|
哈工大理論力學(xué)教研室是全國最早成立的理論力學(xué)教研室，曾主持制定了全國第一部“理論力學(xué)”教學(xué)大綱。本課程為國家精品課程、國家精品資源共享課程，是基礎(chǔ)力學(xué)國家級教學(xué)團(tuán)隊(duì)的重要組成課程，課程負(fù)責(zé)人孫毅教授為國家教學(xué)名師。哈工大理論力學(xué)教材是使用范圍最廣，發(fā)行量最大的《理論力學(xué)》教材。
—— 課程團(tuán)隊(duì)
課程概述
理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的科學(xué)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)是指物體的空間位置隨時(shí)間的變化，這是最常見、最普遍、最基本的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。理論力學(xué)不僅可以直接用于生產(chǎn)實(shí)踐以及研究自然規(guī)律，它還是很多后續(xù)課程的基礎(chǔ)。因此理論力學(xué)是一門很重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。 理論力學(xué)的研究內(nèi)容是速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，它以伽利略和牛頓總結(jié)的基本定律為基礎(chǔ)，屬于古典力學(xué)的范疇。宏觀物體遠(yuǎn)小于光速的運(yùn)動(dòng)是日常生活及一般工程中最常遇到的，因此古典力學(xué)有著最廣泛的應(yīng)用。理論力學(xué)所研究的則是這種運(yùn)動(dòng)中最一般，最普遍的規(guī)律，是各門力學(xué)分支的基礎(chǔ)。 理論力學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課。學(xué)習(xí)理論力學(xué)的目的是： 1、工程專業(yè)一般都要接觸機(jī)械運(yùn)動(dòng)問題。有些工程問題可以直接應(yīng)用理論力學(xué)的基本理論去解決，有些比較復(fù)雜的問題則需要用理論力學(xué)和其它專門知識解決。所以學(xué)習(xí)理論力學(xué)是為解決工程問題打下一定的基礎(chǔ)。 2、理論力學(xué)是研究力學(xué)中最普遍、最基本的規(guī)律的科學(xué)。很多工程專業(yè)的課程，例如材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈塑性力學(xué)、流體力學(xué)、飛行力學(xué)、振動(dòng)理論、斷裂力學(xué)以及許多專業(yè)課程等，都要以理論力學(xué)為基礎(chǔ)，所以理論力學(xué)是學(xué)習(xí)一系列后續(xù)課程的重要基礎(chǔ)。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，力學(xué)的研究內(nèi)容已滲透到其它學(xué)科領(lǐng)域，例如固體力學(xué)和流體力學(xué)的理論被用來研究人體內(nèi)骨骼的強(qiáng)度，血液流動(dòng)的規(guī)律，以及植物中營養(yǎng)的輸送問題等，形成了生物力學(xué)；流體力學(xué)的理論被用來研究等離子體在磁場中的運(yùn)動(dòng)，形成電磁流體力學(xué)；還有爆炸力學(xué)、物理力學(xué)等都是力學(xué)和其它學(xué)科結(jié)合而形成的邊緣科學(xué)。這些新興學(xué)科的建立都必須以堅(jiān)實(shí)的理論力學(xué)知識為基礎(chǔ)。 3、理論力學(xué)的研究方法，與其它學(xué)科的研究方法有不少相同之處。因此充分理解理論力學(xué)的研究方法，不僅可以深入地掌握這門學(xué)科，而且有助于學(xué)習(xí)其他科學(xué)技術(shù)理論，有助于培養(yǎng)辯證唯物主義世界觀，培養(yǎng)正確分析問題和解決問題的能力，為今后解決生產(chǎn)實(shí)際問題，從事科學(xué)研究工作打下基礎(chǔ)。 理論力學(xué)主要包括三部分：靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)。 靜力學(xué)是研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律的科學(xué)。主要研究物體受力分析的方法、力系簡化的方法，以及受力物體平衡時(shí)作用力所應(yīng)滿足的條件。 運(yùn)動(dòng)學(xué)是研究物體運(yùn)動(dòng)幾何性質(zhì)的科學(xué)。主要從幾何角度研究物體的運(yùn)動(dòng)，如軌跡、速度和加速度。 動(dòng)力學(xué)研究物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)與作用力之間的關(guān)系。
授課目標(biāo)
掌握各種力系的簡化和平衡理論，并能利用這些理論來計(jì)算和求解工程結(jié)構(gòu)中的力學(xué)問題。 掌握質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及質(zhì)點(diǎn)系和剛體做平面運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)定律，并利用這些理論分析和求解機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的某些工程問題。 掌握質(zhì)點(diǎn)以及剛體簡單運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，會分析、求解各種工程實(shí)際中的動(dòng)力學(xué)問題。
課程大綱
第一講 緒論 緒論（13:47） 第二講 靜力學(xué)公理及常見約束 2.1 靜力學(xué)引言（8:32） 2.2 靜力學(xué)5個(gè)公理（9:26） 2.3 約束和約束反力（5:02） 2.4 工程中常見約束及約束力方向的確定（14:44） 第2講 單元測試 第三講 物體的受力分析和受力圖 3.1 受力分析和受力圖（12:45） 3.2 二力構(gòu)件（9:16） 3.3 畫受力圖練習(xí)（8:21） 3.4 力學(xué)模型和力學(xué)簡圖（6:49） 第3講 物體的受力分析和受力圖 單元測試 第四講 平面匯交力系和平面力偶系 4.1 平面匯交力系合成與平衡的幾何法（11:37） 4.2 平面匯交力系合成與平衡的解析法（8:08） 4.3 平面力對點(diǎn)的矩和平面力偶（10:21） 4.4 平面力偶系的合成和平衡條件（7:11） 第四講 平面匯交力系和平面力偶系單元測試 第五講 平面任意力系 5.1 平面任意力系的簡化（9:15） 5.2 平面任意力系向一點(diǎn)簡化的結(jié)果分析（9:34） 5.3 平面任意力系的平衡條件和平衡方程（12:12） 第5講 平面任意力系單元測試 第六講 物體系的平衡·靜定和超靜定問題 6.1 物體系的平衡，靜定和超靜定的概念（12:05） 6.2 物體系的平衡問題練習(xí)（9:16） 6.3 平面簡單桁架的內(nèi)力計(jì)算（12:12） 第6講 物體系的平衡·靜定和超靜定問題單元測試 第七講 空間匯交力系和空間力偶系 7.1 空間匯交力系的合成與平衡（12:03） 7.2 力對點(diǎn)的矩和力對軸的矩（13:30） 7.3 空間力偶及其性質(zhì)（10:58） 7.4 空間力偶系的合成與平衡（11:12） 第八講 空間任意力系及重心的計(jì)算 8.1 空間任意力系向一點(diǎn)的簡化及結(jié)果分析（18:48） 8.2 空間任意力系的平衡方程及常見的空間約束（28:27） 8.3 重心的計(jì)算（22:26） 第8講 空間任意力系及重心的計(jì)算單元測試 第九講 滑動(dòng)摩擦和考慮摩擦的平衡問題 9.1 摩擦引言（9:26） 9.2 滑動(dòng)摩擦理論（10:11） 9.3 考慮摩擦的平衡問題(解析法)（15:57） 第十講 摩擦角及滾動(dòng)摩阻 10.1 全約束力、摩擦角與自鎖現(xiàn)象（11:04） 10.2 考慮摩擦的平衡問題(幾何法)（8:43） 10.3 滾動(dòng)摩阻的概念（13:00） 第10講 考慮摩擦的平衡問題單元測試 第十一講 靜力學(xué)總結(jié) 11.1 靜力學(xué)總結(jié)（8:05） 第十二講 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué) 12.3 直角坐標(biāo)法 12.4 自然法 第十二講 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué) 單元測試 12.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)引言 12.2 矢量法 第十三講 剛體的簡單運(yùn)動(dòng) 13.1 剛體的平行移動(dòng) 13.2 剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng) 13.3 轉(zhuǎn)動(dòng)剛體各點(diǎn)的速度和加速度 13.4 輪系傳動(dòng)比 13.5 以矢量表示角速度和角加速度 以矢積表示點(diǎn)的速度和加速度 第十三講 剛體的簡單運(yùn)動(dòng) 單元測試 第十四講 點(diǎn)的速度合成定理 14.1 相對運(yùn)動(dòng)、牽連運(yùn)動(dòng)和絕對運(yùn)動(dòng) 14.2 牽連點(diǎn) 14.3 動(dòng)點(diǎn)、動(dòng)系的選擇 14.4 絕對、相對和牽連運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 14.5 點(diǎn)的速度合成定理 第十四講 點(diǎn)的速度合成定理 單元測試 第十五講 點(diǎn)的加速度合成定理 15.1 牽連運(yùn)動(dòng)為平移時(shí)點(diǎn)的加速度合成定理 15.2 牽連運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)點(diǎn)的加速度合成定理 15.3 加速度合成定理應(yīng)用 第十五講 點(diǎn)的加速度合成定理 單元測試 第十六講 剛體平面運(yùn)動(dòng) 16.1 剛體平面運(yùn)動(dòng)的概述和分解 16.2 求平面圖形各點(diǎn)速度的基點(diǎn)法 16.3 求平面圖形各點(diǎn)速度的投影法 16.4 求平面圖形各點(diǎn)速度的瞬心法 第十六講 剛體平面運(yùn)動(dòng) 單元測試 第十七講 基點(diǎn)法求平面圖形各點(diǎn)加速度 17.1 求平面圖形各點(diǎn)加速度的基點(diǎn)法 17.2 基點(diǎn)法求加速度的應(yīng)用 第十七講 基點(diǎn)法求平面圖形各點(diǎn)加速度 單元測試 第十八講 運(yùn)動(dòng)學(xué)綜合應(yīng)用舉例 18.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)綜合應(yīng)用舉例 第十八講 運(yùn)動(dòng)學(xué)綜合應(yīng)用舉例 單元測試 第十九講 運(yùn)動(dòng)學(xué)總結(jié) 19.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)總結(jié) 第二十講 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)基本方程 20.1 動(dòng)力學(xué)引言 20.2 動(dòng)力學(xué)的基本定律 20.3 質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)微分方程 20.4 動(dòng)力學(xué)的兩類問題 第二十講 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)基本方程 單元測試 第二十一講 動(dòng)量定理 21.1 動(dòng)量和沖量的概念 21.2 動(dòng)量定理 21.3 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理 第二十一講 動(dòng)量定理 單元測試 第二十二講 動(dòng)量矩定理 22.1 質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩 22.2 動(dòng)量矩定理 22.3 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程 22.4 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 第二十二講 動(dòng)量矩定理 單元測試 第二十三講 質(zhì)點(diǎn)系相對質(zhì)心的動(dòng)量矩定理 23.1 質(zhì)點(diǎn)系相對質(zhì)心的動(dòng)量矩 23.2 相對于質(zhì)心的動(dòng)量矩定理 23.3 平面運(yùn)動(dòng)剛體的運(yùn)動(dòng)微分方程 第二十三講 質(zhì)點(diǎn)系相對質(zhì)心動(dòng)量矩定理 單元測試 第二十四講 動(dòng)能定理 24.1 力的功的計(jì)算 24.2 動(dòng)能的計(jì)算 24.3 動(dòng)能定理 24.4 功率 功率方程 機(jī)械效率 第二十四講 動(dòng)能定理 單元測試 第二十五講 普遍定理的綜合應(yīng)用舉例 25.1 普遍定理的綜合應(yīng)用舉例 第二十五講 普遍定理綜合應(yīng)用舉例 單元測試 第二十六講 達(dá)朗貝爾原理（動(dòng)靜法） 26.1 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)靜法（8:22） 26.2 質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)靜法（9:12） 26.3 剛體慣性力系向一點(diǎn)的簡化（23:43） 第二十七講 繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的軸承動(dòng)約束力 27.1 繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的軸承動(dòng)約束力（20:15） 達(dá)朗貝爾原理章節(jié)測驗(yàn) 第二十八講 虛位移（虛功）原理 28.1 約束及其分類(10:05) 28.2 虛位移、虛功及理想約束(7:56) 28.3 虛位移（虛功）原理(5:09) 第二十九講 虛位移原理練習(xí) 29.1 虛位移原理練習(xí)（16:33） 虛位移原理章節(jié)測試 第三十講 動(dòng)力學(xué)總結(jié) 30.1 動(dòng)力學(xué)總結(jié)
預(yù)備知識
高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理
證書要求
1.完成每講課后的作業(yè)，作業(yè)平時(shí)成績占課程總成績的30%； 2.完成一次期中考試，成績占課程總成績的30%； 3.完成期末測試，成績占課程總成績的30%； 4.課堂交流討論分10分，參與討論達(dá)到一定次數(shù)即可獲得。 總評成績60-84分為合格，可獲得合格證書； 總評成績85分及以上為優(yōu)秀，可獲得優(yōu)秀證書。
參考資料
1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編，《理論力學(xué)》（第8版），高等教育出版社，2016 2、《理論力學(xué)》多學(xué)時(shí)教材
常見問題
Q：該課程對應(yīng)的是教材《理論力學(xué)I》第八版，教材《理論力學(xué)II》有沒有對應(yīng)課程？ A：教材《理論力學(xué)II》有對應(yīng)課程，名為"理論力學(xué)（動(dòng)力學(xué)專題）"，也在MOOC平臺上同步開放，課程地址為https://www.icourse163.org/course/HIT-1206327801，歡迎大家加入學(xué)習(xí)。 Q：課程學(xué)習(xí)完畢后有沒有證書？ A：課程學(xué)習(xí)完畢，滿足成績要求的可以發(fā)放合格證書或優(yōu)秀證書。另外，從本學(xué)期起，平臺將不再免費(fèi)發(fā)放證書。 |
|
|
