理論力學(xué)課程教學(xué)大綱課程編碼：09151050課程名稱：理論力學(xué)/TheoreticalMechanics學(xué)時(shí)：48學(xué)分：3適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化（本科）開課學(xué)期：3開課部門：機(jī)電系先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理考核要求：考試使用教材及主要參考書：哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編,《簡明理論力學(xué)》，高等教育出版社，2004年哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編，《理論力學(xué)》，高等教育出版社，2009年朱炳麒主編，《理論力學(xué)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2001年范欽珊主編，《理論力學(xué)》，高等教育出版社，2002年一、課程的性質(zhì)和任務(wù)理論力學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課。它是各門力學(xué)的基礎(chǔ)，又可直接應(yīng)用于工程實(shí)際問題。本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系和剛體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)（包括平衡）的基本規(guī)律，為學(xué)習(xí)有關(guān)的后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的基礎(chǔ)；初步學(xué)會(huì)應(yīng)用理論力學(xué)的理論和方法分析、解決一些簡單的工程實(shí)際問題；同時(shí)結(jié)合本課程的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義世界觀，培養(yǎng)抽象思維、計(jì)算和分析能力。二、教學(xué)目的與要求應(yīng)對所規(guī)定的全部內(nèi)容有系統(tǒng)的理解，掌握其中的基本概念，基本理論和基本方法，對質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系和剛體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有較系統(tǒng)、全面的了解。三、學(xué)時(shí)分配章節(jié)課程內(nèi)容學(xué)時(shí)1靜力學(xué)公理和物體的受力分析42平面匯交力系和平面力偶系43平面任意力系44空間力系45摩擦26點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)17剛體的基本運(yùn)動(dòng)28點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)69剛體的平面運(yùn)動(dòng)610質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的基本方程111動(dòng)量定理412動(dòng)量矩定理513動(dòng)能定理514達(dá)朗貝爾原理自學(xué)習(xí)題課是本課程的重要環(huán)節(jié)之一，應(yīng)予足夠重視，習(xí)題課時(shí)數(shù)可根據(jù)課程內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)適當(dāng)分配。習(xí)題課進(jìn)行方式可以多樣化，例如：可采取課堂討論，歸納總結(jié)學(xué)生學(xué)習(xí)中的問題，分析綜合性典型習(xí)題等。由于受到課時(shí)數(shù)量的限制，建議部分內(nèi)容學(xué)生需采取自學(xué)的辦法。五、教學(xué)內(nèi)容第一章靜力學(xué)公理和物體的受力分析1、基本內(nèi)容：靜力學(xué)的研究對象及其工程技術(shù)中的應(yīng)用；平衡、剛體和力的概念；靜力學(xué)公理；約束、約束反力；各種常見約束的性質(zhì)；物體的受力分析。2、教學(xué)基本要求：了解靜力學(xué)的研究對象，掌握靜力學(xué)基本概念及靜力學(xué)公理，熟練掌握各種常見約束的性質(zhì)，對簡單的物體系統(tǒng)能熟練地取分離體并畫出受力圖。3、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：靜力學(xué)公理、常見工程約束的性質(zhì)和物體的受力分析。難點(diǎn)：活動(dòng)鉸鏈、固定鉸支座的約束力的表示。4、教學(xué)建議：使用CAI教學(xué)，結(jié)合日常生活中的實(shí)例講解約束的性質(zhì)。第二章平面匯交力系和平面力偶系1、基本內(nèi)容：力的分解和力在坐標(biāo)軸上的投影；平面匯交力系合成的幾何法和解析法；平面匯交力系平衡的幾何條件和解析條件，平面匯交力系的平衡方程；力對一點(diǎn)的矩；力偶和力偶矩；力偶系的合成和平衡。2、教學(xué)基本要求：熟悉力、力矩和力偶的概念及其性質(zhì)；能熟練計(jì)算力的投影、力對點(diǎn)的矩和力對軸的矩；掌握平面匯交力系和平面力偶系的簡化；能應(yīng)用平面匯交力系和平面力偶系的平衡條件和平衡方程求解單個(gè)物體和簡單物體系統(tǒng)的平衡問題。3、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：力的分解和力在軸上的投影，合力矩定理；平面力系的簡化、簡化結(jié)果；物體、及物系的平衡問題。難點(diǎn)：力矩、力偶概念4、教學(xué)建議：使用CAI教學(xué)，加強(qiáng)習(xí)題課和自學(xué)。第三章平面任意力系1、基本內(nèi)容：平面力系的簡化；力的平移定理；平面力系的簡化結(jié)果分析；平面力系的平衡條件和平衡方程；物體系平衡問題的求解。2、教學(xué)基本要求：掌握平面任意力系的簡化，熟悉簡化結(jié)果；能熟練地計(jì)算主矢和主矩；能應(yīng)用平面任意力系的平衡條件和平衡方程求解單個(gè)物體和簡單物體系統(tǒng)的平衡問題；能熟練地選取分離體和應(yīng)用各種形式的平衡方程求解。3、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：合力矩定理；平面力系的簡化、簡化結(jié)果；物體、及物系的平衡問題。難點(diǎn)：力矩、力偶概念4、教學(xué)建議：使用CAI教學(xué)，加強(qiáng)習(xí)題課和自學(xué)。第四章空間力系1、基本內(nèi)容：力在空間直角坐標(biāo)軸上的投影；空間匯交力系的合力和平衡；力對點(diǎn)的矩矢；力對軸的矩；力對點(diǎn)的矩與力對通過該點(diǎn)的軸的矩的關(guān)系；力偶矩矢；空間力偶系的合成與平衡；空間任意力系向一點(diǎn)簡化；主矢和主矩；空間任意力系的平衡條件和平衡方程；空間平行力系的平衡方程；平行力系中心和重心的概念；重心的計(jì)算公式。2、教學(xué)基本要求：了解力的投影、力對點(diǎn)的矩和力對軸的矩及兩者之間的關(guān)系；理解各種類型力系的簡化，熟悉簡化結(jié)果；能計(jì)算主矢和主矩；掌握空間力系的平衡問題的求解；熟練掌握重心的計(jì)算。3、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：空間匯交力系的平衡問題的求解；力對點(diǎn)之矩、力對軸之矩的計(jì)算及兩者之間的關(guān)系；空間力系的簡化、簡化結(jié)果；物體、及物系的平衡問題；重心的計(jì)算。難點(diǎn)：力對點(diǎn)之矩、力對軸之矩4、教學(xué)建議：使用CAI教學(xué)，加強(qiáng)自學(xué)第五章摩擦1、基本內(nèi)容：滑動(dòng)摩擦力；滑動(dòng)摩擦定律；摩擦系數(shù)和摩擦角；自鎖現(xiàn)象；考慮摩擦?xí)r的平衡問題；滾動(dòng)摩阻的概念。2、教學(xué)基本要求：理解滑動(dòng)摩擦的概念和摩擦力的特征，能求解考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r簡單的物體系統(tǒng)平衡問題。了解滾阻的概念。3、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：靜滑動(dòng)摩擦力的特征；考慮摩擦?xí)r物體的平衡問題；摩擦角的概念。難點(diǎn)：摩擦角的概念4、教學(xué)建議：使用CAI教學(xué)，加強(qiáng)摩擦平衡問題的練習(xí)，摩擦角、自鎖及滾動(dòng)摩阻內(nèi)容建議自學(xué)。第六章點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)1、基本內(nèi)容：運(yùn)動(dòng)的相對性、參考坐標(biāo)系；確定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的基本方法－矢量法、直角坐標(biāo)法和自然法；運(yùn)動(dòng)方程和軌跡方程；點(diǎn)的速度和加速度的矢量形式；點(diǎn)的速度和加速度在直角坐標(biāo)軸上的投影；自然軸系；點(diǎn)的速度和加速度在自然軸上的投影；切向加速度和法向加速度。2、教學(xué)基本要求：掌握點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的矢量法、直角坐標(biāo)法和自然坐標(biāo)法，能求點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，能熟練地求解與點(diǎn)的速度和加速度有關(guān)的問題。3、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：點(diǎn)的速度和加速度的各種計(jì)算方法。難點(diǎn)：點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的矢量法，自然軸系的概念。4、教學(xué)建議：使用CAI教學(xué)第七章剛體的簡單運(yùn)動(dòng)1、基本內(nèi)容：剛體的平動(dòng)及其特征；剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)及其特征；轉(zhuǎn)動(dòng)方程；角速度和角加速度；定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體內(nèi)任一點(diǎn)的速度和加速度。2、教學(xué)基本要求：熟悉剛體平動(dòng)和定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的特征。能熟練地求解與定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角速度、角加速度以及剛體內(nèi)各點(diǎn)的速度和加速度有關(guān)的問題。3、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：剛體平移運(yùn)動(dòng)和定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。難點(diǎn)：剛體的曲線平移運(yùn)動(dòng)。4、教學(xué)建議：使用CAI教學(xué)第八章點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)1、基本內(nèi)容：合成運(yùn)動(dòng)的基本概念；動(dòng)點(diǎn)、動(dòng)參考系和靜參考系；絕對運(yùn)動(dòng)、相對運(yùn)動(dòng)和牽連運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)的合成與分解；絕對速度、相對速度和牽連速度；點(diǎn)的速度合成定理；絕對加速度、相對加速度和牽連加速度；加速度合成定理。2、教學(xué)基本要求：掌握運(yùn)動(dòng)合成與分解的基本概念和方法；熟練掌握點(diǎn)的速度合成定理和牽連運(yùn)動(dòng)為平動(dòng)時(shí)點(diǎn)的加速度合成定理及其應(yīng)用，掌握牽連運(yùn)動(dòng)為定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的加速度合成定理及其應(yīng)用。3、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：點(diǎn)的速度合成定理、點(diǎn)的加速度合成定理及其應(yīng)用。難點(diǎn)：絕對運(yùn)動(dòng)、相對運(yùn)動(dòng)和牽連運(yùn)動(dòng)的判斷；牽連運(yùn)動(dòng)的概念；科氏加速度。4、教學(xué)建議：使用CAI教學(xué)，加強(qiáng)習(xí)題課。第九章剛體的平面運(yùn)動(dòng)1、基本內(nèi)容：剛體平面運(yùn)動(dòng)的特征；平面圖形；平面圖形的運(yùn)動(dòng)方程；平面運(yùn)動(dòng)分解為平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)；用基點(diǎn)法求平面圖形內(nèi)各點(diǎn)的速度；速度投影定理；瞬時(shí)速度中心；求平面圖形內(nèi)各點(diǎn)速度的瞬心法；用基點(diǎn)法求平面圖形內(nèi)各點(diǎn)的加速度；剛體平動(dòng)與平動(dòng)的合成、繞平行軸轉(zhuǎn)動(dòng)合成。2、教學(xué)基本要求：熟悉剛體平面運(yùn)動(dòng)的特征；能熟練應(yīng)用基點(diǎn)法、瞬心法和速度投影法求解有關(guān)速度的問題；能熟練應(yīng)用基點(diǎn)法求解有關(guān)加速度的問題；對常見平面機(jī)構(gòu)能熟練地進(jìn)行速度和加速度分析；了解剛體平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)的合成，剛體繞兩個(gè)平行軸轉(zhuǎn)動(dòng)的合成及剛體繞相交軸轉(zhuǎn)動(dòng)的合成并學(xué)會(huì)初步應(yīng)用。3、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：剛體平面運(yùn)動(dòng)的分解；平面運(yùn)動(dòng)方程；熟練掌握平面圖形上各點(diǎn)速度的求解方法；掌握求解平面圖形上各點(diǎn)加速度的基點(diǎn)法。難點(diǎn):瞬心的概念，運(yùn)動(dòng)學(xué)綜合應(yīng)用4、教學(xué)建議：使用CAI教學(xué)，加強(qiáng)習(xí)題課，分析綜合性典型習(xí)題。第十章質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的基本方程1、基本內(nèi)容：動(dòng)力學(xué)基本定律；質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程的矢量形式、直角坐標(biāo)形式和自然軸形式；質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的兩類問題的求解。2、教學(xué)基本要求：熟練建立質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)微分方程，并能求解簡單情況下運(yùn)動(dòng)微分方程。3、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程難點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程的求解4、教學(xué)建議：使用CAI教學(xué)第十一章動(dòng)量定理1、基本內(nèi)容：動(dòng)量和沖量；質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量；質(zhì)心及其坐標(biāo)公式；動(dòng)量定理；動(dòng)量守恒定律；質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理；質(zhì)心運(yùn)動(dòng)守恒定律。2、教學(xué)基本要求：熟練掌握質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理及守恒定理。3、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量定理；質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理難點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理4、教學(xué)建議：使用CAI教學(xué)，加強(qiáng)習(xí)題課第十二章動(dòng)量矩定理1、基本內(nèi)容：質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩；動(dòng)量矩定理；動(dòng)量矩守恒定律；定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體對轉(zhuǎn)軸的動(dòng)量矩；剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、回轉(zhuǎn)半徑、平行移軸定理；組合形體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算；剛體平面運(yùn)動(dòng)微分方程。2、教學(xué)基本要求：熟練計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；掌握質(zhì)點(diǎn)及質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩、動(dòng)量矩定理；能應(yīng)用剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)的微分方程求解有關(guān)的問題3、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩定理、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程和平面運(yùn)動(dòng)的微分方程難點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩定理4、教學(xué)建議：使用CAI教學(xué)，加強(qiáng)習(xí)題課第十三章動(dòng)能定理1、基本內(nèi)容：力的功；元功表達(dá)式；重力、彈性力、作用在定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體上的力、力偶的功；質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能；動(dòng)能定理；動(dòng)力學(xué)普遍定理的綜合應(yīng)用。2、教學(xué)基本要求：理解并熟練計(jì)算質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能、各種常見力所作的功；熟練掌握動(dòng)能定理及機(jī)械能守恒定理。3、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能；動(dòng)能定理難點(diǎn)：動(dòng)力學(xué)普遍定理的綜合應(yīng)用。4、教學(xué)建議：使用CAI教學(xué)，加強(qiáng)習(xí)題課，功率、功率方程、勢力場、勢能、機(jī)械能守恒定理等內(nèi)容建議自學(xué)。第十四章達(dá)朗伯原理1、基本內(nèi)容：慣性力的概念；質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的達(dá)朗伯原理；剛體慣性力系的簡化—