内容发布更新时间 : 2024/11/17 17:55:31星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

《理论力学》教学大纲（高学时）

课程编号: 学分: 4~5 参考学时:72~90

实验学时: 适用专业: 土木等

大纲执笔人：冯维明 课程负责人：冯维明

一、本课程的地位、作用和任务

理论力学》是一门理论性较强的技术基础课，它既是各门力学课程和有关后继课程的基础，又在许多工程技术领域中有着广泛的应用。

本课程的任务是使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动（包括平衡）的基本规律和研究方法，为学习有关的后继课程打好基础，并为将来学习和掌握新的科学技术创造条件，增强适应能力；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和分析问题、解决问题的能力。

本课程总的要求是：对质点、质点系和刚体机械运动（包括平衡）的规律有较系统、全面的了解：掌握有关的基本概念、基本理论和基本方法及其应用。

二、本科程教学基本内容

静力学基本公理和定理，各种约束的性质，物体受力的分析方法。各种力系的简化方法、平衡条件及平衡方程（包括考虑摩擦的问题）。用直角坐标法和自然坐标法描述点的运动。刚体的平动、定轴转动和平面运动。点的运动的分解与合成。建立质点运动和刚体定轴转动的微分方程，求解质点运动和刚体定轴转动的动力学两类问题。应用动量、动量矩和动能定理求解简单的动力学问题（包括刚体平面运动和碰撞问题）。达朗贝尔原理和虚位移原理的初步应用。

三、课程的基本要求

（一）静力学

⒈ 理解和掌握静力学公理。

⒉ 熟悉各种常见约束的性质，对简单的物体系统能熟练、正确地画出受力图。

⒊ 能熟练地计算力在轴上的投影。

⒋ 熟练掌握汇交力系合成与平衡的几何法与解析法。

⒌ 在平面问题中，能熟练地计算力对点之矩并掌握平面力偶系的合成与平衡条件。

⒍ 在空间问题中，能熟练地计算力对轴之矩，了解空间力偶系的合成与平衡条件。

⒎ 掌握各种力系的简化方法，能熟练地计算力系的主矢与主矩，熟悉简化结果。

⒏ 熟练掌握各种力系（特别是平面力系）的平衡方程，并能熟练地应用平衡方程求解单个物体的平衡问题。

⒐ 对平面物体系统的平衡问题，能熟练地选取研究对象和应用平衡方程求解。

10. 能用节点法和截面法求简单平面桁架的内力。

11. 能熟练地计算组合形体的重心。

12. 理解滑动摩擦的概念，掌握摩擦力的特征，理解摩擦角的意义，会求解考虑滑动摩擦时简单的物体系统的平衡问题。

（二）运动学

⒈ 能建立一般简单机构上各点的运动方程和轨迹方程，掌握描述点的运动的矢径法、直角坐标法、自然法。

⒉ 能熟练地求解与点的速度和加速度有关的问题。

⒊ 熟悉刚体的平动和绕定轴转动的特征，能正确地判断简单机构中作平动和绕定轴转动的构件。

⒋能熟练地求解绕定轴转动刚体的角速度和角加速度，及刚体内各点的速度和加速度有关的问题。

⒌了解角速度、角加速度及绕定轴转动刚体内各点的速度和加速度的矢量表示法。

⒍ 掌握运动的分解与合成的基本概念和方法。

⒎ 掌握动点动系的选取，正确地分析绝对运动、相对运动、牵连运动。

⒏ 熟练掌握点的速度合成定理和牵连运动为平动时的点的加速度合成定理及其应用。

⒐ 掌握牵连运动为转动时的点的加速度合成定理及其应用。

10. 熟悉刚体平面运动的特征。

11. 能熟练地应用基点法、瞬心法和速度投影法求解有关速度的问题。能熟练地应用基点法求解有关加速度的问题。

12. 对常见的平面机构能熟练地进行速度和加速度分析。

（三）动力学

⒈ 能建立质点运动微分方程及求解简单情况下运动微分方程的积分。

⒉ 理解质点在非惯性坐标中运动的处理方法

⒊ 会建立质点相对运动微分方程，并能求有关的简单问题

⒋ 清晰地理解并能熟练地计算动量、动量矩、动能、冲量、功、势能、转动惯量等。

⒌ 熟练掌握动力学普遍定理（动量定理、质心运动定理、对动点和质心的动量矩定理、动能定理）及其相应的守恒形式。

⒍ 能正确地选用或综合应用动力学普遍定理求解质点、质点系（特别是刚体系统）的动力学问题。

⒎ 能应用刚体绕定轴转动和平面运动微分方程求解有关问题。

⒏ 会计算惯性力，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的简化结果。

⒐ 熟练地应用达朗伯原理求解动力学问题。

10. 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。

11. 了解绕定轴转动刚体动反力的概念，和消除附加动反力的条件。

12. 熟悉自由度和广义坐标与理想约束的概念。

13. 理解虚位移的概念，并能正确地计算各点的虚位移，掌握虚位移原理的应用。

说明：基本要求的高低用下列词汇区分：（从高到低）对概念、理论和方法分‘理解’、‘了解’二级；对计算分‘熟练掌握’、‘掌握’和‘初步掌握’三级。带*号内容为选学内容，根据总学时数由教师决定。

四、课程习题

为了帮助学生掌握课程的基本内容，培养分析、计算能力，建议课外习题总量为90~100题。此外，安排适当数量的分析讨论课也是有益。

五、推荐教材及主要参考书