《力學(xué)》課程教學(xué)大綱

力學(xué)Mechanics【課程編號】ZB25601 【課程類別】學(xué)科基礎(chǔ)課【學(xué)分?jǐn)?shù)】4 【學(xué)時數(shù)】72 【先修課程】高等數(shù)學(xué)【適用專業(yè)】物理學(xué)一、教學(xué)目的、任務(wù)：在于對物理學(xué)的內(nèi)容和方法，工作語言，概念和物理圖象，以及歷史，現(xiàn)狀和前言等方面，從整體上有個全面的了解。二、課程教學(xué)的基本要求：1、復(fù)習(xí)基礎(chǔ)知識，了解科學(xué)史料、科學(xué)趣聞逸事、科學(xué)家的生平及思維方法；2、掌握基本概念、基本理論和規(guī)律，掌握分析處理問題的基本方法；3、了解擴(kuò)展知識內(nèi)容。三、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時分配8+8+10+10+10+9+10+7=72總論（或緒論、概論等）8學(xué)時主要內(nèi)容：緒論附錄A微積分初步導(dǎo)數(shù)、導(dǎo)數(shù)的運算、微分和函數(shù)的冪級數(shù)展開積分、附錄B矢量、矢量及其解析表示、矢量的標(biāo)積、矢量的矢積教學(xué)要求：掌握微積分初步知識；掌握矢量及其解析表示、矢量的標(biāo)積、矢量的矢積；了解力學(xué)這門課程內(nèi)容和要求。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：無第一章質(zhì)點運動學(xué)8學(xué)時（課堂講授6學(xué)時+習(xí)題課2學(xué)時）主要內(nèi)容：質(zhì)點運動學(xué)（力學(xué)的研究對象、質(zhì)點、參考系和坐標(biāo)系、時間和空間的計量、物質(zhì)世界的層次和數(shù)量級、數(shù)量級的概念、空間尺度、時標(biāo)；）；直線運動（平均速度和瞬時速度、平均加速度和瞬時加速度、變速直線運動的位移）；曲線運動（位置矢量和位移矢量、曲線運動的速度和加速度切向加速度和法向加速度）；相對運動教學(xué)要求：掌握質(zhì)點運動學(xué)的基本概念和規(guī)律；掌握直線運動、曲線運動和相對運動的位移、速度、加速度的定義和公式。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：習(xí)題課第二章動量守恒質(zhì)點動力學(xué)10學(xué)時（課堂講授8學(xué)時+習(xí)題課2學(xué)時）主要內(nèi)容：慣性（慣性定律、慣性系）、質(zhì)量動量力沖量（質(zhì)量、動量動量守恒定律力力的疊加原理牛頓第三定律沖量質(zhì)點的動量定理牛頓第二定律質(zhì)點組的動量定理和動量守恒）、單位制和量綱（單位制基本單位和導(dǎo)出單位、量綱）、牛頓三定律及其應(yīng)用（自然界中常見的力、引力質(zhì)量、牛頓運動定律應(yīng)用舉例、生物學(xué)中某些力學(xué)相似性問題）、伽利略相對性原理和非慣性系（伽利略相對性原理、伽利略坐標(biāo)變換、直線加速系中的慣性力、慣性離心力、科里奧利力*）教學(xué)要求：掌握本章的基本概念；掌握動量定理和守恒率、牛頓三大定律及其應(yīng)用；了解伽利略相對性原理和非慣性系。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：：習(xí)題課第三章機(jī)械能守恒10學(xué)時（課堂講授8學(xué)時+習(xí)題課2學(xué)時）主要內(nèi)容：1功和能（重力勢能、彈性勢能、動能、功和功率）2機(jī)械能守恒定律（保守力和非保守力、物體系的勢能、機(jī)械能守恒定律、保守系與時間反演不變性）3一維勢能曲線的運用（一維勢能曲線、相圖、離心勢能）4質(zhì)心系與兩體碰撞（動量中心系與質(zhì)心、質(zhì)心運動定理、克尼希定理*兩體碰撞）5對稱性因果關(guān)系守恒律（對稱性*、對稱性原理*、守恒律與對稱性）教學(xué)要求：掌握本章的基本概念；掌握動能定理和機(jī)械能守恒定律；掌握動量中心系的相關(guān)內(nèi)容；初步了解對稱性因果關(guān)系守恒律。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：：習(xí)題課、期中考試第四章角動量守恒剛體力學(xué)10學(xué)時（課堂講授7學(xué)時+習(xí)題課3學(xué)時）主要內(nèi)容：1角動量守恒（角動量角動量守恒定律、力矩質(zhì)點角動量定理、質(zhì)點組的角動量定理和角動量守恒*、質(zhì)心系的角動量定理*、角動量守恒與空間各向同性）2剛體運動學(xué)（剛體剛體的平動和轉(zhuǎn)動、角速度和角加速度）3剛體定軸轉(zhuǎn)動（角動量與角速度的關(guān)系、轉(zhuǎn)動慣量、平行軸定理與正定軸定理、剛體繞定軸轉(zhuǎn)動定律、沖量矩、剛體繞定轉(zhuǎn)動的角動量定理、剛體的功和動能）4剛體的平面平行運動（剛體一般運動的動力學(xué)、平面平行運動、平面平行運動的動能、）5*剛體的平衡6*回轉(zhuǎn)運動教學(xué)要求：掌握本章的基本概念；掌握角動量定理和角動量守恒定律的內(nèi)容和應(yīng)用；掌握剛體運動學(xué)的基本概念和定軸轉(zhuǎn)動的相關(guān)定理和應(yīng)用；初步了解剛體的平面平行運動、剛體的平衡和回轉(zhuǎn)運動。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：：習(xí)題課第五章連續(xù)體力學(xué)9學(xué)時（課堂講授6學(xué)時+習(xí)題課3學(xué)時）主要內(nèi)容：1固體的彈性（應(yīng)力和應(yīng)變、直桿的拉伸或壓縮、梁的彎曲*、柱的扭轉(zhuǎn)*）2流體靜力學(xué)（靜止流體內(nèi)部的壓力、靜止流體中的壓強(qiáng)分布、帕斯卡原理、阿基米德原理、表面張力*、毛細(xì)現(xiàn)象*）3流體的流動（理想流體的概念、流線和流管、流量、連續(xù)性方程、流體的反作用、理想流體環(huán)量守恒定律）4伯努利方程（方程的推導(dǎo)、方程的應(yīng)用、流體的升力）5*流體的粘滯性（流體的粘滯性、泊蕭葉公式、斯托克斯公式、流體的相似性原理）6*湍流（層流與湍流、附壁邊界層、通向混沌的道路）教學(xué)要求：掌握彈性體、流體靜力學(xué)和流體流動的基本概念；掌握伯努利方程的內(nèi)容和應(yīng)用；了解流體的粘滯性和湍流的相關(guān)內(nèi)容。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：：習(xí)題課第六章振動和波10學(xué)時（課堂講授7學(xué)時+習(xí)題課3學(xué)時）主要內(nèi)容：1線性振動（簡諧振動的特征、簡諧振動的固有周頻率、振幅和相位、簡諧振動的能量、簡諧振動的振幅矢量表示法和復(fù)數(shù)表示法簡正模、阻尼振動、受迫振動、共振）2振動的合成與分解（一維同頻振動的合成、二維同頻振動的合成、不同頻振動的全盛與同步鎖模、付里葉分解與次諧頻）3*非線性振動（自激振動、軟激勵和硬激勵自振、穩(wěn)定和不穩(wěn)定的極限環(huán)、什么是"混沌"）4簡諧波（波動和基本概念、一維簡諧波、波速，波長與波的頻率、一維彈性波、波的能量和能流、波的群速、波的干涉駐波、波阻抗及其匹配*、連續(xù)介質(zhì)中的波動方程）5*連續(xù)介質(zhì)中的波（聲波和聲速、聲壓聲阻抗、聲強(qiáng)聲強(qiáng)級、淺水波深水波表面張力波*、彈性波）6多普勒效應(yīng)（多普勒效應(yīng)、艏波與馬赫錐）教學(xué)要求：掌握線性振動的三要素、簡諧振動的判據(jù)和簡諧振動的表示方法；掌握簡諧波的四要素和簡諧波的表達(dá)式；掌握多普勒效應(yīng)的基本內(nèi)容；了解非線性振動和連續(xù)介質(zhì)中的波。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：習(xí)題課第七章萬有引力3學(xué)時（課堂講授2學(xué)時+研究討論課1學(xué)時）主要內(nèi)容：1*開普勒定律、2*萬有引力定律、3*引力場、4*引力勢、5*開普勒運動6*潮汐教學(xué)要求：掌握開普勒三大定律和萬有引力定律的內(nèi)容；了解引力場的相關(guān)內(nèi)容。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：討論課注：講授內(nèi)容中，凡有"*"號的，視具體情況當(dāng)作簡單介紹或不講。四、教學(xué)重點、難點及教學(xué)方法：重點是質(zhì)點運動學(xué)、動量守恒、牛頓運動定律、機(jī)械能守恒、角動量守恒、振動和波動；難點是剛體力學(xué)和流體力學(xué)；采用的教學(xué)方法是講授、討論、習(xí)題講解相結(jié)合。五、考核方式及成績評定方式：采用期末閉卷考試的考核方式：按平時10%+段考20%+期末考試70%的成績評定。六、教材及參考書