《理论力学》课程教学大纲（本科）.docx

理论力学Theoretical Mechanics课程代码：24321920学分：5学时：80 （其中：课堂教学学时：80 实验学时：上机学时：课程实践学时：）先修课程：高等数学、大学物理、工程图学适用专业：工程力学，土木工程教材：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9月第8版一'课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）理论力学是力学、土木、机械、交通运输类等专业的一门主要专业基础课，是这些类别专业学 科平台的主干课程。通过本课程的学习，可以培养学生的辨证唯物主义世界观，培养学生分析和解 决工程问题的能力。理论力学的任务是使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动（包括平衡）的基本规律和研究方法, 为学习有关后继课程准备必要的基础，并为将来学习和掌握新的科学技术创造条件；使学生初步学 会应用理论力学的理论和方法分析、解决工程实际问题。（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。应包括知识目标和能力 目标。）课程目标1:工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问 题。（毕业要求1.3.1）课程目标2：研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计 实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。（毕业要求134）课程目标3：素质：培养严谨求实的科学态度和开拓进取精神、科学思维的方式和方法、创 新意识和创新思维，为培养不断学习能力和寻找解决问题的欲望提供支撑。（毕业要求 1.3.5, 1.3.6）注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准；（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业专业必修课程填写）第十八章44讲授法、讨论法1合计8080注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格；2.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等 教学方法）等。五、课程考核考核形式考核要求考核权重备注课堂表现、平时作业缺课、不得多于3次，作业完 成不少于80%,质量较好0.2阶段测试参加，根据具体情况考虑0. 1期中考试按卷面成绩折算0. 7注：1,分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。2 .考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小 论文、项目设计和作品等。3 .考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、项目设计要求等。4 .考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1、理论力学解题指导及习题集，哈尔滨工业大学等六校理论力学教研室，高等教育出版社, 2005年7月第3版。2、理论力学教与学，蔡泰信、和兴锁，高等教育出版社，2007年6月第1版。七、大纲说明（内容可包括课程基本要求、习题耍求及其它一些必要的说明）1 .本大纲要求适用于多学时工程力学、土木工程专业理论力学课程；2 .教材：推荐使用哈工大的理论力学教材；3 .为达到基本要求，课外习题应不少于150题，即每次（2学时）布置45道题，其中应有概念 题、思考题、简单证明题、基本计算题和综合分析题及实验题等；4 .注意在教学中适当采用教学模型，特别大力提倡采用计算机辅助教学CAI软件、片等现代化教学手段；5 .应采用试题库或试卷库进行统一考试;2017年09月 21日2017年09月 21日课程目标毕业要求指标课程目标1.课程目标2课程目标3毕业要求1. 3. 1HMM毕业要求1. 3.4MHM毕业要求MMH毕业要求MMH注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入“'，也可标注“H、M、L-o二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一章静力学基本概念与公理、受力分析（一）课程内容1 .刚体和力的概念2 .静力学公理3 .约束和约束反力4 .物体的受力分析和受力图（二）教学要求1 .理解力、刚体、平衡和约束概念2 .掌握各种常见约束的性质，对物体系统能熟练地取分离体，画出受力图。（三）重点与难点约束和约束力及受力图画法第二章平面力系（-）课程内容1 .平面汇交力系2 .平面力对点之矩、平面力偶3 .平面任意力系的简化4 .平面任意力系的平衡条件和平衡方程5 .物体系统的平衡静定和静不定问题6 .平面简单桁架的内力计算（二）教学要求1 .掌握平面汇交力系合成与平衡的方法.能熟练计算力在坐标轴上的投影、平面力对点之矩2 .掌握平面力偶系的合成与平衡.掌握平面任意力系的简化方法和简化结果，能熟练地计算主矢和主矩3 .能熟练地应用平面任意力系的平衡条件和平衡方程求解单个物体和简单物系的平衡问题.掌握求简单静定桁架内力的节点法和截面法（三）重点与难点平面力系作用下的物系平衡问题第三章空间力系（一）课程内容.空间汇交力系1 .力对点的矩和力对轴的矩.空间力偶2 .空间任意力系向一点的简化主矢和主矩.空间任意力系的简化结果分析3 .空间任意力系的平衡方程.重心（二）教学要求.掌握空间汇交力系的合成与平衡，力在空间直角坐标系上的投影，力对点的矩和力对轴的矩 的计算。1 . 了解空间任意力系的简化过程和掌握简化结果。2 .能应用空间任意力系平衡方程求解单个物体的平衡问题。3 .掌握重心的计算。（三）重点与难点空间力对点的矩和力对轴的矩的计算以及重心的计算。第四章摩擦（-）课程内容.滑动摩擦1 .考虑摩擦时物体的平衡问题.摩擦角和自锁现象2 .滚动摩阻的概念（二）教学要求.掌握静、动摩擦系数，了解摩擦角、自锁和滚动摩阻的概念。1 .能熟练应用解析法求解考虑摩擦时物体的平衡问题。（三）重点与难点有摩擦时物体的平衡问题第五章点的运动学（一）课程内容. 矢量法1 .直角坐标法.自然法（二）教学要求.能用矢量法、直角坐标法和自然坐标法确定点的运动。1 .能熟练应用直角坐标法和自然法求点的速度和加速度。（三）重点与难点求点的运动方程及与点的速度和加速度有关的问题。第六章刚体的简单运动（一）课程内容.刚体的平行移动1 .刚体绕定轴的转动.转动刚体内各点的速度和加速度2 .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（二）教学要求.掌握刚体平动和定轴转动的特征。掌握刚体定轴转动时的转动方程、角速度和角加速度以及 他们之间的关系。1 .能熟练地求解定轴转动刚体上任一点的角速度和角加速度。2 . 了解角速度、角加速度及刚体内各点的速度和加速度的矢量表示法。（三）重点与难点刚体平动的运动特征及定轴转动时刚体的角速度和角加速度以及刚体内各点的速度和加速 度第七章点的合成运动（一）课程内容.相对运动 牵连运动 绝对运动1 .点的速度合成定理.牵连运动是平动时点的加速度合成定理2 .牵连运动是转动时点的加速度合成定理 科氏加速度（二）教学要求.掌握三种运动、三种速度和三种加速度的定义，以及运动合成和分解的基本概念和基本方法。1 .熟练掌握点的速度合成定理。2 .熟练掌握牵连运动分别为平动和定轴转动时的加速度合成定理及其应用。3 .特别掌握牵连速度、牵连加速度和科氏加速度的概念和计算。（三）重点与难点点的速度合成定理及牵连运动分别为平动和定轴转动时的加速度合成定理及其应用第八章刚体的平面运动（一）课程内容.刚体平面运动的概述和运动的分解1 .求平面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2 .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（二）教学要求.掌握刚体平面运动的特征和研究方法。1 .能熟练应用基点法、瞬心法和速度投影定理求解有关速度问题。2 .能熟练应用基点法求解有关加速度问题。3 .对常见平面机构能熟练地进行速度和加速度分析。（三）重点与难点基点法和瞬心法求解有关速度问题及应用基点法求解有关加速度问题。第九章质点动力学的基本方程（一）课程内容.动力学的基本定律1 .质点的运动微分方程.质点动力学的两类基本问题（二）教学要求会建立质点的运动微分方程。掌握质点动力学两类基本问题的求解方法。（三）重点与难点建立质点的运动微分方程并求解质点动力学的两类问题第十章动量定理（一）课程内容.动量和冲量1 .动量定理.质心运动定理（二）教学要求.掌握并能熟练计算质点和质点系的动量。1 .掌握并能熟练应用动量定理和质心运动定理以及其守恒定律求解一般动力学问题。（三）重点与难点动量计算，应用动量定理和质心运动定理求解有关问题，包括动量守恒和质心运动守恒。第H一章动量矩定理（一）课程内容.质点和质点系的动量矩1 .动量矩定理.刚体绕定轴的转动微分方程2 .刚体对轴的转动惯量.质点系相对于质心的动量矩定理3 .刚体的平面运动微分方程（二）教学要求.掌握并能熟练计算质点和质点系的动量矩。1 .掌握刚体转动惯量的计算。2 .掌握定轴转动微分方程的应用。3 .掌握相对于固定点和质心的动量矩定理，并能熟练应用刚体平面运动微分方程求解相关的动 力学问题。（三）重点与难点质点和质点系的动量矩计算，动量矩定理及刚体的平面运动微分方程。第十二章动能定理（一）课程内容.力的功1 .质点和质点系的动能.动能定理2 .功率功率方程机械效率.势力场势能机械能守恒定律3 .普遍定理的综合应用（二）教学要求.掌握并能熟练计算质点和质点系的动能及力的功。1 .熟练应用动能定理和机械能守恒定律。2 .掌握普遍定理的综合应用，能求解较复杂的动力学的问题。（三）重点与难点动能及功的计算，动能定理的应用及普遍定理的综合应用。第十三章达朗贝尔原理（一）课程内容.惯性力和质点的达朗贝尔原理1 .质点系的达朗伯原理.刚体惯性力系的简化2 .绕定轴转动刚体的轴承动约束力（二）教学要求.掌握惯性力的概念。1 .掌握刚体平动、对称刚体作定轴转动和平面运动时惯性力系简化的结果，并能熟练虚加惯性 力和惯性力偶。2 .能较熟练根据达朗贝尔原理应用动静法求解动力学问题。3 .会判断定轴转动刚体的转轴是否是中心惯性主轴，会求附加动约束力。（三）重点与难点刚体不同运动时惯性力系简化的结果及达朗伯原理的应用。第十四章虚位移原理（-）课程内容.约束虚位移虚功1 .虚位移原理（二）教学要求.掌握约束、约束方程、虚位移和理想约束等概念。1 .能较熟练应用虚位移原理写出质点系的虚功方程，找出有关虚位移之间的关系，并求解未知 量（三）重点与难点求解虚位移之间的关系，利用虚位移原理的应用。第十五章分析力学基础（-）课程内容.自由度和广义坐标1 .以广义坐标表示的质点系平衡条件.动力学普遍方程2 .第二类拉格朗日方程.拉格朗日方程的初积分3 .第二类拉格朗日方程（-）教学要求.掌握自由度和广义坐标的概念1 .掌握广义坐标表示的质点系平衡条件以及在势力场中的平衡条件.能熟练应用拉格朗日方程求解质点系的动力学问题（三）重点与难点应用广义坐标表示的质点系平衡条件以及拉格朗日方程求解质点系的动力学问题。第十六章非惯性系中质点动力学（一）课程内容1 .非惯性系中质点动力学的基本方程2 .非惯性系中质点的动能定理（二）教学要求理解非惯性系中质点动力学的基本方程，掌握非惯性系中质点的动能定理（三）重点与难点非惯性系中质点动力学问题的求解第十七章碰撞（一）课程内容1 .碰撞的分类碰撞问题的简化2 .用于碰撞过程的基本定理3 .恢复因数（二）教学要求深刻理解可用于碰撞问题的基本定理，并会用其求解简单的碰撞问题。（三）重点与难点可用于碰撞问题的基本定理，撞击中心。第十八章机械振动基础（一）课程内容1 .单自由度系统的自由振动2 .计算固有频率的能量法3 .单自由度系统的有阻尼自由振动4 .单自由度系统的无阻尼受迫振动5 .单自由度系统的无阻尼受迫振动（二）教学要求1 .掌握单自由度系统振动方程建立，求解简单的振动方程。2 .掌握固有频率、周期、振幅、相位、共振等概念以及共振现象发生的条件。3 .能应用能量法计算系统的固有频率（三）重点与难点建立振动方程以及系统固有频率的计算三、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂 教学实验上 机课程 实践小 计第一早44讲授法、讨论法1第二章88讲授法、讨论法1、2、3第三章44讲授法、讨论法1、2第四章44讲授法、讨论法1第五章22讲授法、讨论法1第六章22讲授法、讨论法1第七章66讲授法、讨论法1、2、3第八章66讲授法、讨论法1、2、3第九章22讲授法、讨论法1第十章44讲授法、讨论法1、2第十一章66讲授法、讨论法1、2、3第十二章88讲授法、讨论法1、2、3第十三章44讲授法、讨论法1、2第十四章44讲授法、讨论法1第十五章66讲授法、讨论法1、2、3第十六章22讲授法、讨论法1第十七章44讲授法、讨论法1、2