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SPOC学校专有课程
理论力学
第1次开课
开课时间: 2019年09月03日 ~ 2019年12月22日
学时安排: 3-5
当前开课已结束 已有 715 人参加
立即自学
往期不提供结课证书,想参加下学期课程, 点击这里预约>>
spContent=我们所处的这个世界是多彩多姿的,有天造地设的自然景观和奇妙的自然规律,有造福人类的各种机器、各种建筑,也有令人类惊恐不已的各种灾难,这其中都包含着力学的原因。本课程将让您了解受力分析、运动分析,以及受力与运动的关系,为您探索未知的多彩世界、造福人类打下良好的基础!
我们所处的这个世界是多彩多姿的,有天造地设的自然景观和奇妙的自然规律,有造福人类的各种机器、各种建筑,也有令人类惊恐不已的各种灾难,这其中都包含着力学的原因。本课程将让您了解受力分析、运动分析,以及受力与运动的关系,为您探索未知的多彩世界、造福人类打下良好的基础!
—— 课程团队
课程概述

理论力学》课程是高等工科院校开设的一门重要的技术基础课,是一门理论性、逻辑性、实践性都很强的课程,它是其它力学课程的基础,也是各专业课的基础,在工程技术领域内有广泛的应用。

我校各专业中设置《工程力学A(1)》和《工程力学B(1)》就是不同学时的《理论力学》。本在线课程包括了《工程力学B(1)》的所有内容,也包括了《工程力学A(1)》的基本内容。

本课程研究物体机械运动一般规律,主要内容包括静力学(含静力学公理、物体的受力分析、平面力系、空间力系、摩擦等)、运动学(含点的运动学、刚体的基本运动、点的合成运动、刚体的平面运动等)、动力学(含动力学基本定律、质点(系)的运动微分方程、动量定理、动量矩定理、动能定理、达朗贝尔原理等)。

本课程将以大量的工程实例为导引,以大纲要求的知识点为线索,以分析问题为手段,以解决问题为目标,引导同学们学习力学建模、受力分析、运动分析、寻找问题解决的思想和方法。通过该课程的学习,掌握理论力学的理论和方法,培养辩证唯物主义的世界观,培养逻辑思维、创新思维、表达和计算能力,并解决简单的工程实际问题,并为以后解决复杂的工程问题打好必要的基础。

 我们在生活中也许会有许多疑问,如:

   ⚫伽利略从斜塔上抛下的铁球会落在它的铅垂下方吗?

   ⚫阳明滩大桥引桥的垮塌是桥的质量不好,还是另有原因?

   人造卫星的调姿是如何进行的?

学习了本课程,同学们对这些问题都可以给出自己的答案!



授课目标

通过学习本门课程,你将获得如下:

1、《工程力学(理论力学)》的基本概念、基本原理、基本方法以及“三基”的工程背景,为后续有关力学和专业的课程打下基础;

2、创新思想得以培养,辩证思维能力得以锻炼,解决问题的能力得到提高;



成绩 要求

1、按照教学大纲有:总评成绩=平时成绩+期末考试成绩,其中,平时成绩占30%,期末卷面成绩占70%;

2、平时成绩包括:

1)做作业、网上提交、作业互评、作业小结,占总评的10%;

2)平时出勤、课堂互动、观看慕课视频、做慕课测试题、讨论回帖次数、讨论区自主提问、翻转课堂,等,占总评的10%;

3)课外小制作比赛,占总评的10%。               


课程大纲
绪论
课时目标:1. 了解理论力学的研究对象;2. 了解理论力学的任务及其研究内容;3. 掌握理论力学的研究方法;4. 了解理论力学发展简史。
1.1 课程介绍与要求
静力学的基本公理与物体的受力分析
课时目标:1. 了解静力学的基本概念;2. 掌握静力学公理及两个推论;3. 熟练掌握工程中常见约束与约束力;4. 能对物体进行受力分析并画出物体受力图。
第一节 静力学的基本概念
第二节 静力学公理
第三节 约束与约束反力
第四节 分离体和受力图
平面汇交力系
课时目标:1. 了解平面汇交力系合成与平衡的几何法;2. 熟练掌握力在坐标轴上的投影;3. 掌握平面汇交力系合成与平衡的解析法。
第一节 汇交力系的概念和等效简化
第二节 汇交力系的平衡条件
力矩与平面力偶理论
课时目标:1. 掌握力矩的概念与计算;2. 了解力偶及其性质;3. 掌握平面力偶系的合成与平衡。
第一节 力矩的概念
第二节 力偶与力偶的性质
第三节 力偶系的合成与平衡
平面任意力系
课时目标:1. 了解力线平移定理;2. 掌握平面任意力系向一点的简化;3. 了解简化结果的分析;4. 掌握平面任意力系的平衡条件与平衡方程;5. 掌握平面平行力系的合成与平衡;6. 能求解物系的平衡问题;7. 了解平面静定桁架的内力计算。
第一节 平面力系的概念与力线平移定理
第二节 平面力系的等效简化
第三节 平面力系简化结果的应用
第四节 平面力系的平衡条件
第五节 刚体系统静定性质的判断
第六节 刚体系统平衡问题的求解(1)
第七节 刚体系统平衡问题的求解(2)
第八节 桁架的概念与零杆的判定
第九节 节点法与截面法
摩擦
课时目标:1. 了解摩擦现象;2. 掌握滑动摩擦;3. 能求解具有滑动摩擦的平衡问题;4. 了解滚动摩擦。
第一节 摩擦现象与摩擦的基本概念
第二节 考虑有摩擦时物体的平衡问题
空间力系和重心
课时目标:1. 了解空间力沿坐标轴的分解与投影;2. 掌握空间汇交力系的合成与平衡;3. 了解空间力偶理论;4. 理解力对于点之矩与力对于轴之矩;5. 了解空间任意力系向一点的简化;6. 掌握空间任意力系的平衡条件与平衡方程;7. 了解重心的概念。
第一节 空间力系的概念
第二节 空间力系的简化
第三节 空间力系的平衡条件
第四节 重心
点的运动学
课时目标:1. 理解运动学的基本概念;2. 了解矢量法;3. 掌握直角坐标法;4. 掌握自然法。
第一节 点的运动的矢量表示及其在直角坐标系的投影
第二节 点的速度和加速度在自然轴系上的投影
刚体的基本运动
课时目标:1. 了解刚体的平行移动;2. 了解刚体的定轴转动;3. 掌握转动刚体内各点的速度与加速度;4. 了解轮系的传动比;5. 理解以矢量表示角速度与角加速度。
第一节 平动和定轴转动的概念
第二节 定轴转动刚体上各点的速度和加速度
点的合成运动
课时目标:1. 理解点的合成运动的概念;2. 掌握点的速度合成定理;3. 掌握牵连运动为平动时点的加速度合成定理;4. 掌握牵连运动为转动时点的加速度合成定理。
第一节 合成运动的基本概念
第二节 速度合成定理
第三节 牵连运动为平动时的加速度合成定理
第四节 牵连运动为转动时的加速度合成定理
刚体的平面运动
课时目标:1. 了解刚体平面运动的概述;2. 掌握求平面图形内各点速度的基点法;3. 掌握求平面图形内各点速度的瞬心法;4. 熟练应用基点法求平面图形内各点的加速度。
第一节 刚体平面运动的基本概念
第二节 平面图形内各点的速度
第三节 平面图形的瞬时速度中心
第四节 平面图形内各点的加速度
第五节 运动学综合运用
质点动力学的基本方程
课时目标:1. 理解动力学的基本定律;2. 掌握质点的运动微分方程。
第一节 动力学基本定理与质点的运动微分方程
动量定理
课时目标:1. 理解动量与冲量的概念;2. 掌握动量定理;3. 掌握质心运动定理。
第一节 动量和冲量
第二节 动量定理
第三节 质心运动定理
第四节 动量定理的应用
动量矩定理
课时目标:1. 质点和质点系的动量矩;2. 掌握动量矩定理;3. 掌握刚体的定轴转动微分方程;4. 了解质点系相对质心的动量矩定理;5. 掌握刚体的平面运动微分方程。
第一节 动量矩的概念
第二节 动量矩定理
第三节 定轴转动与突然解除约束问题
第四节 质点系相对于质心的动量矩定理
第五节 刚体的平面运动微分方程
第六节 动量矩定理的应用
动能定理
课时目标:1. 力的功;2. 质点和质点系的动能;3. 掌握动能定理;4. 掌握普遍定理的综合应用。
第一节 功的概念与计算
第二节 动能的计算
第三节 动能定理
第四节 动力学普遍定理的综合运用
达朗贝尔原理
课时目标:1. 理解惯性力的概念;2. 掌握达朗贝尔原理;3. 熟悉刚体惯性力系的简化。
第一节 惯性力的概念
第二节 质点和质点系的达朗贝尔原理
第三节 刚体惯性力系的简化
第四节 达朗贝尔原理的应用
虚位移原理
课时目标:了解虚位移原理及其应用
第一节 虚位移原理简介
理论力学拓展专题
课时目标:了解力学在日常生活和工程中的一些应用。
奇妙的加速度
四两拨千斤的原理
“猫案”中的力学原理
昂热桥惨案
展开全部
预备知识

学习本课程之前应该预先学习过《高等数学中的微积分知识。

参考资料

1、理论力学,郝桐生(第四版), 高教出版社。

2、理论力学,哈工大理论力学教研室(第八版),高教出版社

3、静力学,Andrew Pytel, Jaan Jiusaiaas,清华大学出版社

4、动力学,Andrew Pytel, Jaan Jiusaiaas,清华大学出版社

5、理论力学、材料力学、考研与竞赛试题精解,江苏省力学学会科普委员会编著,中国矿业大学出版社



常见问题

Q1 :  《理论力学》与《工程力学》有什么关系?

A :  在很多的大学里,工科的专业一般都会开设《工程力学》课程,学习的内容都会包括《理论力学》和《材料力学》的相关内容。根据学时的不同,又会分出A、B、C等不同类型。以中国矿业大学为例,学时最多的《工程力学A》,包括《工程力学A1》和《工程力学A2》,其中《工程力学A1》即多学时的《理论力学》,72学时,《工程力学A2》即多学时的《材料力学》,80学时;其次为《工程力学B》,包括《工程力学B1》和《工程力学B2》,其中《工程力学B1》即中学时的《理论力学》,56学时,《工程力学B2》即中学时的《材料力学》,56学时;学时最少的叫《工程力学C》,包括《理论力学》中的静力学和《材料力学》,共80学时。


Q2 :  我们这门《理论力学》在线课程适用多少学时的课程?

A : 我们这门《理论力学》在线课程相当于中学时的 “理论力学”,知识点涵盖了中学时“理论力学”的全部内容,部分拓展内容和思考题又包括了多学时的 “理论力学”的相关内容,这样使得本课程既可以就高,又可以就低,扩大了适用范围。


Q3 : 《理论力学》课程与后面的专业课有什么关系?

A : 在非力学专业中,《理论力学》和《材料力学》合起来被称为《工程力学》,是大多数工科专业的专业基础课,是后续专业课程的基础,如对土木专业,《工程结构设计》就直接用到《工程力学》的知识,机械专业的《机械原理》、《机械设计》等课程都会直接用到《工程力学》。《理论力学》又是《材料力学》的基础,《理论力学》中的受力分析,是《材料力学》的内力、应力和变形分析的基础。


Q4 : 《理论力学》课程还有其它什么应用吗?

A :  《理论力学》课程不仅是后续课程的基础,还是以后工作、生活、甚至是思维的基础。如果力学学得好,在工作中就可以做出更多的工作业绩,同时避免可能存在的危险;在生活中适当力学知识,可以让生活过得更精彩;在思维方式上让我们更具有辩证性,提高我们的哲学水平和看问题的高度。 


Q5 :  可以举一些力学应用的具体例子吗?

A : 航空航天、高速铁路、航空母舰、装备制造,等等,都要先进行力学分析和研究。我们就不细说了,我们只看几个简单例子: 

        我们天天在用的手机中就要很多力学的应用,如手机中一般有个叫陀螺仪的部件,可用于手机防抖,感知手机的姿态等。使用微信“摇一摇”功能时,只需我们轻轻一摇,手机就可以感知到。比前几年老式手机上的重力感应灵敏多了。又如手机的压电屏,压电屏是压电式触控屏的简称,压电式触控屏幕可以支持多点触控,而且支持任何物体触控,不像电容屏只支持类皮肤的材质触控,这样,压电式触控屏幕可以同时具有电容屏幕的多点触控触感,又具有电阻屏的精准。

       如果对力学不重视,也会出一些问题。1988 年7 月,某地一仓库为对起重机进行除锈涂漆维护保养工作. 自制一个简易木制维修平台,用两根等长链条交叉端部固定在平台的四角处,再将两根吊装链条悬挂在电动葫芦吊钩上. 当载有两位维修工人的平台被吊升至距地面12m 的高空,一根链条突然断裂,造成平台倾翻, 维修人员1 死1 伤的恶性事故。调查发现,就是因为吊装角过大引起链条受力过大所致。如果多有一点力学知识,可能就不会发生这起事故了。

       学习力学,还可以提高我们辩证思维的能力。如我们在学习《理论力学》的过程中,会学到一个概念叫“瞬心”,即瞬时速度中心。如汽车正常行驶时,轮子的运动是纯滚动,无论汽车跑多快,轮子与地面的接触点却速度为零。这是多么奇妙的事情呀!通过对这些力学现象的学习,当然可以提高我们分析问题解决问题的能力!


Q6:可以给课程纠错吗?

A:可以,请在讨论区发贴。欢迎大家批评指正。


Q7:可以给课程点赞吗?

A:可以,请电脑上登陆,点个人中心,进入我们的课,右上角有“评价课程”。

源课程

该SPOC课程部分内容来自以上源课程,在源基础上老师进一步增加了新的课程内容

中国矿业大学
2 位授课老师
赵玉成

赵玉成

zhaoyc2018

赵慧明

赵慧明

副教授

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