《理论力学 动力学》 第一讲 学习本课程的意义

《理论力学课程》教学大纲学时：72 时学分：4 分课程类型：必修适用专业：物理学一、课程性质、地位和任务理论力学是四年制高等院校物理学专业的必修的基础课程。

本课程以牛顿运动定律为基础，高等数学为工具，通过严密的逻辑推理，全面的阐述宏观物体机械运动的基本概念和基本规律。

通过教学，应使学生：一，对宏观机械运动规律有比较全面，系统的认识，能掌握处理力学问题的一般方法，培养起一定的抽象思维和逻辑推理能力；二，能较深刻的分析力学教材，能分析生产生活中的问题；三，认识教学与物理的密切联系，能运用数学工具解决物理问题；四，通过本教材的学习为进一步学习理论物理打下了坚实的基础。

本课程总学时为72学时，讲授与习题的比例为3：1，具体情况如下。

二、课程主要内容概述及教学基本要求本课程主要内容：第一篇牛顿力学主要包括：质点力学、质点组力学、刚体力学、非惯性系力学等；第二篇分析力学主要包括：虚功原理、拉格朗日方程、哈密顿正则方程、哈密顿原理等。

理论力学是学生接触到的第一门理论物理课程。

与普通物理力学相比，它在理论上和解决问题的方法上都有较大提高。

通过本课程的学习，使学生受到理论物理研究方法的初步训练，应培养学生严密逻辑推理的能力、抽象思维的能力、从一般到特殊的分析方法及运用高等数学方法解决力学问题的能力，并较好理解数学与物理的密切关系。

三、课程内容绪论1.理论力学的研究对象和方法2.经典力学的运用方法第一章质点力学基本要求：（1）.空间和时间，力和质量，惯性参照系是经典力学的基本概念，牛顿定律是经典力学的基本定律。

它是理论力学的起点。

同时介绍现代科学的观点。

（2）.重点：1.平面坐标系和自然坐标系中速度加速度分量式的推导和应用，也是本章的难点。

2.质点运动微分方程的建立和求解。

要多举几种不同类型（F=F（r,v,t））例题，学会以高等数学为工具把物理问题转化为数学方程，并求数学表达式分析其中的物理意义，从而提高提出问题，分析问题解决问题的能力 3.要求学生明确质点的约束运动在加约束反力后，可按自由质点处理 4.由于质点的三个基本定律及守恒律在力学多半阐述过，要在原有基础上概括提高，对于一些问题要能正确判断一个力为保守力，并能求出相应的势能曲线。

理论力学Theoretical Mechanics-----课程目的、要求和主要内容课程编号：学分：4学时：80先修课程：力学、高等数学替代课程：无一、课程目的要求：理论力学主要研究宏观物体在低速机械运动过程中的物理规律，是物理系学生第一次用高等数学方法处理物理学问题的一门专业基础课程，也是学生学好其它理论物理课程的基础。

通过本课程的学习，学生不仅应该掌握课程中涉及的各种物理定律，而且要学会应用这些定律解决一般的力学问题，从而培养物理研究中所必需的理论思维能力。

要求学生在学习本课程前应完成了《高等数学》、《力学基础》课程的学习。

本课程为考试课程。

二、课程主要内容：第一章质点力学：在不同的坐标系下对质点运动的描述方法；从运动学方程出发任意时刻质点的速度和加速度；平动参照系下的相对运动描述；质点运动定律（牛作用顿三定律）；质点微分运动方程的建立和求解；变力对质点所作的功与机械能的变化，质点动力学的基本定理（动量定理、动量矩定理、动能定理）及其对应的守恒定律；有心力场下质点的运动轨迹；万有引力下的行星运动。

第二章质点组动力学：质点组的质心定义和计算；质点组的动量定理及动量守恒定律；质点组动量矩定理及动量矩守恒定律；质点组动能定理及机械能守恒定律；相对于质心的动量矩定理和动能定理；两体问题；在质心坐标系和实验室坐标系下对散射问题的描述；变质量物体的运动。

第三章刚体力学：刚体运动的分析；角速度矢量；使用欧勒角描述刚体的运动；刚体运动方程与平衡方程；刚体的转动惯量；刚体的平动和绕定轴的转动；刚体的平面平行运动；刚体绕固定点的转动；重刚体绕定点转动的解——欧勒情况。

第四章转动参照系：平面转动参照系下对质点运动的描述；空间转动参照系下对质点运动的描述；非惯性系动力学问题；地球自转所产生的宏观力学效应。

第五章分析力学：约束与广义坐标；虚功原理；拉格朗日方程的推导和应用；微小振动问题；哈密顿正则方程及其运用；哈密顿原理及其运用。

《理论力学》课程教学大纲课程名称：理论力学课程类别：专业必修课适用专业：物理学考核方式：考试总学时、学分：56 学时 3.5 学分其中实验学时：0 学时一、课程性质、教学目标《理论力学》是物理专业学生的专业主干课，它的基本概念、理论和方法，具有较强的逻辑性、抽象性和广泛的实用性，通过本课程的学习，使学生掌握理论力学的基本概念、基本理论、基本规律，并能应用这些知识解决具体问题。

该课程主要包括质点运动的基本定理、有心运动和两体问题、一般质点组动力学问题、特殊质点组-刚体的动力学问题以及分析力学初步。

是学习量子力学，电动力学等专业课程的重要基础。

其具体的课程教学目标为：课程教学目标1：使学生对宏观机械运动的规律有一较全面较系统的认识，能掌握处理力学问题的一般方法，为后继理论物理课程的学习打坚实基础。

并培养一定的抽象思维与严密的逻辑推理能力，为今后独立钻研创造条件。

课程教学目标2：在深入掌握力学理论的基础上，有能力居高临下、深入浅出和透彻地分析中学力学教材。

同时，可以初步分析一些生产、生活中的力学问题，提高作为中学物理教师的业务能力。

课程教学目标3：在力学理论的学习中结合运用数学工具处理问题，使学生认识数学与物理的密切关系，培养学生运用数学工具解决物理问题的能力。

课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。

二、课程教学要求本课程前五章也称为牛顿力学，牛顿力学是以质点力学为基础，进而讨论质点组力学，刚体力学，在质点力学中又是以牛顿运动三定律为基础建立起质点力学的理论。

最后一章是分析力学，学习分析力学的理论一定要有牛顿力学的扎实基础，在分析力学中是以虚功原理和达朗伯原理为基础建立起力学系统在广义坐标下的运动方程的积分理论。

三、先修课程力学、高等数学四、课程教学重、难点重点：物体的受力分析；力学体系的平衡方程；点的运动的合成；动力学普遍定理的综合应用；利用虚功原理，达朗贝尔原理求解力学体系的平衡和动力学问题。

《理论力学》课程教学大纲课程代码：ABJD0220课程中文名称：理论力学课程英文名称：TheOretiCa1Mechanics课程性质：必修课程学分数：3.5课程学时数：56授课对象：机械设计制造及自动化专业本课程的前导课程：大学物理一、课程简介理论力学是一门理论性较强的技术基础课。

是各门力学的基础，并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及分析和解决问题的能力。

二、教学基本内容和要求课程教学内容：0.绪论(1)理论力学的研究对象：宏观物体的机械运动(2)理论力学的研究内容：静力学、运动学、动力学(3)理论力学在工程技术中的应用(-)静力学部分1.静力学基础(1)静力学公理：合力法则、二力平衡、加减平衡力系、作用与反作用、刚化原理(2)常见约束类型与约束力(3)物体的受力分析与力学模型2.平面力系(1)平面汇交力系：投影、合成与平衡(2)平面力偶系：力对点之矩及力系的合成、等效和平衡(3)平面任意力系：力线平移及力系的简化与平衡(4)物体系统的静定和静不定问题3.空间力系(1)空间汇交力系：投影、合力与平衡(2)空间力偶系：力对点之矩、力对轴之矩、力偶系的合成与平衡(3)空间任意力系：向任一点的简化、力系的平衡(4)平行力系与物体重心4.摩擦(1)滑动摩擦(静滑动摩擦、动滑动摩擦)定律(2)摩擦系数、摩擦角与自锁(3)考虑摩擦时的物体平衡问题(4)滚动摩擦定律(-)运动学部分5.点的运动学(1)矢量法表示点的运动方程、速度、加速度(2)直角坐标法表示点的运动方程、速度、加速度(3)自然法(弧坐标)表示点的运动方程、速度、(切向和法向)加速度6.刚体的基本运动(1)刚体的平行移动(2)刚体的定轴转动：运动方程、角速度、角加速度(3)刚体的定轴转动：刚体内任一点的速度和加速度(4)矢量表示角速度和角加速度，矢积表示点的速度和加速度(5)定轴轮系的传动比7.点的合成运动(1)运动的分解：绝对运动(速度和加速度)为相对运动(速度和加速度)与牵连运动(速度和加速度)的矢量和(2)点的速度合成定理：绝对速度为相对速度与牵连速度的矢量和(3)点的加速度合成：牵连运动为平行移动、定轴转动时的加速度合成定理8.刚体的平面运动(1)刚体的平面运动分解：随基点的平行移动与绕基点的定轴转动(2)平面图形内各点的速度求解：基点法、瞬心法(3)平面图形内各点的加速度求解：基点法(三)动力学部分9.质点动力学的基本方程(1)动力学的基本定律：惯性定律、力与加速度的关系定律、作用与反作用定律(2)质点的运动微分方程：矢量形式、直角坐标形式、自然坐标形式10.动量定理(1)动量和冲量(2)动量定理与动量守恒定律(3)质心运动定理与质心运动守恒定律11.动量矩定理(1)质点和质点系的动量矩(2)动量矩定理与动量矩守恒定律(3)转动惯量的计算与平行轴定理(4)刚体绕定轴的转动微分方程(5)质点系相对于质心的动量矩定理(6)刚体的平面运动微分方程12.动能定理(1)常见力作功：重力的功、弹性力的功、转动体上力的功、合力的功(2)动能：平移刚体、定轴转动刚体、平面运动刚体的动能(3)动能定理(4)功率方程与机械效率(5)常见势能(重力场、弹性力场、万有引力场中的势能)与机械能守恒定律课程的重点、难点：(-)静力学部分1.静力学基础重点：静力学公理难点：研究对象(分离体)和受力图2.平面力系重点：平面任意力系，力系的简化难点：物体系统的平衡问题3.空间力系重点：力对点之矩和力对通过该点的轴之矩之间的关系难点：力对点之矩和力对通过该点的轴之矩之间的关系，空间力系平衡方程的应用4.摩擦重点：考虑摩擦时物体和物体系的平衡问题，平衡的临界状态和平衡范围的分析难点：自锁现象，平衡的临界状态和平衡范围的分析(-)运动学部分5.点的运动学重点：速度和加速度的矢量形式难点：自然轴系，点的速度和加速度在自然轴系上的投影6.刚体的基本运动重点：速度和加速度的矢量形式难点：自然轴系，点的速度和加速度在自然轴系上的投影7.点的合成运动重点：运动的分解,点的速度合成定理和加速度合成定理难点：牵连速度和加速度概念的建立以及动坐标系的选择8.刚体的平面运动重点：平面图形内各点的速度分析和加速度分析难点：加速度分析(≡)动力学部分9.质点动力学的基本定律重点：运动微分方程的建立难点：运动微分方程的建立，初始条件的分析和积分法10.动量定理重点：质点系的动量定理，质心运动定理难点：质心运动定理，质心运动守恒11.动量矩定理重点：质点系的动量矩定理，刚体定轴转动微分方程，平面运动的微分方程难点：平面运动的微分方程12.动能定理重点：质点系的动能定理。

《理论力学》课程教学大纲（开实验2个）Theoretical Mechanics学时：64 学分： 3层次：本科适用专业：机械设计、机电、汽车服务类等第一部分大纲说明一、课程性质、目的和培养目标《理论力学》是工科大学的一门重要的技术基础课。

它既是各门后续力学课程的理论基础，又是一门具有完整体系并继续发展着的独立的学科，而且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，初步学会运用这些理论和方法去分析、解决实际问题，为学习后续课程和有关的科学技术打好基础。

结合本课程的特点，使学生的逻辑思维能力（包括推理、分析、综合等能力）、表达能力（包括运用文字和图象等的能力）、计算能力，以及解决实际问题的能力（把一些简单工程实物抽象为力学模型，进行数学描述，应用力学原理求解）得到训练与提高。

二、课程的基本要求第一篇：静力学（20学时）基本要求：熟悉力、力矩和力偶的基本概念及其性质，熟练地计算力的投影，力对点之矩和力对轴之矩。

熟悉各种常见约束的性质，能熟练地取分离体并画出受力图。

掌握各种类型力系的简化方法，熟悉简化结果，能熟练地计算主矢和主矩。

能应用平衡条件和各种类型的平衡方程求解单个物体和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，掌握求解简单桁架、组合桁架内力的节点法和截面法。

掌握计算物体重心的各种方法。

理解滑动摩擦、摩擦力的概念，能求解考虑摩擦时简单的物体系统平衡问题。

了解滚动摩擦的概念、超静定问题概念。

第二篇：运动学（22学时）基本要求：掌握描述点的运动的矢量法、直角坐标法、自然坐标法及各种方法下点的运动轨迹、运动方程、速度和加速度。

熟悉刚体平动、刚体定轴转动的概念，能求解转动刚体的角速度、角加速度，转动刚体上各点的速度和加速度。

掌握运动合成和分解的基本概念和方法，熟练掌握点的速度合成定理，牵连运动为平动、定轴转动时的加速度合成定理及应用。

浅谈力学的学习意义力学在文明发展史上起着很重要的作用，力学发展史上的几项发明，对人类社会生活做出了巨大贡献，通过力学课程的教学，教师可以培养学生的创新意识和能力水平，提高学生的实践动手能力，能促使学生将书本知识很好地与实践生活相联系，能培养学生严谨的思维方式和实事求是的精神，从多方面提高学生的综合素质。

标签：力学；学习意义；发明；贡献一、力学在文明发展史上从以下三方面展现了显著价值1.它是最早挑战“权势即真理”的真理观，并大获全胜的学科力学特别是其中的动力学，就是在反对地心说、创建日心说的过程中成熟起来的。

日心说战胜地心说，其意义不但是天文学史上的一场革命，而且是真理观的一次革命。

它使中世纪以前傲慢的权贵不得不向新兴的科学低头具有重要意义。

2.力学推动了现代科学的发展，是现代科学的领头羊力学的成熟与发展，大大促进了人类认识世界的进程。

在牛顿之后，力学成为研究天文学的主要工具。

到19世纪末以后，力学在大气、化合与分解、地质构造、生命现象等领域的研究中发挥了越来越重要的作用。

3.力学是现代工程技术的基础伽利略和惠更斯研究的单摆，开启了整个钟表工业领域先河；瓦特对离心调速器的研究使蒸汽机成为现代工业的动力变为可能；齐奥尔科夫斯基的变质量力学，为宇宙航行奠定了基础。

现代工科教育和现代工程技术是力学发展和成熟的直接成果。

二、力学在学生学习生涯中有着重要地位物理作为初中的新开学科，属于理科，并且与其他理科学科联系十分紧密，需要一定的数学基础。

从重要性来看，物理是理科中最重要的学科之一。

学生初二阶段开始学习物理，而力学是物理学习中的一个关键内容，因为力学在中考和高考中所占比例一样，都是1/3左右，所占比例很大，直接影响物理考试的分数。

同时，力学学习结果会直接影响学生学习物理学其他知识的心态与信心。

三、力学发展史上的发明，对人类社会发展做出了巨大的贡献1.摆钟的发明为人类提供了精确的计时定位摆钟的发明应当追溯到伽利略对摆的等时性的研究。