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理论力学课程编号：04080191课程名称（中英文）：理论力学(Theoreticalmechanics)学时／学分：：72/4.5必修（选）课：必修课适用专业：机械相关专业本科学生开课系、教研室：机械系机械工程教研室一、本课程的性质、任务和教学目的理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学，因此是工科大学生重要的技术基础课程。通过本课程的学习应使学生掌握经典力学的基本理论和基本方法，并善于应用这些理论和方法解决工程实际问题，同时为后续课程打下坚实的基础。二、本课程的教学内容与学时分配表本课程的教学内容（一）绪论理论力学的研究对象、研究方法、研究内容；理论力学的任务及目的；理论力学发展简史。（二）静力学基本要求：1、熟悉各种常见约束的性质，对简单的物体系统，能熟练地取分离体并画出受力图。能从简单的实际问题抽象出力学模型。2、熟悉力、力矩和力偶的概念及其性质；能熟练计算力的投影、力对点的矩和力对轴的矩。3．掌握各种类型力系的简化，熟悉简化结果；能熟练地计算主矢和主矩。4、能应用各种力系的平衡条件和平衡方程求解单个物体和简单物体系统的平衡问题。对平面一般力系的平衡问题，能熟练地选取分离体和应用各种形式的平衡方程求解。5、掌握求解平面简单桁架内力的节点法和截面法。6、掌握计算物体重心的各种方法。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简单的物体系统平衡问题。了解滚阻的概念。8、能熟练地计算空间力在坐标轴上的投影和对坐标轴的矩。教学内容：1、静力学的基本概念和物体的受力分析静力学的研究对象。平衡、刚体和力的概念、等效力系和平衡力系。静力学公理。约束、约束的基本类型、约束反力。物体的受力分析与受力图2、力系的等效与简化力对点的矩，合力矩定理。两个同向和反向平行力的合成。力矩和力偶矩。平面内力偶的等效变换和等效条件。3、静力学平衡问题平面汇交力系合成的几何法和平衡的几何条件。力的投影。合力投影定理。平面汇交力系合成的解析法和平衡的解析条件．平衡方程。平面力偶系的合成和平衡条件．平面任意力系的平衡方程。物系平衡、内力和外力，静定和静不定问题。平面行架内力计算：节点法，截面法。摩擦现象、滑动摩擦定律。摩擦角、自锁现象。考虑滑动摩擦时物体和物系的平衡问题。滚动摩擦的概念和滚阻力偶，滚动摩擦和滑动摩擦同时存在时平衡问题的分析。间汇交力系的合成与平衡的解析法。空间力偶系的合成、平衡。力对轴之矩、力对点之矩及其关系。空间任意力系向一点简化，主矢和主矩。简化结果；平衡方程。空间约束类型及空间力系的平衡问题。平行力系中心、平行分布力系的求法。（三）运动学基本要求：1、掌握描述点运动的矢量法、直角坐标法和自然坐标法，能求点的运动轨迹，能熟练地求解与点的速度和加速度有关的问题。2、熟悉刚体平动和定轴转动的特征。能熟练地求解与定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚体内各点的速度和加速度有关的问题。熟悉角速度、角加速度及刚体内点的速度和加速度的矢量表示法。3、掌握运动合成与分解的基本概念和方法。熟练掌握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理及其应用，掌握牵连运动为定轴转动时的加速度合成定理及其应用。4、熟悉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的问题。能熟练应用基点法求解有关加速度的问题。对常见平面机构能熟练地进行速度和加速度分析。教学内容：1、点的运动及刚体的简单运动运动学的研究对象。运动和静止的相对性，参考坐标系。点的运动方程：自然法、直角坐标法、矢量法。点的速度和加速度及其在直角坐标轴上的投影。点的切向加速度和法向加速度。了解点的速度和加速度的柱坐标、极坐标表示方法。刚体的平动、定轴转动及其特征；刚体定轴转动的转动方程；角速度和角加速度；转动刚体内各点的速度和加速度；轮系的传动比。角速度和角加速度的矢量表示，以矢积表示点的速度和加速度。2、点的合成运动动参考系和静参考系；相对运动、牵连运动、绝对运动。相对轨迹、绝对轨迹；绝对速度、相对速度、牵连速度；绝对加速度、相对加速度、牵连加速度。点的速度合成定理。牵连运动为平动时点的加速度合成定理；牵连运动为转动时点的加速度合成定理，科氏加速度。3、刚体的平面运动刚体平面运动简化成平面图形在其自身平面内的运动；平面运动方程；平面运动分解为平动和转动。求解平面图形内点的速度的基点法、速度瞬心法、速度投影法。图形内各点的速度分布。用基点法求平面图形内点的加速度。（四）动力学基本要求：1、能建立质点的运动微分方程，能求简单情况下运动微分方程的积分。2、理解质点在非惯性坐标系中的运动的处理方法，会建立相对运动微分方程，能求解有关的简单问题。3、能理解并熟练计算动力学中各基本物理量（动量、动量矩、功能、冲量、功、势能等）。4、熟练掌握动力学普遍定理（包括动量定理、质心运动定理，对绕固定点的和对质心的动量矩定理、动能定理）及相应的守恒定理，能正确选择和综合应用这些定理求解质点、质点系的动力学问题。5、掌握刚体转动惯量的计算。了解惯性积和惯性主轴的概念，会判定简单情况下刚体的惯性主轴。6、熟练掌握惯性力及惯性力矩的计算。熟悉刚体平动、对称刚体作定轴转动和平面运动时惯性力系简化的结果。熟练掌握达朗伯原理（动静法）的应用。7、熟悉自由度、广义坐标、虚位移和理想约束等概念。掌握虚位移原理的应用。8、了解单自由度系统自由振动。教学内容：1、动力学基本定律和质点运动微分方程、动力学的研究对象。动力学的基本定律。质点运动微分方程。质点动力学的两类基本问题。单自由度系统的的振动。2、动量定理动力学普遍定理概述。质点的动量、冲量；质点的动量定理。质点系的动量、动量定理、动量守恒定律。质心运动定理，质心运动守恒条件。3、动量矩定理质点的动量矩定理。质点系的动量矩及质点系的动量矩定理，动量矩守恒定理。刚体定轴转动微分方程。刚体的转动惯量，平行轴定理，回转半径。质点系相对于质心的动量矩定理。4、动能定理几种常见力的功、力矩的功。质点的动能定理。质点系的动能。平动、定轴转动和平面运动刚体的动能；质点系的动能定理。势力杨、势能，机械能守恒定律。5、达朗伯原理惯性力的概念，质点的达朗伯原理。质点系的达朗伯原理。平动、定轴转动和平面运动刚体的惯性力系的简化，惯性力系的主矢和主矩,静平衡和动平衡的概念。6、虚位移原理约束的分类和约束方程。虚位移、虚功、自由度和广义坐标的概念。理想约束、虚位移原理。以广义坐标表示的质点系平衡条件。学时分配表序号内容学时分配备注1绪论12静力学基本概念、公理及受力图43力学的等效与简化24平面汇交力系25平面力偶系16平面任意力系37物系平衡28摩擦29空间力系410平面桁架结构210点的运动学1.511刚体基本运动1.512点的合成运动813刚体平面运动814动力学基本定律、质点运动微分方程115动量定理416动量矩定理717动能定理718达朗贝尔原理419虚位移原理420机动，总复习3合计72课程的基本要求：学生按本大纲学完全部内容后，应对所规定的全部基本内容有系统的理解，掌握理论力(1)(2)(3)能运用物体系平衡条件求解物体系的平衡问题，包括考虑摩擦的平衡问题。特别是(4)能(5)能正确地求解质点动力学基本问题，熟练地运用动力学三大定理求解物体系动力学四、本课程的重点、难点和深度、广度重点：1.力的性质、力的合成与分解、力的投影及约束和约束反力、受力分析。2.汇交力系的合成、平面力系的简化、物体的重心、力偶理论。建议面授以上内容。3.平面力系的平衡方程，刚体系统的平衡。4.静（动）摩擦的概念、自锁、滚动摩擦、摩擦圆的概念。5.点的运动自然描述法及柱坐标描述法。6.以矢量表示刚体的角速度和角加速度、以矢积表示点的速度和加速度。7.速度的合成、牵连运动为平动时的加速度合成定理、牵连运动为转动时时的加速度合成定理。8.刚体绕定点运动的角速度和角加速度9.牛顿运动定律、质点运动微分方程10.动量和动量矩、动量定理、刚体的定轴转动微分方程11.动能定理、功率和功率方程12.达朗伯原理、刚体惯性力系的简化13.虚位移原理难点：1.力的性质、力的合成与分解、力的投影及约束和约束反力、受力分析。2.汇交力系的合成、平面力系的简化、物体的重心、力偶理论。建议面授以上内容。3.空间力系的平衡方程4.考虑摩擦时的平衡5.牵连运动为平动时的加速度合成定理、牵连运动为转动时时的加速度合成定理。6.平面图形上各点速度和加速度分析7.质点运动微分方程8.动量和动量矩、动量定理、刚体的定轴转动微分方程9.动能定理应用10.刚体惯性力系的简化11.虚位移原理的应用五、本课程与其它课程的关系及教学建议先修课程：高等数学、大学物理、画法几何与机械制图六、推荐选用教材及参考书教材：范钦珊.理论力学.高等教育出版社参考书：1.哈尔滨工业大学理论力学教研组编.理论力学（第六版）.高等教育出版社2.河海大学.理论力学.高教出版社.3.郝同生.理论力学.高教出版社.七、考核要求考核形式：该课程考试以闭卷笔试为主，参考平时成绩，考核内容与结构：应要覆盖大纲新定的全部内容。题形可以多种多样（问答、填空和计算等），但分数分配有30%左右的概念题，30%左右的单项内容的分析计算题和40%左右的综合分析计算题。平常考勤、作业：30％期末考试：70％执笔：陈爱平：审阅：———：审定：——