理论力学
Theoretical Mechanics
一、课程基本信息
学 时：40
学 分：2.5
考核方式：考试，平时成绩占总成绩的30%
中文简介：理论力学是土木工程专业一门必修的专业基础课,是三大力学之一,本课程为今后的专业课学习提供理论基础。通过该课程的学习，使学生掌握理论力学的基础理论，能分析计算工程实际中的静力学和动力学问题，并为后续课程的学习打下基础。本课程的研究内容包括三篇：
（1）静力学：主要研究物体受力的分析方法，力系的简化与平衡规律的应用。
（2）运动学：从几何的角度研究物体在空间的运动规律（如运动方程、速度和加速度），而不涉及引起物体运动变化的物理原因。
（3）动力学：主要研究物体的运动与作用在物体上的力之间的关系。
二、 教学目的与要求
通过本课程的学习，使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动（包括平衡）的基本规律和研究方法，为学习有关的后续课程打好必要的基础，并为将来学习和掌握新的科学技术创造条件；使学生初步学会应用理论力学的理论和方法分析、解决一些简单的工程实际问题；结合本课程的特点,培养学生的辩证唯物主义世界观，培养学生的能力。
三、教学方法与手段
以课堂教学、多媒体演示为主，辅以课后习题和课堂讨论，完成相应的计算，理论联系实际。
四、 教学内容及目标
教学内容 |
教学目标 |
学时 分配 |
第一章 静力学公理和物体的受力分析 |
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1. 静力学公理 |
掌握 |
0.5 |
2. 约束和约束力 |
理解 |
0.5 |
3. 物体的受力分析和受力图 |
掌握 |
0.5 |
4. 力学模型和力学简图 |
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0.5 |
重点与难点:受力分析 |
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衡量学习是否达到目标的标准:准确绘出受力分析图 |
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第二章 平面力系 |
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1. 平面汇交力系 |
了解 |
0.5 |
2. 平面力对点之矩·平面力偶 |
理解 |
3. 平面任意力系的简化 |
理解 |
1.0 |
4. 平面任意力系的平衡条件和平衡方程 |
掌握 |
1.0 |
5. 物体系的平衡•静定和超静定问题 |
理解 |
1.0 |
6. 平面简单桁架的内力计算 |
掌握 |
0.5 |
重点与难点:平衡方程、内力计算 |
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衡量学习是否达到目标的标准:准确列出任意力系的平衡方程、正确完成平面简单桁架的内力计算 |
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第三章 空间力系 |
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1. 空间汇交力系 |
了解 |
0.5 |
2. 力对点的矩和力对轴的矩 |
理解 |
3. 空间力偶 |
了解 |
0.5 |
4. 空间任意力系的简化 |
掌握 |
5. 空间任意力系平衡方程 |
掌握 |
1.0 |
6. 物体的重心 |
理解 |
重点与难点:空间力偶、平衡方程、重心 |
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衡量学习是否达到目标的标准:准确简化空间任意力系及列出空间任意力系的平衡方程 |
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第四章 摩擦 |
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1. 滑动摩擦 |
了解 |
0.5 |
2. 摩擦角和自锁现象 |
理解 |
0.5 |
3. 考虑摩擦时物体的平衡问题 |
掌握 |
0.5 |
4. 滚动摩阻的概念 |
了解 |
0.5 |
重点与难点: 考虑摩擦时物体的平衡问题 |
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衡量学习是否达到目标的标准:掌握考虑摩擦时物体的平衡问题并能够进行受力分析 |
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第五章 点的运动学 |
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1. 矢量法 |
理解 |
0.5 |
2. 直角坐标法 |
理解 |
1.0 |
3. 自然法 |
理解 |
0.5 |
重点与难点: 自然法、直角坐标法 |
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衡量学习是否达到目标的标准:掌握直角坐标法、理解自然法 |
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第六章 刚体的简单运动 |
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1. 刚体的平行移动 |
理解 |
0.5 |
2. 刚体绕定轴的转动 |
理解 |
3. 转动刚体内各点的速度和加速度 |
掌握 |
1.0 |
4. 轮系的传动比 |
了解 |
0.5 |
5. 以矢量表示角速度和角加速度•以矢积表示点的速度和加速度 |
理解 |
重点与难点: 转动刚体内各点的速度和加速度；以矢积表示点的速度和加速度 |
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衡量学习是否达到目标的标准:能够计算转动刚体内各点的速度和加速度 |
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第七章 点的合成运动 |
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1. 相对运动•牵连运动•绝对运动 |
理解 |
1.0 |
2. 点的速度合成定理 |
掌握 |
1.0 |
3. 牵连运动是平移时点的加速度合成定理 |
掌握 |
1.0 |
4. 牵连运动是定轴转动时点的加速度合成定理•科氏加速度 |
掌握 |
1.0 |
重点与难点: 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；牵连运动为转动时点的加速度合成定理及其应用 |
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衡量学习是否达到目标的标准: 熟练运用速度合成定理和牵连运动为平动时点的加速度合成定理 |
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第八章 刚体的平面运动 |
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1. 刚体平面运动的概述和运动分解 |
理解 |
0.5 |
2. 求平面图形内各点速度的基点法 |
掌握 |
1.0 |
3. 求平面图形内各点速度的瞬心法 |
掌握 |
0.5 |
4. 用基点法求平面图形内各点的加速度 |
掌握 |
1.0 |
5. 运动学综合应用举例 |
掌握 |
1.0 |
重点与难点: 基点法、瞬心法和速度投影法求解有关速度的问题；常见平面机构的速度和加速度分析 |
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衡量学习是否达到目标的标准: 对常见平面机构能熟练地进行速度和加速度分析 |
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第九章 刚体的平面运动 |
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1. 动力学的基本定律 |
掌握 |
1.0 |
2. 质点的运动微分方程 |
理解 |
1.0 |
重点与难点: 动力学的基本定律；质点的运动微分方程；质点动力学的两类基本问题 |
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衡量学习是否达到目标的标准: 能够熟练建立质点的运动微分方程 |
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第十章 动量定理 |
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1. 动量与冲量 |
理解 |
0.5 |
2. 动量定理 |
掌握 |
1.0 |
3. 质心运动定理 |
掌握 |
0.5 |
重点与难点: 动力学的基本定律；动量定理、质心运动定理及相应的守恒定理；求解质点、质点系的动力学问题 |
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衡量学习是否达到目标的标准: 能熟练应用动量定理、质心运动定理求解质点、质点系的动力学问题 |
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第十一章 动量矩定理 |
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1. 质点和质点系的动量矩 |
理解 |
1.0 |
2. 动量矩定理 |
掌握 |
1.0 |
3. 刚体绕定轴的转动微分方程 |
理解 |
1.0 |
4. 刚体对轴的转动惯量 |
掌握 |
1.0 |
5. 质点系相对于质心的动量矩定理 |
掌握 |
1.0 |
6. 刚体的平面运动微分方程 |
理解 |
1.0 |
重点与难点: 动力学的基本定律；固定点和质心的动量矩定理及相应的守恒定理；刚体定轴转动和平面运动微分方程 |
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衡量学习是否达到目标的标准: 掌握对固定点和质心的动量矩定理及相应的守恒定理，能应用刚体定轴转动和平面运动微分方程求解有关的问题 |
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第十二章 动能定理 |
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1. 力的功 |
理解 |
0.5 |
2. 质点和质点系的动能 |
理解 |
0.5 |
3. 动能定理 |
掌握 |
1.0 |
4. 功率•功率方程•机械效率 |
理解 |
0.5 |
5. 势力场•势能•机械能守恒定律 |
掌握 |
0.5 |
6. 普通定理的综合应用举例 |
掌握 |
1.0 |
重点与难点: 动能定理求解质点、质点系的动力学问题；动力学普遍定理求解质点、质点系的动力学问题 |
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衡量学习是否达到目标的标准: 熟练应用动能定理求解质点、质点系的动力学问题，熟练地综合应用动力学普遍定理求解质点、质点系的动力学问题 |
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第十三章 达朗贝尔原理 |
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1. 惯性力•质点的达朗贝尔原理 |
理解 |
0.5 |
2. 质点系的达朗贝尔原理 |
掌握 |
0.5 |
3. 刚体惯性力系的简化 |
理解 |
0.5 |
4. 绕定轴转动刚体的轴承动约束力 |
掌握 |
0.5 |
重点与难点: 平动、定轴转动和平面运动刚体的惯性力系简化；动静法 |
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衡量学习是否达到目标的标准: 掌握平动、定轴转动和平面运动刚体的惯性力系简化结果；掌握动静法的应用 |
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第十四章 虚位移原理 |
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1. 约束•虚位移•虚功 |
理解 |
1.0 |
2. 虚位移原理 |
掌握 |
1.0 |
重点与难点: 虚位移、虚功；虚位移原理 |
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衡量学习是否达到目标的标准: 熟练运用虚位移原理求解平衡问题 |
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五、推荐教材和教学参考资源
推荐教材：
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.
参考资源：
（1）陈奎孚.《理论力学自主学习辅导》.北京：中国农业大学出版社，2014.
（2）彭慧莲.《理论力学（配哈工大第七版）全程导学及习题全解》.北京：中国时代经济出版社，2012.
（3）洪嘉振.《理论力学》.北京：高等教育出版社, 2015.
大纲修订人： 吕建根 修订日期：2018.1.6
大纲审定人： 审定日期：
