理论力学
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课程评价
spContent=理论力学课程组以学生为主体,开展了内容丰富、题材广泛的教学改革与实践研究工作,学生受益量大面广,成效显著。2010年以来编著出版《理论力学》等教材7部9本。承担教研教改课题17项,发表教学改革和教学研究文章30篇。获省级教学成果奖一、二等奖3项、省级现代信息技术教学成果奖一、二等奖2项。
—— 课程团队
课程概述

  理论力学是机械类、建筑类及工程力学等专业研究物体机械运动一般规律的理论性较强的技术基础课。它的主要内容包括静力学、运动学、动力学三部分,是各门力学课程的基础。静力学主要包括物体的受力分析、平面力系和空间力系的简化与平衡、物体系的平衡、桁架的内力等;运动学主要包括点的运动、刚体简单运动、点的合成运动、刚体的平面运动及综合应用;动力学主要包括动力学基本方程、动量定理、动量矩定理、动能定理及综合应用、达朗贝尔原理(动静法)。

授课目标
本课程是力学中的一门基础课,体系严密,逻辑性强。它用数学的基本概念和严格的逻辑推理研究力学中带共性的问题。一方面用统一的观点,对各传统力学分支进行系统和综合的探讨,另一方面建立和发展新的模型、理论以及解决问题的解析方法和数值方法。
课程大纲

绪论

主要内容:理论力学的研究对象和内容及在工程技术中的应用。理论力学的研究方法。

重点和难点:理解研究方法中的抽象化方法

第一章  静力学公理和物体的受力分析

主要内容:静力学公理。约束和约束反力。受力分析和受力图。

重点和难点:掌握各种常见约束的性质,对简单的物体系统能熟练的取分离体并画出受力图。

第二章  平面汇交力系与平面力偶系

主要内容:平面汇交力系合成与平衡的几何法。平面汇交力系合成与平衡的解析法。平面力对点之矩的概念与计算。平面力偶。

重点与难点:掌握力、力矩和力偶等基本概念及其性质,能熟练的计算力的投影和力矩。

第三章  平面任意力系

主要内容:力线平移定理。平面任意力系向作用面内任一点的简化·主矢和主矩。平面任意力系的平衡条件和平衡方程。物体系的平衡。静定与超静定问题。平面简单桁架的内力计算。

重点与难点:掌握各类平面力系的简化方法和简化结果,会计算主矢和主矩。掌握各类平面力系的平衡条件,能熟练应用各种形式的平衡方程求解单个物体和简单物体系统的平衡问题。掌握求平面简单桁架内力的节点法和截面法。

第四章  空间力系

主要内容:空间汇交力系。力对点的矩和力对轴之矩。空间力偶。空间任意力系向一点的简化·主矢和主矩。空间任意力系的平衡方程,重心。

重点和难点:掌握力在轴上投影和力对轴之矩计算。了解空间力系的简化结果及平衡方程的应用。

第五章  摩擦

主要内容:滑动摩擦。摩擦角和自锁现象。考虑摩擦时物体的平衡问题。滚动摩阻的概念。

重点与难点:掌握滑动摩擦力的特征,会求解考虑滑动摩擦时简单物体系统的平衡问题。了解滚动摩阻的概念。

第七章  刚体的简单运动

主要内容:刚体的平行移动。刚体的定轴转动。定轴转动刚体内各点的速度和加速度。轮系传动比。

重点和难点:掌握刚体基本运动时的特征。能熟练的求解与定轴转动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有关的问题。

第八章  点的合成运动

主要内容:相对运动。牵连运动。绝对运动。点的速度合成定理。点的加速度合成定理。

重点和难点:掌握运动合成和分解的基本概念和方法。掌握动点的牵连速度、牵连加速度的概念。能熟练应用点的速度合成定理求解有关速度问题。掌握点的加速度合成定理及其应用(包括科氏加速度的概念与计算)。

第九章  刚体的平面运动

主要内容:刚体平面运动的概述和运动分解。求平面图形内各点速度的基点法和瞬心法。用基点法求平面图形内各点的加速度。

重点与难点:掌握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解有关速度问题。能熟练应用基点法求解有关加速度问题。对常见平面机构能熟练的进行速度和加速度分析。会点的复合运动和刚体平面运动的综合应用。

第十一章  动量定理

主要内容:动量与冲量。动量定理。质心运动定理。

重点与难点:掌握并能熟练计算质点系的动量,力的冲量。掌握动量定理、质心运动定理及相应的守恒定律的应用。

第十二章  动量矩定理

主要内容:质点和质点系的动量矩。动量矩定理。刚体绕定轴的转动微分方程。刚体对轴的转动惯量。质点系相对于质心的动量矩定理。刚体的平面运动微分方程。

重点和难点:掌握并能熟练计算质点系及刚体系统的动量矩。熟练掌握对固定轴的动量矩定理及守恒定律的应用。掌握刚体转动惯量的计算。会应用刚体定轴转动微分方程。了解惯性积和惯性主轴的概念。

第十三章  动能定理

主要内容:力的功。质点和质点系的动能。动能定理。普遍定理的综合应用。

重点和难点:掌握并熟练计算质点系及刚体系统的动能及常见力的功。熟练掌握动能定理的应用。能正确选择和综合应用动力学普遍定理。

第十四章  达朗贝尔原理(动静法)

主要内容:惯性力。质点的达朗贝尔原理。质点系的达朗尔原理。刚体惯性力系的简化。绕定轴转动刚体的轴承动反力。

重点与难点:掌握惯性力的概念,熟练掌握刚体平动、对称刚体作定轴转动和平面运动时惯性力系简化结果的计算。熟练掌握达朗贝尔原理(动静法)的应用。了解定轴转动刚体动反力的概念和消除动反力的条件。

五、习题

根据教学需要,布置约120道习题,作业完成情况作为评定课程成绩的部分。作业中受力分析和受力画图法是以作图为主外,其余的习题均以分析计算为主。

六、学时分配

序号

   

学时

1

绪论、静力学公理和物体的受力分析

4

2

平面基本力系

4

3

平面任意力系

8

4

空间力系

6

5

摩擦

2

6

刚体的简单运动

2

7

点的合成运动

8

8

刚体的平面运动

8

9

动量定理

4

10

动量矩定理

6

11

动能定理

6

12

达朗贝尔原理

6

13

合计

64


预备知识

预备知识:

1、高等数学

2、大学物理

3、工程图学


证书要求

对质点、质点系和刚体系统的机械运动(包括平衡)的规律有较系统、全面的了解。掌握有关的基本概念,基本理论和基本方法及其应用。完成80%以上的课程学习,平时成绩占40%,期末考试成绩占50%,论坛表现占10%。


参考资料

名称

编者

出版社

出版时间

出版号

备注

理论力学精选题集

张淑芳

徐红玉

中国建筑工业出版社

2013

ISBN

978-7-112-15394-7

配套理论力学教材使用

工程力学

张淑芬等

北京大学出版社

2013

ISBN7-311-02059-x

高等学校规划教材

理论力学

浙江大学

高等教育出版社

2010

ISBN7-04-006661-0

面向21世纪课程教材

理论力学

洪嘉振

高等教育出版社

2014

ISBN7-04-007473-7

普通高等教育"十五"国家级规划教材

理论力学

郝桐生

高等教育出版社

2013

ISBN7-04-011854-8

教育科学“十五”国家规划课题研究成果


常见问题

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