英文名称：THEORETICAL  MECHANICS

课程编号：MECH2003

学时：64      学分：3.5

适用对象：能动、航天

先修课程：大学物理，高等数学

使用教材及参考书：

哈尔滨工业大学理论力学教研室，《理论力学（第五版）》，高等教育出版社，2004年

一、课程性质、目的和任务

理论力学是一门理论性较强的技术基础课。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。本课程的任务是使学生掌握质点系、刚体及刚体系统机械运动（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和综合能力。

二、教学基本要求

总要求：对质点、质点系和刚体系统的机械运动（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及其应用。通过对转子临界转速、轴承座的动反力等基本机械量的测量和分析，了解机械测量的常用仪器及一般方法；*通过开设动力学专题讲座，了解动力学问题的数值解法，结合实例认识动力系统的混沌现象。

各部分要求：

1．静力学

1）掌握各种常见约束的性质，对简单的物体

系统能熟练地取分离体并画出受力图。

2）掌握力、力矩和力偶等基本概念及其性质，能熟练计算力的投影、力对点的矩和力对轴的矩。

3）掌握各种类型力系的简化方法和简化结果，能熟练计算主矢和主矩。

4）会应用各种类型的平衡条件和平衡方程求解单个物体和简单物体系统的平衡问题。对平面一般力系的平衡问题，能熟练地取分离体和应用各种形式的平衡方程求解。

3）   用节点法和截面法求解简单桁架的内

力。

6）掌握滑动摩擦力的特征，会求解考虑滑动摩擦时简单物体系统的平衡问题了解滚阻的概念。

2．运动学

1）掌握描述点的运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法，会求点的运动轨迹，并能熟练的求解与点的速度和加速度有关的问题。

2）掌握刚体基本运动时的特征。能熟练地求解定轴转动刚体的角速度和角加速度以及刚体内各点的速度和加速度有关的问题。

3）掌握运动合成和分解的基本概念和方法。掌握点的速度合成定理和牵连运动为平动时的加速度合成定理及其应用，掌握牵连运动为转动时的加速度合成定理及其应用。

4）掌握刚体平面运动的特征。能熟练应用基点法、速度瞬心法和速度投影法求解有关速度问题。能熟练地应用基点法求解有关加速度问题。对常见平面机构能熟练地进行速度和加速度分析。

1．   力学

1）会建立质点的运动微分方程。

2）掌握并能熟练计算动力学中各基本物理量（质点系及刚体系统的动量、动量矩、动能及力的冲量、常见力的功）。

3）掌握质点系动力学普遍定理及相应的守恒条件，能熟练地选择和综合应用这些定理求解质点系及刚体系统的动力学问题。

4）会应用刚体定轴转动和平面运动微分方程求解有关的问题。

5）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。了解转子系统的动反力的概念和消除动反力的条件。

4）   握自由度、广义坐标、虚位移和理想约

束等概念。掌握虚位移原理的应用。

三、能力培养基本要求

结合本课程的特点，使学生在下列各种能力上得到培养。

1. 逻辑思维能力（包括推理、分析、判断等）。

2. 抽象化能力(包括将简单实际问题抽象成为力学模型,进行适当的数学描述,应用力学   理论求解)。

3. 自学能力、表达能力（包括用文字和图像）

以及数字计算能力。

4. 工程意识和实践动手能力。

四、教学内容

绪  论

    理论力学的研究对象及在工程技术中的作用。理论力学的研究方法。

1．静力学的任务及基本概念

    静力学的任务及基本概念。力系的基本性质（静力学公理）。约束和约束反力。受力图。

1．   基本力系

    汇交力系的合成和平衡条件。力偶和力偶矩。力偶的等效定理。力偶系的合成和平衡条件。

2．   平面力系

力的平移定理。平面力系的主矢和主矩。平面力系向作用面内任意点的简化。平面力系简化的各种结果。合力矩定理。平面力系的平衡条件。平衡方程的各种形式。平面平行力系的平衡方程。静定与静不定问题的概念。物体系的平衡。简单静定桁架的内力分析举例（节点法和截面法）。

3．   摩擦

    滑动摩擦定律。摩擦角及自锁现象。考虑摩擦时的平衡问题。滚动摩擦。

4．   空间力系

力对点之矩与力对轴之矩。空间力系向任一点的简化。空间力系的主矢与主矩。空间力系简化的各种结果。空间力系的平衡条件和平衡方程。空间平行力系的平衡方程。

5．   点的运动

运动学导言。确定点运动的基本方法：矢量法，直角坐标法，自然法。运动方程和轨迹方程。点的速度和加速度。

6．   刚体的基本运动

    刚体的基本运动形式。刚体作基本运动时其内各点的速度和加速度分析与泊桑公式。

7．   点的复合运动

绝对运动、相对运动和牵连运动。点的速度合成定理。牵连运动为平动时的加速度合成定理。牵连运为转动时的加速度合成定理。

8．   刚体的平面运动

刚体平面运动的描述及其广义坐标。平面运动分解为平动和转动。平面图形内各点的速度。平面图形内各点的加速度。

10．质点运动微分方程

    动力学的任务。动力学基本定律。质点运动微分方程。质点动力学两类问题。

11．动量定理

质点系动量。质点系动量定理。质心运动定理。

12．动量矩定理

    质点系动量矩。质点系动量矩定理及守恒条件。相对质心的动量矩定理。刚体平面运动微分方程

13．动能定理

    常见力的功，理想约束。质点系动能及刚体系统动能。质点系动能定理。

14．达朗伯原理

    达朗伯原理与惯性力。运动刚体的惯性力系简化。转子系统对轴承的附加动压力。静平衡和动平衡的概念。

15．虚位移原理

    约束、虚位移和自由度。广义坐标。广义力。以广义力表示的质点系的平衡条件。

五、实践环节

从以下基本型与提高研究型实验项目中选作8学时的实验内容

基本型实验项目：

工程结构杆件内力测量，2学时

工程往复机械的位移、速度、加速度测量，            2学时

工程旋转机械的转速、角速度、角加速度测量 ，2学时

轴的固有频率及横向振动振幅、共振测量，          2学时

轴承座的动反力测量，2学时

轴的旋转振动振幅与临界转速测量，2学时

提高研究型实验项目：

石油、化工管道系统的振动测量与分析，              6学时

转子系统的振动测量与分析，6学时

六、学时分配

七、几点说明

1．本课程的教学环节为讲课和实验教学。讲课形式可以多样化（如：课堂讨论、电化教学等）

2．为达到基本要求，课内外应有一定数量的练习，题目不应少于150题（包括概念题、简单证明题、综合分析题等）。课内外学时比以1：1.5为宜。

3．本大纲只列出课程的主要内容及要求，积极鼓励任课教师努力进行课程内容体系以及教学方式、方法的改革。

4．基本要求中对各部分内容的要求由高到低分为三个层次：属于第一层次的用词是“掌握”、“熟练”；属于第二层次的用词是“会”； 属于第三层次的用词是“了解”。

 

大纲制定者：张克猛  执笔

大纲审定者：赵玉成

大纲批准者：陈振茂