理论力学
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课程评价
spContent=本课程支撑的本科生毕业要求指标点: 教学定位:理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学,是机械、土木、航空航天和力学等理工科学生学习的第一门面向工程的基础课,也是学习后续课程和将来从事科学技术研究的重要基础课程。 教学内容:课程包括理论知识(50%),理论解决工程问题(30%),课程实验和创新设计(20%)。 教学目标:通过学习理论知识,培养学生科学思维能力,为后续的专业课打基础;通过用理论解决工程实际问题,培养学生实践应用和研究能力;通过课程的实验和创新设计,培养学生的团队精神和创新能力。 理论力学知识与我们的生活工作息息相关。我们MOOC课程强调理论学习与解决实际问题并重。在深入地剖析各力学原理的基础上,将生活和工程中常见的力学问题分类,针对各类问题提出了有规律性、可操作的具体分析步骤和解决方法。本课程不仅适合大学本科学习、同时服务于考研的学生,也适合社会求知群体。
—— 课程团队
课程概述

一:为什么要学习理论力学

理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。机械运动是指物体的空间位置随时间的变化,这是最常见、最普遍、最基本的运动形态。理论力学不仅可以直接用于生产实践以及研究自然规律,它还是很多后续课程的技术基础课 ,是各门力学分支的基础。

 

二:理论力学的主题

理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。主要包括三部分:静力学、运动学和动力学。静力学是研究物体在力系作用下的平衡规律的科学。主要研究物体受力分析的方法、力系简化的方法,以及受力物体平衡时作用力所应满足的条件。运动学是研究物体运动几何性质的科学。主要从几何角度研究物体的运动,如轨迹、速度和加速度。动力学研究物体的机械运动与作用力之间的关系。


三:学习理论力学的收获

1:理论力学是一门理论性较强的技术基础课。工程专业一般都要接触机械运动问题,学习理论力学是为解决工程问题打下一定的基础;

2:很多工程专业的课程,例如材料力学、机械原理、机械设计、结构力学、弹塑性力学、流体力学、飞行力学、振动理论、断裂力学以及许多专业课程等,都要以理论力学为基础,所以理论力学是学习一系列后续课程的重要基础;

3:随着现代科学技术的发展,力学的研究内容已渗透到其它学科领域,例如固体力学和流体力学的理论被用来研究人体内骨骼的强度,血液流动的规律,以及植物中营养的输送问题等,形成了生物力学;流体力学的理论被用来研究等离子体在磁场中的运动,形成电磁流体力学;还有爆炸力学、物理力学等都是力学和其它学科结合而形成的边缘科学。这些新兴学科的建立都必须以坚实的理论力学知识为基础。

4:理论力学的研究方法,与其它学科的研究方法有不少相同之处。因此充分理解理论力学的研究方法,不仅可以深入地掌握这门学科,而且有助于学习其他科学技术理论,有助于培养辩证唯物主义世界观,培养正确分析问题和解决问题的能力,为今后解决生产实际问题,从事科学研究工作打下基础。

 

四:华中科技大学理论力学课程的特色

1: 理论与工程实践问题的分析并重。团队秉承华中科技大学理论力学课程体系严谨的传统,深入剖析各力学原理的特点,将工程问题分类,针对各类问题提出了具有规律性、可操作的具体分析步骤。

2:以学生发展为中心。课程设计有利于学生建立对该课程的宏观把控能力和提高实际解决问题的能力。团队针对学生普遍反映的理论力学难学、尤其是在动力学部分难以动手解决实际工程问题的共性问题,进一步强调了动力系统自由度的概念,并基于此深入剖析了所学动力学分析方法间的内在联系和差异,给出了选择合适分析方法的简单判据,使分析刚体平面动力学问题变得简单,取得了不错的线下教学实践效果。

3:优秀的师资。华中科技大学理论力学团队承担着华中科技大学相关工科院系的中、英文理论力学课程的教学。有3名教授,6名副教授和4名讲师,这里面包括:有着丰富科研和教学经验的国家科技进步一等奖、宝钢优秀教师奖获得者何锃教授;湖北省自然科学三等奖、湖北省科技进步二等奖、宝钢优秀教师奖、华中科技大学教学名师奖获得者王元勋教授;讲课深受学生好评、淡泊名利、甘守三尺讲台的全国徐芝纶力学优秀教师奖获得者杨汉文老师;还有讲课激情四射、曾多次在全国和华中科技大学教学竞赛中荣获一等奖的刘军华副教授和魏俊红讲师等。我们团队所指导的学生在国际力学竞赛和国内周培源力学竞赛中获得了特等奖、一等奖和二等奖等一系列优异成绩。

授课目标

一 课程定位和课程目标:

      本课程以“课程为载体,以学生发展为中心,立德树人,培养学生研究性思维方法和解决工程实际问题的能力” 为课程目标和理念,从课程思政、教学方法、教学资源等方面为学生提供尽可能好的教育。


 二 学完课程具备能力: 

(1) 养成与本课程一样严谨认真,刻苦务实和勇敢执着的思想作风 

(2) 通过学习矢量力学体系和分析力学体系,融会贯通地把本课程探索 自然界的哲学思想和方法,迁移到以后新的领域,提出创新性理论 

(3) 具备解决一些工程问题能力:例如:

      i. 在设计桁架时计算桁架中各杆件内力

     ii. 在设计搬运机构时分析运动中速度和加速度相互关系

    iii. 在设计发动机时分析力与加速度关系等

课程大纲
预备知识

高等数学;线性代数;大学物理等

证书要求

本课程结课成绩的满分为100分。成绩考核方式:平时考核+期末考核相结合。

平时考核占60%,每周单元测试题;

期末考核占40%,考核形式是主观或客观考试题一套。

综合成绩在60-79分之间的学员,可申请合格证书;综合成绩80-100分的学员,可申请优秀证书。

 注意:不提供免费合格证和优秀证证书。


参考资料

参考资料:

【1】华中科技大学理论力学教研室编写。理论力学(第2版)。武汉:华中科技大学出版社,2018.

【2】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.

【3】朱照宣,周起钊,殷金生编.理论力学:上、下册.北京:北京大学出版社,1982。

【4】 华中理工大学理论力学教研室编.理论力学练习册.北京:高等教育出版社,1996.

【5】王光远编著.应用分析动力学.北京:高等教育出版社,1981

【6】郑权旌编.工程静力学、工程运动学、工程动力学(共三册).武汉:华中理工大学出版社,1988

【7】 贾书慧.理论力学教程.北京:清华大学出版社,2004

【8】 范钦珊,刘燕,王琪.理论力学.北京:清华大学出版社,2004

【9】Hibbeler R C. Engineering Mechanics: Statics, Dynamics. Tenth Edition, 影印版。北京:高等教育出版社,2004

 【10】高云峰,蒋持平,吴鹤华,殷金生.力学小问题及全国大学生力学竞赛试题.北京:清华大学出版社,2003

课外文献阅读:

【1】 了解经典力学的分支及其研究范畴:https://baike.baidu.com/subview/78124/14526843.htm#sub78124

【2】 了解理论力学(基本定义), 发展简史, 涵盖内容, 基本概念和方法。朱照宣.《中国大百科全书》74卷(第二版) 物理学 词条:理论力学:中国大百科全书出版社,2009-07:305页

【3】了解静力学 主要内容, 发展简史, 学科分类 :https://baike.baidu.com/subview/78124/14526843.htm#sub78124。朱照宣.《中国大百科全书》74卷(第二版) 物理学 词条:静力学:中国大百科全书出版社,2009-07:277页

【4】了解运动学 概念, 研究课题,发展历史和 分类:https://baike.baidu.com/view/35055.htm#sub35055。朱照宣.《中国大百科全书》74卷(第二版)词条:运动学:中国大百科全书出版社,2009-07:520页

【5】了解动力学 概念, 研究课题,发展历史和 分类; https://baike.baidu.com/view/35067.htm#sub35067。  词条作者:朱照宣.《中国大百科全书》74卷(第二版) 物理学 词条:动力学:中国大百科全书出版社,2009-07:111页

【6】了解动力学 概念,2 简史,3 内容, 应用:https://baike.baidu.com/view/35067.htm#9999

【7】达朗贝尔::人物生平 主要贡献 研究经历 人物评价 人物著作:https://baike.baidu.com/view/6996251.htm?fromtitle=%E8%BE%BE%E6%9C%97%E8%B4%9D%E5%B0%94&fromid=369404&type=syn。朱照宣,《中国大百科全书》74卷(第一版)力学 词条:达朗伯,J.le R.:中国大百科全书出版社 ,1985 :79

【8】拉格朗日:人物生平 主要贡献 研究经历 人物评价 人物著作:https://baike.baidu.com/view/178430.htm?fromtitle=%E6%8B%89%E6%A0%BC%E6%9C%97%E6%97%A5&fromid=383115&type=search。朱照宣,《中国大百科全书》74卷(第一版)力学 词条:拉格朗日,J.-L.:中国大百科全书出版社,1985 :281页

【9】 《大众力学》

【10】武际可《力学的发展史》

【11】《力学进展》期刊

【12】《力学实践》期刊