一、教学基本情况

中文名称： 理论力学

英文名称： Theory Mechanics

课 程 号： 0220048

授课对象： （力学、土木、地下空间、交通、桥隧、道路、机械、工程地质、土建）等专业本科生

开课学期： 第2学期

学 时 数： 60

学 分 数： 4

课程性质： 专业基础课

考核方式： 考试

先修课程： 高等数学

后续课程： 材料力学、结构力学

开课教研室：力学教研室

执 笔 人： 董云峰

二、课程教学目标

1．任务和地位

本课程是力学、土木、交通、机械专业的专业基础课，本课程是培养学生掌握机械运动的客观规律，初步学会应用这些规律和其他专业知识去分析工程实际中的力学问题，同时为材料力学、结构力学等后续课程，提供重要的理论基础，通过本课程的学习使学生掌握机械运动的客观规律以及解决机械运动问题一般的方法。

2．知识要求

本课程要求学生具备高等数学、大学物理等课程的基础知识，这样才能顺利掌握本课程所学内容。学生应掌握逻辑分析的基本方法和具备理论计算的基本能力。

3．能力要求

通过本课程的学习，要求学生较系统的掌握静力学的平衡计算，利用运动学和动力学的基本理论使学生能初步解决工程中的机械运动问题，逐步培养学生解决工程问题的实际能力。学生应对本学科的最新理论和发展动态有所了解，自觉将所学知识与工程实际问题结合起来。

三、课程内容的基本要求和学时分配

1．教学内容

（1）静力学分析

静力学公理；常见的约束和约束反力；物体进行受力分析和画受力图。

（2）平面简单力系

平面汇交力系的合成和平衡的两种方法——几何法和解析法、力对点的矩的概念及计算、平面力偶矩和力偶的性质以及力偶的等效条件，对平面汇交力系与平面力偶系进行计算。

（3）平面任意力系

力的平移定理、力系向一点简化——主矢与主矩、平面任意力系的平衡方程、平面平行力系的平衡方程，静定和超静定概念，对物体系的平衡及平面简单桁架的内力进行计算，滑动摩擦时的平衡计算。

（4）空间力系

空间汇交力系、空间力对轴的矩矢和力对点的矩矢之间关系、空间任意力系向一点简化——主矢与主矩、空间任意力系简化结果的分析、空间任意力系的平衡条件和平衡方程，简单空间结构的平衡问题进行计算。

（5）点的运动学

点的运动方程、速度、加速度的矢量表示；掌握点的速度、加速度在直角坐标轴和自然轴系上的投影及其计算。

（6）刚体的基本运动

刚体的平行移动和定轴转动的一般规律；计算转动刚体内各点的速度和加速度；矢量积表示的转动刚体内各点的速度和加速度。

（7）点的合成运动

点的合成运动的概念；正确理解绝对运动，相对运动和牵连运动的概念以及三者的关系；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。

（8）刚体平面运动

刚体平面运动的概念及其运动的分解；基点法、瞬心法和投影法计算平面图形任意一点速度，基点法计算平面图形内任一点加速度的方法。

（9）质点动力学

动力学基本定律及质点运动微分方程。

（10）动量定理

动量与冲量、动量定理、质心运动定理。

（11）动量矩定理

质点和质点系动量矩、动量矩定理、转动惯量、刚体定轴转动微分方程、质点系相对质心的动量矩定理、刚体平面运动微分方程。

（12）动能定理

力的功的概念、质点和质点系的动能、动能定理、势力场和势能、机械能守恒定理。

（13）达朗贝尔原理

惯性力、质点和质点系达朗贝尔原理及刚体惯性力系的简化，绕定轴转动刚体轴承动反力的求解方法。

2．教学要求

（1）正确理解静力学公理；熟练掌握常见的约束和约束反力；能正确对物体进行受力分析和画受力图。

（2）掌握平面汇交力系的合成和平衡的两种方法——几何法和解析法、力对点的矩的概念及计算、平面力偶矩和力偶的性质以及力偶的等效条件，并熟练地对平面汇交力系与平面力偶系进行计算。

（3）掌握力的平移定理、力系向一点简化——主矢与主矩、平面任意力系的平衡方程、平面平行力系的平衡方程，了解静定和超静定概念，能并熟练地对物体系的平衡及平面简单桁架的内力进行计算，掌握滑动摩擦时的平衡计算。

（4）掌握空间汇交力系、空间力对轴的矩矢和力对点的矩矢之间关系、空间任意力系向一点简化——主矢与主矩、空间任意力系简化结果的分析、空间任意力系的平衡条件和平衡方程，能正确对简单空间结构的平衡问题进行计算。

（5）掌握点的运动方程、速度、加速度的矢量表示；熟练地掌握点的速度、加速度在直角坐标轴和自然轴系上的投影及其计算。

（6）掌握刚体的平行移动和定轴转动的一般规律；能熟练地计算转动刚体内各点的速度和加速度；了解矢量积表示的转动刚体内各点的速度和加速度。

（7）了解点的合成运动的概念；正确理解绝对运动，相对运动和牵连运动的概念以及三者的关系；能熟练地运用点的速度合成定理和牵连运动为平动（或转动）时点的加速度合成定理解决合成运动问题。

（8）了解刚体平面运动的概念及其运动的分解；熟练运用基点法、瞬心法和投影法计算平面图形任意一点速度，掌握基点法计算平面图形内任一点加速度的方法。

（9）掌握动力学基本定律及质点运动微分方程。

（10）掌握动量与冲量、动量定理、质心运动定理，并运用这些定理解决动力学的问题。

（11）掌握质点和质点系动量矩、动量矩定理、转动惯量、刚体定轴转动微分方程、质点系相对质心的动量矩定理、刚体平面运动微分方程，并运用动量矩定理和质点系相对质心的动量矩定理解决动力学问题。

（12）掌握力的功的概念、质点和质点系的动能、动能定理、势力场和势能、机械能守恒定理，并运用动能定理解决动力学问题；熟练运用普遍基本定理解决动力学的综合问题。

（13）掌握惯性力、质点和质点系达朗贝尔原理及刚体惯性力系的简化，了解绕定轴转动刚体轴承动反力的求解方法。

3．时间分配和进度

（1）静力学分析 4学时

（2）平面简单力系 6学时

（3）平面任意力系 8学时(机械7学时，不讲桁架问题，讲摩擦问题)

（4）空间力系 4学时(机械5学时)

（5）点的运动学 2学时

（6）刚体的基本运动 2学时

（7）点的合成运动 6学时

（8）刚体平面运动 8学时

（9）质点动力学 2学时

（10）动量定理 4学时

（11）动量矩定理 6学时

（12）动能定理 6学时

（13）达朗贝尔原理 2学时

4．教学内容的重点、难点

重点：静力学的平衡计算，运动学的点的合成运动和刚体平面运动，动力学的普遍定理。

难点：空间问题的平衡计算，运动学的点的合成运动和刚体体平面运动，动力学普遍定理的应用。

5．本课程与其他课程的联系与分工

学习本课程之前，学生必须具备高等数学、大学物理等课程的基础知识，通过本课程的学习为后继材料力学、结构力学等课程提供理论基础。

6．建议使用教材及参考书目

《理论力学》董云峰等 清华大学出版社2010

《理论力学》刘巧伶等 吉林科技出版社1998

《理论力学》（上册）哈尔滨工业大学理论力学编写组 高等教育出版社2003

《理论力学教程》贾书惠等 清华大学出版社2004

四、大纲说明

1．习题

本门课程的作业主要为课后习题，根据授课内容，每章均有练习题，每章不少于8题。

2．实验

无。

3．考核

本课程为闭卷考试。

成绩评定：平时成绩20%，期末成绩80%。

4．其他

本课程采用多媒体、板书、和课堂讨论等形式的教学手段，提高学生对课程理解及在工程中的作用。