《力学》课程教学大纲（本科）.docx

力学Mechanics课程代码：01410008学分：4.5学时：72 （其中：课堂教学学时：72 实验学时：0 上机学时：o 课程实践学时：o ）先修课程：高等数学适用专业：物理学（师范）教材：力学，漆安慎、杜婵英，高等教育出版社,2012年12月第3版一、课程性质与课程目标（一）课程性质力学课程以牛顿运动定律为基础，结合生产实际和自然现象，运用高等数学工具，全面阐述宏 观物体机械运动的基本概念和基本规律。力学课程的基本任务是：1.对宏观机械运动规律有比较全面、系统的认识，能掌握处理力学问题的一般方法，培养一定 的抽象思维和逻辑推理能力。2,能较深刻地分析中学力学教材，能初步分析一些生产、生活中的力学问题。3,认识数学与物理的密切联系，能运用数学工具解决物理问题。（二）课程目标课程目标1：通过本课程的学习，使学生对宏观机械运动规律有比较全面、系统的认识，能 掌握处理力学问题的一般方法，培养一定的抽象思维和逻辑推理能力。能较深刻地分析中学力学教 材，能初步分析一些生产、生活中的力学问题。认识数学与物理的密切联系，能运用数学工具解决 物理问题。课程目标2：掌握力学的基本理论、基本知识，掌握基本的物理实验方法和技能，具有一定的 探究能力和创新能力；通过对本课程的学习，使学生具备在力学及相关学科进一步深造的基础，能 在科学教育领域从事物理学及相关专业的教学、教育科研人员和其他教育工作者奠定基础。二、课程内容与教学要求考核形式考核要求考核权重备注期末考试闭卷70%期中考试闭卷20%课堂表现、平时作业出勤与作业10%六、参考书目及学习资料.力学，张汉壮主编，高等教育出版社，2015年4月第3版。1 .新概念物理教程力学，赵凯华主编，高等教育出版社，2005年1月第1版。2 .大学物理学第1册：力学，张三慧著，清华大学出版社，2005年8月第2版。3 .力学（上册）梁昆淼编，人民教育出版社，1982年第2版。七、大纲说明作业用自编练习册，约80道选择题、80道填空题、70道计算题。本课程的考核采用平时成绩、 期中考试和期末考试相结合的方式。其中平时成绩占总成绩的10%,期中考试占总成绩的20%和期 末考试占总成绩的70%。2017年9月15日第一章、物理学和力学(-)课程内容(1)发展着的物理学；(2)物理学科的特点；(3)时间和长度的计量；(4)单位制和量纲；(5)数量级估计；(6)参考系和坐标系与时间坐标轴。(二)教学要求(1) 了解物理学科的发展和特点；(2)认识测量在物理学研究中的重要作用.介绍长度、时间和质量测量的标准;(3)理解质点的概念，认识到恰当选择参照系和坐标系的必要性。(三)重点与难点.重点(1)单位制和量纲，基本单位和导出单位，量纲式。1 .难点(1)矢量与微积分的初步知识。第二章质点运动学(一)课程内容(1)质点的运动方程；(2)瞬时速度矢量与和瞬时加速度矢量及其分量表示式；(3)质点直线运动一从坐标到速度和加速度；(4)质点直线运动一从加速度到速度和坐标；(5)平面直角坐标系(斜抛运动；(6)自然坐标系法向与切向加速度；(7)伽利略变换。(二)教学要求(1)掌握位置矢量、位移和路程、速度和速率等基本概念;(2)深刻理解速度和加速度的瞬时性、矢量性和相对性，会从直线运动的坐标求速度和加速 度，从加速度求速度和坐标；(3)掌握抛体运动的分析方法；(4)熟练掌握对圆周运动的描写方法以及切向和法向加速度的意义和表示式。(三)重点与难点1.重点(1)位置矢量、位移和路程、速度和速率等基本概念；(2)速度和加速度的瞬时性、矢量性和相对性。2.难点(1)抛体运动、圆周运动的切向和法向加速度的意义和表示式。第三章动量定理及动量守恒定律(-)课程内容(1)牛顿第一定律和惯性参照系；(2)惯性质量，动量及动量守恒定律；(3)牛顿运动定律，伽利略相对性原理；(4)主动力和被动力；(5)牛顿定律的应用；(6)非惯性系的力学；(7)用冲量表述的动量定理；(8)质点系的动量定理和质心运动定理；(9)经典力学中动量守恒定律的常见形式。(二)教学要求(1)深刻理解和掌握牛顿运动定律，理解惯性参照系的意义；(2)掌握重力、弹性力和摩擦力的特点，能正确对物体进行受力分析；(3)能正确地运用牛顿定律分析力学问题，熟练掌握用隔离体法解题的方法；(4)深刻理解质量与重量的区别及联系，理解失重、超重现象的实质；(5)掌握力学量的国际单位制，明确量纲和量纲公式的作用；(6)掌握质点运动微分方程的建立和求解的基本方法，学会以高等数学为工具解决物理问题的方法；(7) 了解伽利略相对性原理在经典力学中的重要意义；(8)掌握惯性力的概念,明确牛顿力学的适用范围。(三)重点与难点.重点(1)牛顿运动定律，理解惯性参照系的意义；(2) 了解伽利略相对性原理在经典力学中的 重要意义；(3)掌握惯性力的概念,明确牛顿力学的适用范围。1 .难点(1)运用牛顿定律分析力学问题，熟练掌握用隔离体法解题的方法；质点运动微分方程的建 立和求解的基本方法。第四章动能和势能(一)课程内容(1)力的元功，用线积分表示功；(2)质点和质点系的动能定理；(3)保守力与非保守力，势能；(4)功能原理和机械能守恒定律；(5)对心碰撞；(6)非对心碰撞；(7)质心参考系的应用。(二)教学要求(1)掌握功和功率的概念，会计算恒力的功，计算变力的功；(2)深刻理解动能的概念，熟练掌握质点和质点系动能定理及其应用；(3)能区分保守力与非保守力，掌握势能的概念；(4)深刻地认识功能关系，明确功是能量交换或变化的量度；(5)掌握功能原理和机械能守恒定律，并能运用它们解决动力学问题。(三)重点与难点1.重点(1)功和功率的概念，会计算恒力的功，计算变力的功；(2)动能的概念，掌握质点和质点系动能定理及其应用。2.难点(1)能区分保守力与非保守力，掌握势能的概念；(2)掌握功能原理和机械能守恒定律， 并能运用它们解决动力学问题。第五章角动量(一)课程内容(1)质点的角动量；(2)质点系的角动量定理及角动量守恒定律；(3)质点系对质心的角动量定理及角动量守恒定律。2、教学要求(1)正确理解力矩和角动量与参考点的选择有关,对轴的力矩和角动量是力矩和角动量沿该 轴线的分量；(2)掌握对轴的角动量定理和角动量守恒定律；(3)掌握对固定点与质心的角动量定理和角动量守恒定律。(三)重点与难点.重点(1)对轴的角动量定理和角动量守恒定律。1 .难点(1)对固定点与质心的角动量定理和角动量守恒定律。第六章万有引力(一)课程内容(1)开普勒定律；(2)万有引力定律，惯性质量与引力质量；(3)引力势能。2、教学要求了解万有引力建立的过程；(2)掌握惯性质量与引力质量在物理概念上的区别以及如何把两者统一起来；(3) 了解重力加速度随纬度变化的规律和随高度变化的规律；(4)掌握万有引力势能的计算。(三)重点与难点.重点(1)惯性质量与引力质量在物理概念上的区别以及如何把两者统一起来；(2) 了解重力加 速度随纬度变化的规律和随高度变化的规律。1 .难点(1)万有引力势能的计算。第七章刚体力学(一)课程内容(1)刚体运动的描述；(2)刚体的动量和质心运动定理；(3)刚体定轴转动的角动量，转动惯量；(4)刚体定轴转动的动能定理；(5)刚体平面运动的动力学；(6)刚体的平衡。(二)教学要求(1)掌握角速度、角加速度的概念及定轴转动刚体角量与线量的关系；(2)明确刚体质心与重心的区别与联系；(3)熟练掌握刚体定轴转动的转动定律和动能定理，掌握转动惯量的概念及计算方法；(4)掌握运用刚体平面运动的动力学方程求解问题的方法。(三)重点与难点.重点(1)角速度、角加速度的概念及定轴转动刚体角量与线量的关系；(2)熟练掌握刚体定轴 转动的转动定律和动能定理，掌握转动惯量的概念及计算方法。1 .难点(1)掌握运用刚体平面运动的动力学方程求解问题的方法。第九章简谐振动(一)课程内容(1)简谐振动的动力学特征；(2)简谐振动的运力学；(3)简谐振动的能量转换；(4)筒谐振动的合成；(5)阻尼振动，受迫振动和共振。(二)教学要求(1)熟练掌握简谐振动动力学方程、运动学方程及有关概念的规律，并能进行有关计算；(2)正确理解相位和相位差概念；(3)掌握简谐振动的矢量表示法，并能应用它来研究振动的合成问题；(4)理解同方向的及互相垂直的两个振动的合成，了解拍现象及李萨如图形；了解阻尼振动的振幅随时间指数减小和稳定受迫振动的位移共振现象。(三)重点与难点.重点(1)熟练掌握简谐振动动力学方程、运动学方程及有关概念的规律，并能进行有关计算;(2)理解同方向的及互相垂直的两个振动的合成，了解拍现象及李萨如图形。1 .难点(1)正确理解相位和相位差概念；掌握简谐振动的矢量表示法，并能应用它来研究振动 的合成问题。第十章波动和声(一)课程内容(1)波的基本概念，横波和纵波；(2)平面简谐波方程；(3)波动方程与波速；(4)平均能流密度、声强与声压；(5)波的叠加和干涉、驻波；(6)多普勒效应。(二)教学要求(1)理解振动与波动的区别与联系;（2）牢固掌握平面简谐波的规律，并能熟练地写出波方程；（3）了解波的干涉与驻波的形成，了解驻波与行波的区别；（4）理解多普勒效应，了解弦和空气柱的振动。（三）重点与难点.重点（1）理解振动与波动的区别与联系；（2）牢固掌握平面简谐波的规律，并能熟练地写出波 方程。1 .难点（1）了解波的干涉与驻波的形成，了解驻波与行波的区别；（2）理解多普勒效应，了解弦和 空气柱的振动。三' 本课程开设的实验项目无四、学时分配及教学方法章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 计第一章22讲授法了解物理学科的发展和特点，掌握学习方法第二章1212设置问 题，启发 式、讨论 法教学（1）掌握位置矢量、位移和路程、速度和速率 等基本概念；（2）深刻理解速度和加速度的瞬 时性、矢量性和相对性，会从直线运动的坐 标求速度和加速度，从加速度求速度和坐标； （3）掌握抛体运动的分析方法；（4）熟练掌握对 圆周运动的描写方法以及切向和法向加速度 的意义和表示式。第三章1010学生自主学习，讨论法（1）深刻理解和掌握牛顿运动定律，理解惯性 参照系的意义；（2）掌握重力、弹性力和摩擦 力的特点，能正确对物体进行受力分析；（3） 能正确地运用牛顿定律分析力学问题，熟练 掌握用隔离体法解题的方法；（4）深刻理解质 量与重量的区别及联系，理解失重、超重现象 的实质；（5）掌握力学量的国际单位制，明确 量纲和量纲公式的作用；（6）掌握质点运动微 分方程的建立和求解的基本方法，学会以高等数学为工具解决物理问题方法；（7）了解伽 利略相对性原理在经典力学中的重要意义； （8）掌握惯性力的概念,明确牛顿力学的适用 范围。第四章88设置问 题，讨论 法教学（1）掌握功和功率的概念，会计算恒力的功， 计算变力的功；（2）深刻理解动能的概念，熟 练掌握质点和质点系动能定理及其应用；（3） 能区分保守力与非保守力，掌握势能的概念； （4）深刻地认识功能关系，明确功是能量交换 或变化的量度；（5）掌握功能原理和机械能守 恒定律，并能运用它们解决动力学问题。第五章44设置问题，启发 式、讨论 法教学（1）正确理解力矩和角动量与参考点的选择有 关，对轴的力矩和角动量是力矩和角动量沿 该轴线的分量；（2）掌握对轴的角动量定理和 角动量守恒定律；（3）掌握对固定点与质心的 角动量定理和角动量守恒定律。第八早44研究型教 字力法（1）了解万有引力建立的过程；（2）掌握惯性质 量与引力质量在物理概念上的区别以及如何 把两者统一起来；（3）了解重力加速度随纬度 变化的规律和随高度变化的规律；（4）掌握万 有引力势能的计算。第七章1414讲授法（1）掌握角速度、角加速度的概念及定轴转动 刚体角量与线量的关系；（2）明确刚体质心与 重心的区别与联系；（3）熟练掌握刚体定轴转 动的转动定律和动能定理，掌握转动惯量的 概念及计算方法；（4）掌握运用刚体平面运动 的动力学方程求解问题的方法。第九章88设置问 题，讨论 法教学（1）熟练掌握简谐振动动力学方程、运动学方 程及有关概念的规律，并能进行有关计算； （2）正确理解相位和相位差概念；（3）掌握简谐 振动的矢量表示法，并能应用它来研究振动 的合成问题；（4）理解同方向的及互相垂直的 两个振动的合成，了解拍现象及李萨如图形； （5） 了解阻尼振动的振幅随时间指数减小和稳 定受迫振动的位移共振现象。第十章1010设置问 题，讨论 法教学（1）理解振动与波动的区别与联系；（2）牢固掌 握平面简谐波的规律，并能熟练地写出波方 程；（3）了解波的干涉与驻波的形成，了解驻 波与行波的区别；（4）理解多普勒效应，了解 弦和空气柱的振动。合计7272五、课程考核