课程介绍
本课程为工科专业学生必修的一门重要专业基础课。它是各门力学的基础，并在许多工程技术领域中有着广泛的应用。
本课程的教学目的是使学生掌握质点、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。通过教学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，同时培养学生具有一定的计算能力和逻辑思维能力。
课程大纲
一、课程基本信息
课程名称 理论力学 课程代码 08100170
学 分 5 总学时 80 讲课学时 76 实验学时 4
课程A/B类归属 B 开课学期 第三学期
先修课程 高等数学（上、下）（08100012、08100022）、大学物理（上、下）（08100541、08100551）
适用专业 机械、车辆、土木、水工、农水等工程类专业
开课单位 土木建筑工程学院 工程力学系
二、课程性质与目的
本课程为工科专业学生必修的一门重要专业基础课。它是各门力学的基础，并在许多工程技术领域中有着广泛的应用。
本课程的教学目的是使学生掌握质点、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。通过教学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，同时培养学生具有一定的计算能力和逻辑思维能力。
三、教学目标及其对毕业要求的支撑
（一）教学目标
理论力学是一门理论性较强的重要专业基础课。通过本课程学习，要求学生对质点、质点系及刚体的机械运动（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，培养学生综合运用课程基本知识，正确分析和解决简单工程实际问题的能力。
本教学目标为课堂教学和实验教学两部分。
1、课堂教学活动对学生能力培养的安排
通过课堂教学使学生掌握经典力学体系的基本原理和相应的分析方法，培养学生利用相应数学知识分析、解决自然科学和工程科学问题的能力，为后续其他相关课程的学习以及进一步综合应用数学、力学和工程科学知识解决综合复杂工程问题奠定必要的力学基础。
2．实验教学活动对学生能力培养的安排
通过实验环节，注重学生基本技能训练，通过指定实验的实践过程，加强理论力学的基本理论与基本原理的理解掌握。培养学生独立思考问题，综合分析和解决问题的能力。
教学目标具体要求如下：
（1）要求学生掌握基本力学量的概念以及相关的计算，能熟练地对简单物体系统进行受力分析，并对工程中的各种简单系统平衡问题，能应用平衡条件和平衡方程分析求解。
（2）要求学生掌握刚体和刚体系统运动状态的基本描述方法（点的合成运动、刚体的平面运动）以及对不同运动问题进行分析和求解的基本方法；运用所学知识能对工程中常见的平面机构进行速度和加速度分析。
（3）要求学生掌握刚体和刚体系统动力学的基本定理，能熟练计算动力学中各基本物理量，并能熟练选择和综合应用动力学普遍定理及相应的守恒定理求解质点、质点系的动力学问题。
（4）要求学生能够对经典力学体系建立以及发展的基本框架和历史有所了解，进而对不同力学体系之间的异同点有所认识，从而加深学生对经典力学的总体框架性认识。并能够将本课程所学的力学基础知识用于研究分析解决简单的工程问题，为后续课程的学习打下坚实的基础。
（二）教学目标对毕业要求的支撑矩阵
毕业要求 课程教学目标
（1） （2） （3） （4）
A工程知识 √ √ √ √
B问题分析 √ √ √ √
备注：教学知识点对毕业要求指标点支撑的举证详见课程教学大纲附件。
四、教学内容
（一）教学内容结构关系图
用图的形式描述教学各知识点之间的逻辑结构关系。
（二）具体教学内容
1、绪论及静力学基础（4学时）
介绍本课程的教学任务、性质及学习方法，主要阐述本课的一些重要概念、基本思想、内容划分，要求掌握力的概念及静力学公理、常见约束的性质，对简单物体系统能熟练地取分离体并画出受力图。
课后习题20～25题
2、汇交力系（3学时）
主要阐述汇交力系合成与平衡的几何法、汇交力系合成与平衡的解析法。要求熟练计算力在坐标轴上的投影，应用汇交力系平衡的几何条件和解析条件求解汇交力系的平衡问题。
课后习题4～6题
3、力偶理论（3学时）
主要介绍力对点之矩、力偶及力偶的性质、力偶系的合成与平衡。要求熟练计算力对点之矩，用力偶系平衡条件求解平衡问题。
课后习题4～6题
4、平面任意力系（8学时）
介绍平面力系向平面内一点的简化、简化的最简结果、平面力系的平衡、静定与静不定问题的概念、物体系统的平衡、平面桁架杆件内力的计算。要求掌握平面力系的简化方法和简化结果，能熟练计算主矢和主矩。能熟练地应用各种类型的平衡条件和平衡方程求解物体系统的平衡问题。
课后习题10～15题
5、空间任意力系（6学时）
主要介绍力对轴之矩、力对点之矩与力对过点的轴之矩的关系、空间力系向一点的简化和最简结果、空间力系的平衡、物体的重心。要求熟练计算力对轴之矩，掌握空间力系的简化方法和简化结果，会应用空间力系平衡方程求解简单的空间平衡问题。掌握计算物体重心的各种方法。
课后习题4～8题
6、摩擦（2学时）
介绍滑动摩擦、考虑摩擦的平衡问题、滚动摩擦的概念。要求会求解考虑滑动摩擦时简单物体系统的平衡问题。
课后习题3～5题
7、点的运动（2学时）
介绍点的运动的不同表示方法。要求掌握描述点的运动的矢量表示法、直角坐标表示法、点的运动的自然表示法。会求点的运动轨迹，并能熟练地求解与点的速度和加速度有关的问题。
课后习题2～4题
8、刚体的基本运动（3学时）
介绍刚体基本（平移、定轴转动）的特征，刚体的整体运动，以及刚体内任一点的运动关系。要求掌握刚体的平行移动和定轴转动的特征，能熟练地求解与定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚体内个点的速度和加速度有关的问题定轴轮系的传动比。
课后习题2～4题
9、点的合成运动（7学时）
介绍点的合成运动基本概念、点的速度合成定理和加速度合成定理、科氏加速度。要求熟练掌握运动的合成与分解的基本概念和方法、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理，掌握牵连运动为转动时点的加速度合成定理及其应用。
课后习题10～14题
10、刚体的平面运动（8学时）
介绍刚体平面运动的基本概念、求解平面图形上点的速度的速度和加速度。要求掌握刚体平面运动的特征，能熟练应用基点法、投影法、瞬心法求解有关速度问题，熟练应用基点法求解加速度问题。对常见的平面机构能进行速度和加速度分析。
课后习题15～20题
11、质点运动微分方程（2学时）
介绍动力学基本定律、质点运动微分方程、动力学两类问题。要求会建立质点的运动微分方程，求解简单情况下运动微分方程的积分。
课后习题2～4题
12、动量定理（4学时）
介绍动量与冲量、动量定理、质心运动定理。要求熟练计算动力学中基本物理量动量和冲量，掌握动量定理和相应的守恒定理、质心运动定理，并能应用求解有关的问题。
课后习题7～10题
13、动量矩定理（6学时）
介绍动量矩概念、动量矩定理、转动惯量、刚体定轴转动微分方程、刚体平面运动微分方程。要求熟练计算动力学中基本物理量动量矩，掌握对固定点和质心的动量矩定理和相应的守恒定理，会计算刚体转动惯量，并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。
课后习题10～15题
14、动能定理（8学时）
介绍力的功概念、动能、动能定理、机械能守恒定理、动力学普遍定理的综合应用。要求熟练计算动力学中基本物理量动能和力的功，掌握动能定理及机械能守恒定理，并能应用求解有关的问题。能熟练选择和综合应用动力学普遍定理及相应的守恒定理求解质点、质点系的动力学问题。
课后习题15～20题
15、达朗伯原理（4学时）
介绍惯性力的概念、刚体惯性力系的简化、达朗伯原理（动静法）。要求掌握惯性力的概念，掌握刚体平动、对称刚体作定轴转动和平面运动时惯性力系简化结果的计算，掌握达朗伯原理（动静法）的应用。了解定轴转动刚体动反力的概念和消除动反力的条件。
课后习题6～10题
16、虚位移原理（4学时）
介绍约束、自由度、广义坐标概念、虚位移、虚功的概念、虚位移原理。要求掌握自由度、广义坐标概念、虚位移和理想约束等概念，掌握虚位移原理的应用。
课后习题6～10题
*17、机械振动基础（2学时）
介绍单自由度自由振动、固有频率、阻尼对自由振动的影响。了解振动的特征及有关的基本概念。
18、实验（4学时）
实验一 自由衰减振动参数、阻尼参数的测定；
实验二 桁架内力的测定。
备注：实验内容及要求具体见实验指导书
五、教学方法
课程教学采用传统教学方式为主、多媒体方式为辅，二者相结合的方式，以课堂讲授为主，通过作业及随堂点名、随堂测验等多环节训练和督促检查，巩固学习成果。本课程安排约36次作业，3-5次随堂测验。
课堂讲授以静力学—运动学—动力学—虚位移原理为主线，通过问题提出、方法思考、内容归纳、案例应用等教学过程，实现教学目标。
实验教学包含2个实验，其中实验一和二均为验证性实验。2个实验全部为分组实验，并按2～5人分组实施，小组成员分工协作，共同完成实验设备的操作、数据的采集与记录、数据的分析。实验教学中通过现场操作、实验报告等考核手段，评价学生能力的达成效果，以实现实验教学目标。
六、考核及成绩评定
课程成绩由平时成绩、实验成绩和期终考试三个环节的成绩综合评定产生。各评价环节所占比例及对教学目标的支撑如下表所示。其中，期终考试采取闭卷形式，内容涉及课程的基本概念和基本方法，题型包括简答题、计算题等。
成绩评定 评价环节 评估教学目标
平时成绩（25%） 作业（15%） 1、2、3、4
考勤（10%） 1、2
实验（5%） 实验一（2%） 1、2
实验二（3%） 1、2、3、4
期终考试（70%） 试卷（70%） 1、2、3、4
七、教学进程（详见授课日历）
八、教材及参考书
1、《理论力学》，师俊平主编，机械工业出版社，2016年8月
2、《理论力学》（第七版），哈尔滨工业大学理论力学教研室主编，北京：高等教育出版社，2009年7月
3、 《理论力学》（第二版），范钦珊，陈建平主编 ，高等教育出版社，2010年1月
4、《理论力学》（第4版），洪嘉振，刘铸永，杨长俊编著，高等教育出版社，2015年9月
九、执行大纲应注意的问题
1、教学中应注重基本知识、基本理论和基本方法的讲授，注意精讲多练。培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。
2、抓好实验教学环节，重视学生实践能力的培养。
3、实验的目的在于培养学生运用实验方法研究机械运动的能力，要求学生亲自动手进行实验，并认真完成实验指导书上规定的要求。
4．大纲内章节的顺序和内容的安排仅供参考，教师可根据情况作适当的变动。
学习目标
理论力学是一门理论性较强的重要专业基础课。通过本课程学习，要求学生对质点、质点系及刚体的机械运动（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，培养学生综合运用课程基本知识，正确分析和解决简单工程实际问题的能力。
学习要求
（1）要求学生掌握基本力学量的概念以及相关的计算，能熟练地对简单物体系统进行受力分析，并对工程中的各种简单系统平衡问题，能应用平衡条件和平衡方程分析求解。
（2）要求学生掌握刚体和刚体系统运动状态的基本描述方法（点的合成运动、刚体的平面运动）以及对不同运动问题进行分析和求解的基本方法；运用所学知识能对工程中常见的平面机构进行速度和加速度分析。
（3）要求学生掌握刚体和刚体系统动力学的基本定理，能熟练计算动力学中各基本物理量，并能熟练选择和综合应用动力学普遍定理及相应的守恒定理求解质点、质点系的动力学问题。
（4）要求学生能够对经典力学体系建立以及发展的基本框架和历史有所了解，进而对不同力学体系之间的异同点有所认识，从而加深学生对经典力学的总体框架性认识。并能够将本课程所学的力学基础知识用于研究分析解决简单的工程问题，为后续课程的学习打下坚实的基础。
考核标准
课程成绩由平时成绩、实验成绩和期终考试三个环节的成绩综合评定产生。各评价环节所占比例及对教学目标的支撑如下表所示。其中，期终考试采取闭卷形式，内容涉及课程的基本概念和基本方法，题型包括简答题、计算题等。
教材教参
1、《理论力学》，师俊平主编，机械工业出版社，2016年8月
2、《理论力学》（第七版），哈尔滨工业大学理论力学教研室主编，北京：高等教育出版社，2009年7月
3、 《理论力学》（第二版），范钦珊，陈建平主编 ，高等教育出版社，2010年1月
4、《理论力学》（第4版），洪嘉振，刘铸永，杨长俊编著，高等教育出版社，2015年9月
