉(zhuǎn)半徑、平行移軸定理，組合形體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算（重點(diǎn)）。（十四）達(dá)朗貝爾原理熟練掌握慣性力的概念，質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的達(dá)朗貝爾原理（重點(diǎn)），剛體慣性力系的簡(jiǎn)化 剛體平動(dòng)情形、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)（具有垂直于轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量對(duì)稱面）情形（重點(diǎn)、難點(diǎn)）、剛體平面運(yùn)動(dòng)情形。（十五）動(dòng)能定理掌握力的功，元功表達(dá)式，重力的功、彈性力的功、作用在轉(zhuǎn)動(dòng)剛體上的力的功、力偶的功（重點(diǎn)），質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能（重點(diǎn)），熟練掌握剛體作平動(dòng)、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能，動(dòng)能定理，理想約束及內(nèi)力的功，功率，功率方程。理解機(jī)械效率，勢(shì)力場(chǎng)，勢(shì)能，機(jī)械能守恒定律。掌握動(dòng)力學(xué)普遍定理

8、的綜合應(yīng)用（重點(diǎn)、難點(diǎn)）。三、教學(xué)方式及學(xué)時(shí)分配序號(hào)主要內(nèi)容主要教學(xué)方 式學(xué)時(shí)分配輔導(dǎo)答疑比 例一緒論理論力學(xué)研究對(duì)象和內(nèi)容；理論力學(xué)的學(xué)習(xí)目的；理論力學(xué)的學(xué)習(xí)方法。講授11:0.5二靜力學(xué)公理；常見約束的性質(zhì)；對(duì)物體系受力分析并畫受力圖講授、練習(xí)31:0.5三平面力在坐標(biāo)軸上的投影；平面匯交力系合成與平衡；平面內(nèi)力對(duì)點(diǎn)的矩、力偶；平面力偶系的合成與平衡講授21:0.5四平面任意力系的簡(jiǎn)化方法；主矢、主矩的計(jì)算；平面任意力系的平衡條件講授、練習(xí)61:0.5五摩擦講授、練習(xí)21:0.5六空間力的投影；空間力對(duì)軸的矩、力偶；各種類型力系的平衡條件；重心的計(jì)算講授、練習(xí)61:0.5靜力學(xué)習(xí)題課練習(xí)2

9、1:0.5七用矢量法建立點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程、求速度、加速度；直角坐標(biāo)法和自然坐標(biāo)法建立點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程、求速度、加速度講授11:0.5八剛體的平動(dòng)及其運(yùn)動(dòng)特征；剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)及其運(yùn)動(dòng)特征；轉(zhuǎn)動(dòng)剛體內(nèi)各點(diǎn)的速度和加速度講授11:0.5九絕對(duì)運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)和牽連運(yùn)動(dòng)的定義，三種速度和三種加速度的定義、選擇動(dòng)點(diǎn)、動(dòng)系和靜系、速度合成定理、牽連運(yùn)動(dòng)為平動(dòng)的加速度合成定理講授、練習(xí)61:0.5十剛體平面運(yùn)動(dòng)的特征，運(yùn)動(dòng)分解；速度分析：基點(diǎn)法、速度投影法和瞬心法；用基點(diǎn)法進(jìn)行加速度分析講授、練習(xí)81:0.5運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)題課練習(xí)21:0.5十一動(dòng)力學(xué)的基本定律；質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)微分方程；質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題的求解講授21:

10、0.5十二動(dòng)量、沖量、質(zhì)心的概念、質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量的計(jì)算、動(dòng)量定理及其守恒形式的應(yīng)用、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理講授、練習(xí)21:0.5十三動(dòng)量矩定理、剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程、剛體對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量講授、練習(xí)21:0.5十四達(dá)朗貝爾原理；慣性力系的簡(jiǎn)化；用動(dòng)靜法解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題講授、練習(xí)61:0.5理論力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2十五動(dòng)能、功的概念和計(jì)算、動(dòng)能定理、動(dòng)力學(xué)普遍定理的綜合應(yīng)用講授、練習(xí)81:0.5動(dòng)力學(xué)習(xí)題課練習(xí)21:0.5四、課程其他教學(xué)環(huán)節(jié)要求1、輔導(dǎo)答疑比例為每?jī)芍芤淮巍?、學(xué)生課后作業(yè)，大部分為計(jì)算題。3、安排相應(yīng)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)具有一定的分析能力和初步實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑢?shí)驗(yàn)內(nèi)容見實(shí)驗(yàn)大綱五、本課程與其他課程的聯(lián)系先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)普通物理；后續(xù)課程