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理论力学课程教学大纲-土木工程
2018-01-06 20:33  

理论力学

Theoretical Mechanics

一、课程基本信息

 时:40

 分:2.5

考核方式:考试,平时成绩占总成绩的30%

中文简介:理论力学是土木工程专业一门必修的专业基础课,是三大力学之一,本课程为今后的专业课学习提供理论基础。通过该课程的学习,使学生掌握理论力学的基础理论,能分析计算工程实际中的静力学和动力学问题,并为后续课程的学习打下基础。本课程的研究内容包括三篇:

1)静力学:主要研究物体受力的分析方法,力系的简化与平衡规律的应用。

2)运动学:从几何的角度研究物体在空间的运动规律(如运动方程、速度和加速度),而不涉及引起物体运动变化的物理原因。

3)动力学:主要研究物体的运动与作用在物体上的力之间的关系。

二、 教学目的与要求  

通过本课程的学习,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,为学习有关的后续课程打好必要的基础,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、解决一些简单的工程实际问题;结合本课程的特点,培养学生的辩证唯物主义世界观,培养学生的能力。

 

三、教学方法与手段

以课堂教学、多媒体演示为主,辅以课后习题和课堂讨论,完成相应的计算,理论联系实际。

 

四、 教学内容及目标


  教学内容

教学目标

学时

分配

第一章  静力学公理和物体的受力分析



1. 静力学公理

掌握

0.5

2. 约束和约束力

理解

0.5

3. 物体的受力分析和受力图

掌握

0.5

4. 力学模型和力学简图


0.5

 重点与难点:受力分析



 衡量学习是否达到目标的标准:准确绘出受力分析图



第二章  平面力系



1. 平面汇交力系

了解

0.5

2. 平面力对点之矩·平面力偶

理解

3. 平面任意力系的简化

理解

1.0

4. 平面任意力系的平衡条件和平衡方程

掌握

1.0

5. 物体系的平衡•静定和超静定问题

理解

1.0

6. 平面简单桁架的内力计算

掌握

0.5

 重点与难点:平衡方程、内力计算



 衡量学习是否达到目标的标准:准确列出任意力系的平衡方程、正确完成平面简单桁架的内力计算



第三章  空间力系



1. 空间汇交力系

了解

0.5

2. 力对点的矩和力对轴的矩

理解

3. 空间力偶

了解

0.5

4. 空间任意力系的简化

掌握

5. 空间任意力系平衡方程

掌握

1.0

6. 物体的重心

理解

 重点与难点:空间力偶、平衡方程、重心



 衡量学习是否达到目标的标准:准确简化空间任意力系及列出空间任意力系的平衡方程



第四章  摩擦



1. 滑动摩擦

了解

0.5

2. 摩擦角和自锁现象

理解

0.5

3. 考虑摩擦时物体的平衡问题

掌握

0.5

4. 滚动摩阻的概念

了解

0.5

 重点与难点: 考虑摩擦时物体的平衡问题



 衡量学习是否达到目标的标准:掌握考虑摩擦时物体的平衡问题并能够进行受力分析



第五章  点的运动学



1. 矢量法

理解

0.5

2. 直角坐标法

理解

1.0

3. 自然法

理解

0.5

 重点与难点: 自然法、直角坐标法



 衡量学习是否达到目标的标准:掌握直角坐标法、理解自然法



第六章 刚体的简单运动



1. 刚体的平行移动

理解

0.5

2. 刚体绕定轴的转动

理解

3. 转动刚体内各点的速度和加速度

掌握

1.0

4. 轮系的传动比

了解

0.5

5. 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

理解

重点与难点: 转动刚体内各点的速度和加速度;以矢积表示点的速度和加速度



衡量学习是否达到目标的标准:能够计算转动刚体内各点的速度和加速度



第七章 点的合成运动



1. 相对运动•牵连运动•绝对运动

理解

1.0

2. 点的速度合成定理

掌握

1.0

3. 牵连运动是平移时点的加速度合成定理

掌握

1.0

4. 牵连运动是定轴转动时点的加速度合成定理•科氏加速度

掌握

1.0

重点与难点: 点的速度合成定理和牵连运动为平动时点的加速度合成定;牵连运动为转动时点的加速度合成定理及其应用



衡量学习是否达到目标的标准: 熟练运用速度合成定理和牵连运动为平动时点的加速度合成定理



第八章 刚体的平面运动



1. 刚体平面运动的概述和运动分解

理解

0.5

2. 求平面图形内各点速度的基点法

掌握

1.0

3. 求平面图形内各点速度的瞬心法

掌握

0.5

4. 用基点法求平面图形内各点的加速度

掌握

1.0

5. 运动学综合应用举例

掌握

1.0

重点与难点: 基点法、瞬心法和速度投影法求解有关速度的问题;常见平面机构的速度和加速度分析



衡量学习是否达到目标的标准: 对常见平面机构能熟练地进行速度和加速度分析



第九章 刚体的平面运动



1. 动力学的基本定律

掌握

1.0

2. 质点的运动微分方程

理解

1.0

重点与难点: 动力学的基本定律;质点的运动微分方程;质点动力学的两类基本问题



衡量学习是否达到目标的标准: 能够熟练建立质点的运动微分方程



第十章 动量定理



1. 动量与冲量

理解

0.5

2. 动量定理

掌握

1.0

3. 质心运动定理

掌握

0.5

重点与难点: 动力学的基本定律;动量定理、质心运动定理及相应的守恒定理;求解质点、质点系的动力学问题



衡量学习是否达到目标的标准: 能熟练应用动量定理、质心运动定理求解质点、质点系的动力学问题



第十一章 动量矩定理



1. 质点和质点系的动量矩

理解

1.0

2. 动量矩定理

掌握

1.0

3. 刚体绕定轴的转动微分方程

理解

1.0

4. 刚体对轴的转动惯量

掌握

1.0

5. 质点系相对于质心的动量矩定理

掌握

1.0

6. 刚体的平面运动微分方程

理解

1.0

重点与难点: 动力学的基本定律;固定点和质心的动量矩定理及相应的守恒定理;刚体定轴转动和平面运动微分方程



衡量学习是否达到目标的标准: 掌握对固定点和质心的动量矩定理及相应的守恒定理,能应用刚体定轴转动和平面运动微分方程求解有关的问题



第十二章 动能定理



1. 力的功

理解

0.5

2. 质点和质点系的动能

理解

0.5

3. 动能定理

掌握

1.0

4. 功率•功率方程•机械效率

理解

0.5

5. 势力场•势能•机械能守恒定律

掌握

0.5

6. 普通定理的综合应用举例

掌握

1.0

重点与难点: 动能定理求解质点、质点系的动力学问题;动力学普遍定理求解质点、质点系的动力学问题



衡量学习是否达到目标的标准: 熟练应用动能定理求解质点、质点系的动力学问题,熟练地综合应用动力学普遍定理求解质点、质点系的动力学问题



第十三章 达朗贝尔原理



1. 惯性力•质点的达朗贝尔原理

理解

0.5

2. 质点系的达朗贝尔原理

掌握

0.5

3. 刚体惯性力系的简化

理解

0.5

4. 绕定轴转动刚体的轴承动约束力

掌握

0.5

重点与难点: 平动、定轴转动和平面运动刚体的惯性力系简化;动静法



衡量学习是否达到目标的标准: 掌握平动、定轴转动和平面运动刚体的惯性力系简化结果;掌握动静法的应用



第十四章 虚位移原理



1. 约束•虚位移•虚功

理解

1.0

2. 虚位移原理

掌握

1.0

重点与难点: 虚位移、虚功;虚位移原理



衡量学习是否达到目标的标准: 熟练运用虚位移原理求解平衡问题



 

五、推荐教材和教学参考资源

推荐教材:

哈尔滨工业大学理论力学教研室编.《理论力学》 (第8版).北京:高等教育出版社, 2016.

参考资源:

1)陈奎孚.《理论力学自主学习辅导》.北京:中国农业大学出版社,2014.

2)彭慧莲.《理论力学(配哈工大第七版)全程导学及习题全解》.北京:中国时代经济出版社,2012.

3)洪嘉振.《理论力学》.北京:高等教育出版社, 2015.

         

大纲修订人: 吕建根                         修订日期:2018.1.6

 

  大纲审定人:                             审定日期:  


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