《理论力学》课程教学大纲.doc

PAGE 1 理论力学课程教学大纲 课程编号： 2010166 课程名称： 理论力学 学 时： 64 学 分： 4 学时分配： 授课：58 上机：2 实验： 4 实践： 实践（周）： 授课学院： 机械工程学院 适用专业： 机械制造及其自动化；土木工程； 港口航道与海岸工程；船舶与海洋工程；材料成型及控制工程；水利水电工程等 先修课程： 大学物理、高等数学 一、课程的性质与目的 理论力学是力学、机械、土木、水利、能源动力、交通运输、海洋工程、航空航天等类别专业的一门重要技术基础课。它既是各门后续课程的理论基础，又是一门具有完整体系并继续发展的独立的学科，而且在许多工程技术领域中有着广泛的应用。本课程的任务是使学生掌握质点、质点系和刚体系统运动（包括平衡）和受力的基本规律和研究方法。提高学生在逻辑思维（包括推理、分析、综合等）、表达（包括用文字和图像）和计算以及利用理论力学基本概念和方法解决实际问题的能力。 二、教学基本要求 1. 静力学 （1）熟悉各种常见约束的性质，对物体系统能熟练画出受力图。 （2）理解力、力的投影、力矩和力偶的基本概念和性质，能熟练计算力的投影、力对点之矩和力对轴之矩。 （3）掌握各类力系的简化方法和简化结果，能计算一般力系的主矢和主矩。 （4）能熟练应用各类平面力系的平衡方程求解单个物体和物体系统的平衡问题。 （5）了解空间力系的平衡方程及其应用。 （6）能通过计算和查表求组合体的重心。 （7）理解滑动摩擦的概念和摩擦力的特征，能求解考虑滑动摩擦时物体的平衡问题。了解滚动摩擦的概念。 2. 运动学 （1）掌握描述点平面运动的绝对法（矢量法、直角坐标法和自然坐标法），能建立点的运动方程，求点的运动轨迹、速度和加速度。 （2）理解刚体平动和定轴转动的特征。能求定轴转动刚体上各点的速度和加速度。 （3）掌握运动合成和分解的基本概念和方法。能应用点的速度合成定理和加速度合成定理求解平面问题中的速度和加速度问题。 （4）理解刚体平面运动的特征。能熟练应用基点法、瞬心法和速度投影法求平面运动的速度问题；能熟练应用基点法求平面运动的加速度问题。能对常见的平面机构进行速度分析。 3. 动力学 （1）能建立质点的运动微分方程，能求简单的运动微分方程的积分。 （2）能通过查表和平行轴定理计算简单几何形状刚体的转动惯量。 （3）理解并能计算动力学中各基本物理量（动量、动量矩、动能、冲量、功、势能等）。 （4）理解并能运用动力学普遍定理（动能定理、动量定理、质心运动定理、动量矩定理、刚体定轴转动微分方程）求解质点系的动力学问题。 （5）掌握刚体平动以及对称刚体作定轴转动和平面运动时惯性力系的简化结果。能应用达朗伯原理（动静法）求解刚体和刚体系的动力学问题。了解定轴转动刚体动反力的概念。了解静平衡和动平衡的概念。 （6）掌握自由度、虚位移、虚功等基本概念，应用虚位移原理解决静平衡问题。了解广义力的概念和广义力表示的平衡条件。了解拉格朗日第二类方程。 三、教学内容 1. 绪 论 理论力学的研究对象及其在工程中的作用。理论力学的研究方法。理论力学课程的基本内容。理论力学在相应专业课程体系中的地位。 2. 静力学 （1）静力学基础 力、力系、等效力系、平衡力系，物体的平衡。静力学公理（二力平衡、加减平衡力系、力的平行四边形、作用力与反作用力、刚化公理等）。 力矢量的坐标表示，力对点之矩。 力对轴之矩、力对点之矩与力对轴之矩的关系。 力偶、力偶矩矢、力偶系。 约束和约束力。 主动力、载荷、分布力和集中力。 约束的典型形式：柔索、光滑面、铰链（圆形铰链、辊轴、球形铰链）、链杆和固定端约束等。 物体的受力分析，受力图。 （2）力系的简化 汇交力系的简化，合力投影定理。 力线平移定理，任意力系的简化、主矢和主矩、简化结果的讨论，合力矩定理。 平面力系的简化。平行力系的简化、平行力系的中心，重心、重心的坐标公式。 （3）力系的平衡 平面力系的平衡条件和平衡方程，单个物体的平衡问题。 静定和超静定的概念和问题。应用平衡方程求解刚体系统的平衡问题，平面桁架的平衡。 空间力系的平衡方程，单个物体空间力系的平衡问题。 （4）静力学应用（摩擦） 摩擦现象，滑动摩擦力、摩擦定律、摩擦角和摩擦锥、自锁现象。 平衡的临界状态和平衡范围，考虑滑动摩擦的平衡问题。滚动摩擦的概念。 3. 运动学 引言：运动学的研究对象、研究内容和研究方法，定参考系和动参考系、绝对法和合成法。 （1）点的运动学 常用参考系（坐标系）：矢径坐标系、直角坐标系、弧坐标系和自然轴系，切线、主法线和副法线，点的运动方程、轨迹方程、速度、加速度。 求点运动的绝对法：矢径法、直角坐标法和自然坐标法，切向加速度和法向加速度。 （2）刚体的平动和