教学内容：本节主要介绍GPS测量技术设计的一般要求和设计指标。
教学重点：
1.介绍GPS测量技术设计的依据；
2.介绍GPS测量的标准；
3.介绍GPS测量的图形设计。
教学难点：GPS的图形设计。
教学方法：课堂教学为主，充分利用多媒体教学方法。
教学要求：
学会局部性的GPS控制网的图形设计，掌握GPS测量技术设计书的编写。8.1.1 GPS网技术设计的依据
1.GPS测量规范（规程）
（1）《全球定位系统（GPS）测量规范》
（2）《全球定位系统城市测量技术规程》
（3）各行业部门的其他GPS测量规程或细则
2．测量任务书
8.1.2 GPS网的精度, 密度设计
1．GPS测量精度标准及分类
（1）GPS测量精度分类
对于各类GPS网的精度设计主要取决于网的用途。用于地壳形变及国家基本大地测量的GPS控制网可按表8-1分级。
表8-1 GPS测量精度分级（一）
用于城市或工程的GPS控制网可按表8-2分级。
表8-2 GPS测量精度分级（二）
（2）GPS测量的精度标准
GPS测量的精度标准通常用网中相邻点之间的距离中误差表示，其形式为：σ（8-1）
2
2)
=
a+
(bd
式中：σ——距离中误差（毫米）；
ɑ——固定误差（mm）；
b——比例误差系数（ppm）；
d——相邻点之间的距离（km）。
实际生产中，应根据测区大小、GPS网的用途，来设计网的等级和精度标准。2．GPS点的密度标准
制定GPS网的密度标准，主要考虑任务要求和服务对象。密度可参照表8-3的规定执行。
表8-3 GPS网中相邻点间距离 (单位：km)
8.1.3 GPS网的基准设计
1．基准设计的定义：
在GPS网的技术设计中，必须明确GPS网的成果所采用的
坐标系统和起算数据的工作，称为GPS网的基准设计。GPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。
2．基准设计应考虑的几个问题：
（1）应在地面坐标系中选定起算数据和联测原有地方控制点若干个，用以转换坐标。
（2）对GPS网内重合的高等级国家点或原城市等级控制点，除未知点连结图形观测外，对它们也要适当地构成长边图形。
（3）联测的高程点需均匀分布于网中，对丘陵或山区联测高程点应按高程拟合曲面的要求进行布设。
（4）新建GPS网的坐标应尽可能与测区过去采用的坐标一致。
8．1.4 GPS网构成的几个基本概念及网特征条件
1．GPS网图形构成的几个基本概念
观测时断：测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时间段，简称时段。
同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。
同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环，简称同步环。
独立观测环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称独立环。
异步观测环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则该多边形环路叫异步观测环，简称异步环。
独立基线：对于N台GPS接收机的同步观测环，有J条同步观测基线，其中独立基线数为N-1。
非独立基线：除独立基线外的其它基线叫非独立基线，总基线数与独立基线之差即为非独立基线数。
2．GPS网特征条件的计算
观测时断数：N
?
C/
=（8-2）
n
m
式中：n为网点数，m为每点设站数，N为接收机数。
总基线数：1)/2
?
=
J（8-3）
C?
-
N
(
N
总
（8-4）
必要基线数：1
J-
n
=
必
（8-5）
独立基线数：)1
=
J-
?
(
C
N
独
多余基线数：)1
-
-
?
=
J（8-6）
C-
n(
(
)1
N
多
3．GPS网同步图形构成及独立边的选择
根据（8-3）式，对于由N台GPS接收机构成的同步图形中一个时断包含的GPS基线数为：
=
N?
J（8-7）
1)/2
(
-
N
但其中仅有N-1条是独立的GPS边，其余为非独立边。当接收机数N=2～5时所构成的同步图形见图8-1。
对应于图8-1的独立GPS边可以有如图8-2所示的不同选择。
当同步观测的GPS接收机数N≥3时，同步闭合环的最少数应为：=N
N
-
J
T（8-8）
-
N
=
)(
2/)2
-
1
(
)1
(-
N与J、T的关系见下表：
表8-4 N与J、T的关系表
8．1.5 GPS网的图形设计
1．GPS网的图形设计
根据对所布设的GPS网的精度要求和其它方面的要求，设计出独立的GPS边构成的多边形网，称为GPS网的图形设计。
2．GPS网的图形
（1）点连式：如图8-3，相邻同步图形之间仅有一个公共点的连接。
（2）边连式：如图8-4，同步图形之间由一条
公共基线连接。
（3）网连式：指相邻同步图形之间有两个以上公共点相连接。
（4）边点混合连接式：如图8-5，把点连式与边连式有机地结合起来，组成GPS网的方式。
（5）三角锁连接：如图8-6，用点连式或边连式组成连续发展的三角锁同步图形。
（6）导线网形连接：如图8-7。
（7）星形布设：如图8-8
教学内容：本节主要介绍GPS测量技术设计书的编写要求和内容。
教学重点：
1．介绍GPS测量的外业准备工作；
2．介绍GPS接收机检验的内容；
3．介绍GPS测量技术设计书的编写方法。
教学难点：GPS接收机的检验和设计书的编写。
教学方法：课堂教学为主，充分利用多媒体教学方法。
教学要求：了解GPS接收机检验的内容和方法，掌握GPS测量技术设计书的编写。8．2．1 测区踏勘
测区踏勘主要了解下列情况：
1、交通情况；
2、水系分布情况；
3、植被情况；
4、控制点分布情况；
5、居民点分布情况；
6、当地风俗民情。
8．2．2 资料收集
1、各类图件；
2、各类控制点成果；
3、测区有关的地质、气象、交通、通讯等方面的资料；
4、城市及乡、村行政区划表。
8．2．3 设备、器材筹备及人员组织
设备、器材筹备及人员组织包括以下内容：
1、筹备仪器、计算机及配套设备；
2、筹备机动设备及通讯设备；
3、筹备施工器材，计划油料，材料的消耗；
4、组建施工队伍，拟定施工人员名单及岗位；
5、进行详细的投资预算。
8．2．4 拟定外业观测计划
1．拟定观测计划的主要依据：
（1）GPS网的规模大小；
（3）GPS卫星星座几何图形强度；
（4）参加作业的接收机数量；
（5）交通、通讯及后勤保障。
2．观测计划的主要内容：
（1）编制GPS卫星的可见性预报图；
（2）选择卫星的几何图形强度；
（3）选择最佳观测时断；
（4）观测区域的设计与划分；
（5）编排作业调度表；作业调整度表见表8-6。
（6）采用规定格式GPS测量外业观测通知（见表8-7）单进行调度。
8．2．5 设计GPS网与地面网的联测方案
GPS网与地面网的联测，可根据测区地形变化和地面控制点的分布而定，一般在GPS 网中至少要重合观测三个以上的地面控制点作为约束点。
8．2．6 GPS接收机选型及检验
1．接收机的选用
接收机的选用可参考下表：
2．接收机的检验
接收机全面检验的内容，包括一般性检视、通电检验和实测检验。
（1）一般检验：主要检查接收机设备各部件及其附件是否齐全、完好，紧固部分是否松动与脱落，使用手册及资料是否齐全等。
（2）通电检验：接收机通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况，以及自测试系统的工作情况，当自测正常后，按键作步骤检验仪器的工作情况。
（3）实测检验：测试检验是GPS接收机检验的主要内容。其检验方法有：用标准基线检验；已知坐标、边长检验；零基线检验；相位中心偏移量检验等。
①用零基线检验接收机内部噪声水平。
基线测试方法如下：
●选择周围高度角10○以上无障碍物的地方安放天线，按图8-9连天线、功分器和接收机。
●连接电源，二台GPS接收机同步接收四颗以上卫星1～1.5h。
●交换功分器与接收机接口，再观察一个时段。
●用随机软件计算基线坐标增量和基线长度。基线误差应少于1mm。否则应送厂检修或降低级别使用。
②天线相位中心稳定性检验
●该项检验可在标准基线、比较基线或GPS检测场上进行。
●检测时可以将GPS接收机带天线两两配对，置于基线的两端点。
●按上述方法在与该基线垂直的基线中（不具备此条件，可将一个接收机天线固定指北，其它接收机天线绕轴顺时针转动90°，180°，270°）进行同样观察。
●观测结束，用随机软件解算各时段三维坐标。
③GPS接收机不同测程精度指标的测试。
该项测试应在标准检定场进行。检定场应含有短边和中长边。基线精度应达到1*10－5。
检验时天线应严格整平对中，对中误差小于±1mm。天线指向正北，天线高量至1mm。测试结果与基线长度比较，应优于仪器标称精度。
④仪器的高度低温试验：对于有特殊要求时需对GPS接收机进行高、低温测试。
⑤对于双频GPS接收机应通过野外测试，检查在美国执行SA技术时其定位精度。
⑥用于天线基座的光学对点器在作业中应经常检验，确保对中的准确性，其检校参照控制测量中光学对点器核校方法。
8．2．7 技术设计书编写
资料收集全后，编写技术设计，主要编写内容如下：
1.任务来源及工作量
包括GPS项目的来源、下达任务的项目、用途及意义；GPS测量点的数量（包括新定点数、约束点数、水准点数、检查点数）；GPS点的精度指标及坐标、高程系统。
2.测区概况
测区隶属的行政管辖；测区范围的地理坐标，控制面积；测区的交通状况和人文地理；测区的地形及气候状况；测区控制点的分布及对控制点分析、利用和评价。
3.布网方案
GPS网点的图形及基本连接方法；GPS网结构特征的测算；点位布设图的绘制。
4.选点与埋标
GPS点位的基本要求；点位标志的选用及埋设方法；点位的编号等。
5.观测
对观测工作的基本要求；观测纲要的制定；对数据采集提出注意的问题
6.数据处理
数据处理的基本方法及使用的软件；起算点坐标的决定方法，闭合差检验及点位精度的评定指标。
7.完成任务的措施
要求措施具体，方法可靠，能在实际工作中贯彻执行。
8.3.1选点
选点工作应遵守以下原则：
1.点位应设在易于安装接收设备。视野开阔的较高点上。
2．点位目标要显著，视场周围15°以上不应有障碍物，以减少GPS信号被遮挡或障碍物吸收。
3．点位应远离在功率无线电发射源（如电视机、微波炉等）其距离不少于
200m；远离高压输电线，其距离不得少于50m。以避免电磁场对GPS信号的干扰。
4．点位附近不应有在面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，以减弱多路径效应的影响。
5．点位应选在交通方便，有利于其它观测手段扩展与联测的地方。
6．地面基础稳定，易于点的保存。
7．选点人员应按技术设计进行踏勘，在实地按要求选定点位。
8．网形应有利于同步观测边、点联结。
9．当所选点位需要进行水准联测时，选点人员应实地踏勘水准路线，提出有关建议。
10．当利用旧点时，应对旧点的稳定性、完好性，以及觇标是否安全可用作一检查，符合要求方可利用。
8.3.2标志埋设
GPS网点一般应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位，点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用。在基岩露头地区，也可以直接在基岩上嵌入金属标志。
表8-9 GPS点点之记
日期：年月日记录者：绘图者：校对者：
每个点标石埋设结束后，应按表8-9填写点之记并提交以下资料：
1.点之记
2．GPS网的选取点网图；
3．土地占用批准文件与测量标志委托保管书；
4．选点与埋石工作技术总结。
8.3.3观测工作
1.观测工作依据的主要技术指标
表8-10 各级GPS测量作业的基本技术要求
2.天线安置
①在正常点位，天线应架设在三脚架上，并安置在标志中心的上方直接对中，天线基座上的圆水准气泡必须整平。
②殊点位，当天线需要安置在三角点觇标的观测台或回光台上时应先将觇顶拆除，防止对GPS信号的遮挡。
天线的定向标志应指向正北，并顾及当地磁偏角的影响，以减弱相位中心偏差的影响。天线定向误差依定位精度不同而异，一般不应超过±3o～5o。
③刮风天气安置天线时，应将天线进行三向固定，以防倒地碰坏。雷雨天气安置时，应该注意将其底盘接地，以防雷击天线。
④架设天线不宜过低，一般应距地1m以上。天线架设好后，在圆盘天线间隔120○的三个方向分别量取天线高，三次测量结果之差不应超过3mm，取其三次结果的平均值记入测量手薄中，天线高记录取值0.001m。
⑤测量气象参数：在高精度GPS测量中，要求测定气象元素。每时段气象观测应不少于3次（时段开始、中间、结束。）气压读至0.1mbar，气温读至0.1oC，对一般城市及工程测量只记录天气状况。
⑥复查点名并记入测量手薄中，将天线电缆与仪器进行联接，经检查无误后，方能通电启动仪器。
3.开机观测
观测作业的主要目的是捕获GPS卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。
天线安置完成后，在离开天线适当位置的地面上安放GPS接收机，接通接收机与电源、天线、控制器的联接电缆，并经过预热和静置，即可启动接收机进行观测。
通常来说，在外业观测工作中，仪器操作人员应注意以下事项：
①当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，方可接通电源，启动接收机。
②开机后接收机有关指示显示正常并通过自测后，方能输入有关测站和时段控制信息。
③接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、相位测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。
④一个时段观测过程中，不允许进行以下操作：关闭又重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变卫星高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键。
⑤每一观测时段中，气象元素一般应在始、中、末各观测记录一次，当时段较长时可适当增加观测次数。
⑥在观测过程中要特别注意供电情况，除在出测前认真检查电池容量是否充足外，作业中观测人员不要远离接收机，听到仪器的低电报警要及时予以处理，否则可能会造成仪器内部数据的破坏或丢失。对观测时段较长的观测工作，建议尽量采用太阳能电池或汽车瓶进行供电。
⑦仪器高一定要按规定始、末各测一次，并及时输入及记入测量手薄之中。
⑧接收机在观测过程中不要靠近接收机使用对讲机；雷雨季节架设天线要防止雷击，雷雨过境时应关机停测，并卸下天线。
⑨观测站的全部预定作业项目，经检查均已按规定完成，且记录与资料完整无误后方可迁站。
⑩观测过程中要随时查看仪器内存或硬盘容量，每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。
4.观测记录
①观测记录
观测记录由GPS接收机自动进行，均记录在存储介质（如硬盘、硬卡或记忆卡等）上，其主要内容有：
●载波相位观测值及相应的观测历元；
●同一历元的测码伪距观测值；
●GPS卫星星历及卫星钟差参数；
●实时绝对定位结果；
●测站控制信息及接收机工作状态信息。
②测量手薄
测量手薄是在接收机启动前及观测过程中，由观测者随时填写的。其记录格式在现行《规范》和《规程》中略有差别，视具体工作内容选择。为便于使用，这里列出《规程》中城市与工程GPS网观测记录格式（见表8-11）供参考。
表8-11中，备注栏应记载观测过程中发生的重要问题，问题出现的时间及其处理方式等。
观测记录和测量手薄都是GPS精密定位的依据，必须认真、及时填写，坚决杜绝事后补记或追记。
外业观测中存储介质上的数据文件应及时拷贝一式两份，分别保存在专人保管的防水、防静电的资料箱内。存储介质的外面，适当处应贴制标签，注明文件名、网区名、点名、时段名、采集日期、测量手薄编号等。
接收机内存数据文件在转录到外存介质上时，不得进行任何剔除或删改，不得调用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。
8.4.1 经典静态定位模式
1．作业方式采用两台（或两台以上）接收
设备，分别安置在一条或数条基线的两个端点，
同步观测4颗以上卫星，每时段长45分钟至2个
小时或更多。作业布置如图8-10所示。
2．精度基线的相对定位精度可达
5mm+1ppm2D，D为基线长度（KM）。
3．适用范围建立全球性或国家级大地控
制网，建立地壳运动监测网、建立长距离检校基
线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程
控制网建立等。
4．注意事项所有已观测基线应组成一系
列封闭图形（如图8-10），以利于外业检核，提高成果可靠度。并且可以通过平差，有助于进一步提高定位精度。
8．4．2 快速静态定位
1．作业方法在测区中部选择一个基准站，
并安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星；另一
台接收机依次到各点流动设站，每点观测数分钟。
作业布置如图8-11所示。
2．精度流动站相对于基准站的基线中误差
为5mm±1ppm2D。
3．应用范围控制网的建立及其加密、工程
测量、地籍测量、大批相距百米左右的点位定位。
4．注意事项在测量时段内应确保有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km；流动站上的接收机在转移时，不必保持对所测卫星连续跟踪，可关闭电源以降低能耗。
5．优缺点
优点：作业速度快、精度高、能耗低；缺点：二台接收机工作时，构不成闭合图形（如图8-11），可靠性差。
8．4．3 准动态定位
1．作业方法在测区选择一个基准点，
安置接收机工连续跟踪所有可见卫星；将另一台
流动接收机先置于1号站（如图8-12）观测；
在保持对所测卫星连续跟踪而不失锁的情况下，
将流动接收机分别在2，3，4……各点观测数秒
钟。
2．精度基线的中误差约为1～2cm。
3．应用范围开阔地区的加密控制测量、
工程测量及碎部测量及线路测量等。
1．注意事项应确保在观测时断上有5
颗以上卫星可供观测；流动点与基准点距离不超过20 km；观测过程中
流动接收机不能失锁，否则应在失锁的流动点上延长观测时间1～2min。
8.4.4 往返式重复设站
1．作业方法建立一个基准点安置接收机连
续跟踪所有可见卫星；流动接收机依次到每点观测
1～2min；1h后逆序返测各流动点1～2min。设站
布置如图8-13所示。
2．精度相对于基准点的基线中误差为
5mm+1ppm.D。
3．应用范围控制测量及控制网加密、取代
导线测量及三角测量、工程测量机地籍测量。
4．注意事项流动点与基准点距离不超过15km；基准点上空开阔，能正常跟踪3颗及以上卫星。
8.4.5 动态定位
1．作业方法建立一个基准点安置接收机连续
跟踪所有可见卫星；流动接收机先在出发点上静态
观测数分钟；然后流动接收机从出发点开始连续运
动；按指定的时间间隔自动运动载体的实时位置。
作业布置如图8-14所示
2．精度相对于基准点的瞬时点位精度
1～2cm。
3．应用范围精密测定运动目标的轨迹、测定
道路的中心线、剖面测量、航道测量等。
4．注意事项需同步观测5颗卫星，其中至少4颗卫星要连续跟踪；流动点与基准点距离不超过20 km。
8．4．6 实时动态测量的作业模式与应用
1．实时动态（RTK）定位技术简介
实时动态（Real Time Kinematic-RTB）测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS（RTD GPS）测量技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。
实时动态测量的基本思想是：在基线上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地测量，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标及其精度。
2．RTK作业模式与应用
根据用户的要求，目前实时动态测量采用的作业模式，主要有：
①快速静态测量
采用这种测量模式，要求GPS接收机在每一用户站上，静止地进行观测。在观测过程中，连同接收到的基准站的同步观测数据，实时地解算整周末知数和用户站的三维坐标。如果解算结果的变化趋于稳定，且其精度已满足设计要求，便可适时的结束观测。
采用这种模式作业时，用户站的接收机在流动过程中，可以不必保持对GPS 卫星的连续跟踪，其定位精度可达1～2cm。这种方法可应用于城市、矿山等区域性的控制测量，工程测量和地籍测量等。
②准动态测量
同一般的准动测量一样，这种测量模式，通常要求流动的接收机在观测工作开始之前，首先在某一起始点上静止地进行观测，以便采用快速解算整周未知数的方法实时地进行初始化工作。初始化后，流动的接收杨在每一观测站，只需静止观测数历元，并连同基准站的同步观测数据，实时地解算流动站的三维坐标。目前，其定位的精度可达厘米级。
该方法要求接收机在观测过程中，保持对所测卫星的连续跟踪。一旦发生失锁，便需重新进行初始化的工作。
准动态实时测量模式，通常主要应用于地籍测量、碎部测量、路线测量和工程放样等。
③动态测量
动态测量模式，一般需首先在某一起始点上，静止地观测数分钟，以便进行初始化工作。之后，运动的接收机按预定的采样时间间隔自动地进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时的确定采样点的空间位置。目前，其定位的精度可达厘米级。
这种测量模式，仍要求在观测过程中，保持对观测卫星的连续跟踪。一旦发生失锁，则需重新进行初始化的工作。这时，对陆上的运动目标来说，可以在卫星失锁的观测点上，静止地观测数分钟，以便重新初始化，或者利用动态初始化（AROF）技术，重新初始化，而对海上和空中的运动目标来说，则只有应用AROP 技术，重新完成初始化的工作。
实时动态测量模式，主要应用于航空摄影测量和航空物探中采样点的实时定位，航空测量，道路中线测量，以及运动目标的精度导航等。
思考题：1、怎样编写GPS测量技术设计书？
2、为什么要进行GPS网的基准设计？其目的是什么？
3、进行GPS网形设计主要考虑哪些因素？
4、GPS测量外业观测在一个测点上要进行哪些工作？工作流程是怎样的？要注意什么？
8.5.1 数据预处理
1.数据处理软件及选择
GPS网数据处理分基线解算和网平差两个阶段。各阶段数据处理软件可采用随机软件或经正式鉴定的软件，对于高精度的GPS网成果处理也可选用国际著名的GAMIT/GLOBK、BERNESE、GIPSY、GFZ等软件。
2.基线解算
对于两台级以上接收机同步观测值进行独立基线向量（坐标差）的平差计算叫基线解算。它的基本内容是：
①数据传输；
②数据分流；
③统一数据文件格式；
④卫星轨道的标准化；
⑤探测周跳、修复载波相位观测值；
⑥对观测值进行必要改正。
基线向量的解算一般采用多站、多时段自动处理的方法进行，具体处理中应注意以下几个问题：
①基线解算一般采用双差相位观测值，基线大于30Km，可采用三差相位观测值。
②卫星广播星历坐标值，可作基线解的起算数据。
③基线解算中所需的起算点坐标，应按以下优先顺序采用：
●国家GPS A、B级网控制点或其他高等级GPS网控制点的已有WGS-84
系坐标。
●国家或城市较高等级控制点转换到WGS-84系后的坐标系。
●不少于观测30min的单点定位结果的平差值提供的WGS-84系坐标。
④在采用多台接收机同步观测的一个同步时段中，可采用单基线模式解算。
⑤同一级别的GPS网，根据基线长度不同，可采用不同的数据处理模型。
⑥对于所有同步观测时间短于30min 的快速定位基线，必须采用合格的双差固定解作为基线解算的最终结果。 8.5.2 观测成果的外业检核
1.每个时段同步观测数据的检核 ①数据剔除率应小于10%；
②采用单基线处理模式时，对于采用同一种数学模型的基线解，其同步时段众人一的三遍同步环的坐标分量相对闭合差和全长相对闭合差不得超过表8-12所列限差。
表8-12 同步坐标分量及环线全长相对闭合差限差（ppm ）
2.重复观测边的检核
对于重复观测边的任意两个时段的成果互差，均应小于相应等级规定精度的
22倍。
3.同步观测环检核
一般规定，三边同步环中第三边处理结果与前两边的代数和之差应小于下列数值：
122
22
3()
(89)
5
x y z x y z ωωωωωωωσ≤≤
≤
=++≤-
对于四站以上的多边同步环，所有的分量闭合差不应大于
,5
σn
)
108(5
3)
(2
1
222
-≤
++=σωωωωωn z
y x ＝而环闭合差：
《化工原理》教学大纲 课程名称 ：化工原理/Principles of Chemical Engineering 课程总学时：144 实验学时：24 先修课程 ：数学、物理、化学、物理化学 适用专业 ：应用化工技术 1、 课程性质与教学目的 1.课程性质： 《化工原理》是化工及其 相关专业学生必修的一门基础技术课程，它在 基础课与专业课之间，起着承上启下的作用，是自然科学 领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门 课程。其主要任务是介绍流体流动、传热和传质的基本原 理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理 、过程计算、设备选型及实验研究方法等。这些都密切联系生产实际，以培养学生应用基本原理分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力，为专业课 学习和今后的工作打下坚实的基础。 2.教学目的： 《化工原理》属于工科课程，用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题；研究方法主要是理论解析和理论指导下的实验研究。本课程强调工程观点、定量运算、实际技能和设计能力的训练。通过该课程的学习不仅要掌握以理论到实践所涉及的问题的研究方法，还注重培养学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。 二、课程的教学内容与基本要求 (一）教学内容： 1．绪论 化工过程与单元操作 ，单位与单位换算，物料衡算，能量衡算 2．流体流动与输送设备
流体静力学基本方程式：流体的物理性 质，静止流体的 压力，流体静力学基本方程式，流体静力学基本方程式的应用流体流动的基本方程：流 量、流速、稳态流动、非稳态流动的概念，连续性方程，柏努利方程，柏努利方程的应用流体流动现象 ：流体流动类型，蕾诺数，管内流体速度分布，边界层的概念流体在管内的流动阻力：直管阻力，局部 阻力，总能量损失管路计算：简单管路计算，复杂管路计算流量测量：测速管，孔板流量计，文 丘里 流量计，转子流量计. 离心泵：工作原理，主要部件，离心泵的基本方程式 ， 主要性能参数，特性曲线，允许安装高度，工 作点，流量调节，选型与使用其它类型液体输送机械：往复泵，旋转泵，旋涡泵，各类泵性能比较。气体输送和压缩机械：离心通风机、鼓风机、压缩机，旋转 鼓风机、压缩机，往复压缩机，真空泵 3．非均相物系的分离 颗粒及颗粒床层的特性：颗粒及 颗粒床层的特性，颗粒床层的特性，流体 通过床层的压降 沉降分离：重力沉降，离心沉降 过 滤：过滤基本方程式，恒压过滤，恒 速过滤，过滤常数的测定，过滤设备，过滤机的生产能力 4． 传热 概述：传热的基本方式，冷热 流体热交换方式，传热速率、热通量、稳态传热、非稳态传热的 概念，载热体及其选择 热传导：傅立叶定律，导热系数，通过平壁的稳态热传导，通过圆筒壁的稳 态热传导 对流传热概述：对流传热 速率方程，对流传热系数，对流传热机理，保温层的临界直径 传热过程计算：热量衡算，总传热速 率微分方程，总传热系数，平均温度差，总传热速率方程，总传热速率方程的应用，传热单元数法对流传热系数关联式：影响对流传热系数的因素，对流传热过程的 量
《理论力学》教案 使用教材：《理论力学》 (哈工大主编) 第一篇静力学 第一章静力学 一、目的要求 1．深入地理解力、刚体、平衡和约束等重要概念。 2．静力学公理（或力的基本性质）是静力学的理论基础，要求深入理解。 3．明确和掌握约束的基本特征及约束反力的画法。 4．熟练而正确地对单个物体与物体系统进行受力分析，画出受力图。 5．掌握力多边形法则及平面汇交力系合成与平衡的几何条件。 二、基本内容 1．重要概念 1）平衡：物体机械运动的一种特殊状态。在静力学中，若物体相对于地面保持静止或作匀速直线平动，则称物体处于平衡。 2）刚体：在力作用下不变形的物体。刚体是静力学中的理想化力学模型。 3）约束：对非自由体的运动所加的限制条件。在刚体静力学中指限制研究对象运动的物体。约束对非自由体施加的力称为约束反力。约束反力的方向总是与约束所能阻碍的物体的运动或运动趋势的方向相反。 4）力：物体之间的相互机械作用。其作用效果可使物体的运动状态发生改变和使物体产生变形。前者称为力的运动效应或外效应，后者称为力的变形效应或内效应，理论力学只研究力的外效应。力对物体作用的效应取决于力的大小、方向、作用点这三个要素，且满足平行四边形法则，故力是定位矢量。 5）力的分类： 集中力、分布力 主动力、约束反力 6）力系：同时作用于物体上的一群力称为力系。按其作用线所在的位置，力系可以分为平面力系和空间力系，按其作用线的相互关系，力系分为共线力系、平行力系、汇交力系和任意力系等等。 7）等效力系：分别作用于同一刚体上的两组力系，如果它们对该刚体的作用效果完全相同，则此两组力系互为等效力系。 8）平衡力系：若物体在某力系作用下保持平衡，则称此力系为平衡力系。 9）力的合成与分解：若力系与一个力F R等效，则力F R称为力系的合力，而力系中的各力称为合力F R的分力。力系用其合力F R代替，称为力的合成；反之，一个力F R用其分力代替，称为力的分解。 2．静力学公理及其推论 公理1：二力平衡条件 指出了作用于刚体上最简单力系的平衡条件。对刚体而言，这个条件既必要又充分，但对非刚体而言，这个条件并不充分。 公理2：加减平衡力系公理 此公理是研究力系等效变换的依据，同样也只适用于刚体而不适用于变形体。 推论1：力的可传性 表明作用于刚体上的力是滑动矢量。
《化工原理》课程教学大纲 上册102 学时，下册60 学时 一、课程性质、目的和任务 《化工原理》课程是化工类及相近专业的一门主要技术基础课，它是综合运用数学、物理、化学等基础知识，分析和解决化工类型生产中各种物理过程（或单元操作）问题的工程学科，本课程担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用。该课程教学水平的高低，对化工类及相近专业学生的业务素质和工程能力的培养起着至关重要的作用。 本课程属工科科学，用自然科学的原理（主要为动量、热量与质量传递理论）考察、解释和处理工程实际问题，研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究，本课程强调工程观点、定量运算和设计能力的训练、强调理论与实际相结合，提高分析问题、解决问题的能力。学生通过本课程学习，应能够解决流体流动、流体输送、沉降分离、过滤分离、过程传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取和干燥等单元操作过程的计算及设备选择等问题，并为后续专业课程的学习奠定基础。 二、教学基本要求 《化工原理》课程在第五、六学期(四年制)开设。教材内容分为课堂讲授、学生自学和学生选读三部分，其中课堂讲授部分由教师在教学计划学时内进行课堂教学，作为基本要求内容；学生自学部分由学生在教师的指导下，利用课外时间进行自学，作为一般要求内容；学生选读部分由学生根据自己的兴趣及能力，进行课外选读，不作要求。 本课程教学计划总学时112学时，其中上册102学时（课堂讲授80学时，习题课18学时、课堂讨论2学时，机动2学时）；下册60学时（课堂讲授56学时，课堂讨论2学时，机动2学时）。 本课程课件依照学时安排制作，每次课一个文件，内容包括每次课讲授内容，思考题及课后作业。每次课后留2～3个作业题，由学生独立完成，教师可根据情况布置综合练习题和安排习题讨论课。本课程每周安排课外答疑一次（3小时）。 三、教学内容 本课程主要内容包括： 1．流体流动。流体的重要性质；流体静力学；能量衡算方程及其应用；流体的流动现象；流动在管内的流动阻力；管路计算；流量测量。 2．流体输送机械。离心泵的工作原理、性能参数与特性曲线、流量调节以及安装；其他液体输送机械简介；气体输送机械简介。 3．机械分离与固体流态化。颗粒与颗粒床特性；重力沉降与离心沉降的原理和操作；过滤分离原理与设备。 4．液体搅拌。搅拌器的性能和混合机理；搅拌功率简介。 5．传热。传热概述；热传导；对流传热概述；传热过程计算；对流传热系数关联式；辐射传热简介；换热器简介。 6．蒸发。蒸发设备、流程与操作特点；单效蒸发计算；多效蒸发简介。 7．传质与分离过程概论。质量传递的方式；传质设备简介。 8．气体吸收。吸收过程的平衡关系；吸收过程的速率关系；低组成气体吸收的计算（包
《化工原理B》教学大纲 课程编号：1015170/1 总学时：64H 学分：4 基本面向：生物工程、制药工程 所属单位：生物工程教研室 一、本课程的目的、性质及任务 本课程属工程学科，是化工类及相近专业必修的一门基础技术课。 通过本课程的学习，使学生掌握研究化工生产中各种单元操作的基本原理，过程设备和计算方法，培养学生具有运用课程有关理论来分析和解决化工生产过程中常见实际问题的能力，并为后续专业课程的学习打下必要的基础。 本课程的主要任务，是用自然科学方法考察、解释和处理化工生产中传质单元操作的基本原理，典型设备及其设计计算和操作分析，以培养学生分析和解决有关工程实际问题的能力。 二、本课程的基本要求 （一）熟练掌握基本的单元操作的基本概念和基础理论，对单元过程的典型设备具备基础的判断和选择能力； （二）掌握本大纲所要求的单元操作的基本常规计算方法，常见过程的计算和典型设备的设计计算或选型； （三）熟悉运用过程的基本原理，根据生产上的具体要求，对各单元操作进行调节； （四）了解化工生产的各单元操作中的故障，能够寻找和分析原因，并提出消除故障和改进过程及设备的途径。
三、本课程与其它课程的关系 先修课程：高等数学、物理学、物理化学等，达到教学大纲要求。 四、本课程的教学内容 上册 绪论 （一）了解化学工程发展史； （二）了解化工原理的任务性质及内容； （三）了解物料衡算、热量衡算、过程速率及平衡关系； （四）掌握单位制及单位换算，了解因次的概念及因次式。 重点： 化工原理课程中三大单元操作的分类和过程速率的重要概念的内涵。 难点： 使学生通过对课程性质的了解，把基础课程的学习思维逐步转移到对专业技术课程的学习上，在经济效益观点的指导下建立起"工程"观念。 第1章流体流动 （一）流体静力学基本方程式 1、掌握流体的性质 2、掌握流体静力学方程式及其应用 （二）流体在管内的流动 1、掌握流体在管内流动的流量和流速 2、熟练掌握定常与非定常流动的概念 3、连续性方程与机械能衡算式极其应用 （三）流体的流动现象 流体的粘性，牛顿粘性定律 流动类型，雷诺数、边界层的概念
理论力学课程教学大纲(72学时) （附实验教学大纲，8学时） 一、课程名称：理论力学B Theoretical Mechanics B。 二、课程编号：1701105。 三、学分学时：4.5学分/ 72学时。 四、使用教材：《理论力学》，武清玺、冯奇主编，高等教育出版社，2003年； 《理论力学》，武清玺、徐鉴主编，高等教育出版社，2010年； 《理论力学》，许庆春等主编，中国水利水电出版社，2010年。 五、课程属性：学科基础课/ 必修。 六、教学对象：大禹、水工、土木、港航、海洋、交通、农水等专业本科生。 七、开课单位：力学与材料学院工程力学系。 八、先修课程：高等数学、物理学等。 九、教学目标： 理论力学是一门理论性较强的技术基础课。它既是后续力学课程及相关专业课程的理论基础，又可直接应用于实际工程问题。本课程的目标是：使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动（包括平衡）的基本规律和分析方法，培养学生抽象思维与逻辑推理能力，初步学会利用所学理论和方法分析、解决一些工程实际问题，为学习后继课程打好必要的基础，也为将来独立进行科研工作创造条件。 十、课程要求： 本课程采用以课堂教学为主，课内讨论、课后练习和集中答疑为辅的教学模式，开展启发式、研究式、互动式等教学方式，使学生掌握有关的基本概念、基本理论和基本方法及其应用，能较熟练和较灵活地应用矢量方法求解各类典型问题，重点培养学生的抽象思维与逻辑推理能力、力学分析计算能力以及解决实际问题的能力。 本课程要求课前较好地掌握高等数学、物理学等课程的有关知识；课内主动参与讨论；课后按时完成布置的作业。 教学环节的具体要求为： ?完成140～160题作业； ?二次课堂测验；
《化工原理》教学大纲 一、课程目标 1．课程性质 《化工原理》是化学工程与工艺类及相近专业的一门主干课，是学生在具备了必要的《高等数学》、《线性代数》、《物理》、《机械制图》、《算法语言》、《物理化学》等基础知识之后必修的技术基础课，也是学生学习《化工原理实验》、《化工原理课程设计》、《化工传递过程》、《化工分离工程》、《化工系统工程》等课程的先修课程。《化工原理》是研究和探讨化工生产中大规模改变物质物理性质的工程技术学科，它以化工生产中的物理加工过程为背景，研究物理加工过程的基本规律，应用这些规律解决化工生产中的实际问题，并将这些规律按其操作原理的共性归纳成若干单元操作。《化工原理》是化学工程这一学科中最早形成、基础性最强、应用面最广的学科分支。 2．教学方法 以课堂讲授为主，讨论、自学、设备实物或模型现场教学、计算机辅助教学为辅。 3．课程学习目标与基本要求 （1）单元操作的理论基础是流体力学（动量传递）、热量传递和质量传递理论。通过课程教学，应使学生掌握流体力学、热量传递和质量传递的基本理论知识；掌握主要单元操作的基本原理、工艺计算和典型设备结构与设计；掌握本课程的主要研究方法，如数学模型方法和实验研究方法。 （2）通过课程教学，培养学生具备根据各单元操作在技术上和经济上的特点，进行“单元过程和设备”选择的能力、过程的计算和设备设计的能力；具备进行单元过程的操作和调节以适应不同生产要求的能力；具备单元过程在操作中发生故障时如何寻找故障的原因并加以解决的能力；具备应用计算机进行单元操作辅助计算的能力；具备通过自学获取新知识的能力等。
（3）通过课程教学，应着重培养学生具备以下两方面的良好素质。一是针对现有生产过程单元操作中存在的问题，能够善于运用所学的基本理论和知识动脑分析、动手解决；二是针对现有单元操作中技术上不合理的地方，能够发现并提出改进措施，达到节能、降耗、提高效率的目的。 4．课程总学时： 化学工程与工艺及制药类专业110学时，其中化工原理（一）A 55学时，化工原理（一）B 55学时。 过程装备与控制专业90学时, 其中化工原理（二）A 45学时，化工原理（二）B 45学时。 生物化工、食品工程及环境工程类专业90学时, 其中化工原理（三）A 45学时，化工原理（三）B 45学时。 化学专业54学时，其中授课48学时，实验6学时。 5．课程类型：必修课 6．先修课程：高等数学、线性代数、机械制图、物理、算法语言、数值方法、物理化学 7．后续课程：化工传递过程、化工分离工程、化工系统工程 二、课程结构 [(一)A的内容为1~6点、(一)B的内容为7~13（除去11）点] [(二)A的内容为1~6点、(二)B的内容为7~12（除去11）点] 生物化工、食品工程类专业[(三)A的内容为1、2、3、6点、(三)B的内容为4、5、7、9、12、13点] 环境工程类专业[(三)A的内容为1、4、5、6、7、12点、(三)B的内容为8~11点]
4.8 Equilibrium Analysis of Composite Bodies The three steps in the equilibrium analysis of a composite body and its various parts are: 1. Draw the appropriate free-body diagrams. 2. Write the equilibrium equations. 3. Solve the equilibrium equations for the unknowns. The primary difference between one-body and composite-body problems is that the latter often require that you analyze more than one free-body diagram. Importance: 1.Begin by drawing the FBD of the entire body and, if possible, calculate the external reactions. 2. Then, and only then, should you consider the analysis of one or more parts of the composite body. Sample problem 4.13 The structure is loaded by the 240-lb·in. counterclockwise couple applied to member AB. Neglecting the weights of the members, determine all forces acting on member BCD. Solution: step 1: analysis · The FBD of the entire frame ? · The unknowns: A x , A y , T C and N D . (four) · The independent equilibrium equations. (three) Statically indeterminate ?! · The FBD of member BCD ? 6 = 6 !!! So the problem is statically determinate!! step 2: mathematical details From the FBD of entire structure, ΣM A = 0T C cos30o×8– 12N D + 240 = 0 N D = 0.5774T C + 20 From the FBD of member BCD, ΣM B = 0T C cos30o×4+ T C sin30o×3– 8N D = 0 N D = 0.6205T C Solving the above two equations yields, T C = 464 lb, N D = 288 lb Also from the FBD of member BCD, ΣF x = 0N D–T C cos30o + B x = 0 B x = 114 lb ΣF y = 0B y–T C sin30o = 0 B y = 232 lb
《理论力学D》课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 《理论力学D》是针对“材料物理”专业本科生在二年级（第一学期）设置的专业基础课，课堂教学（其中包括课堂讲授、习题课、讨论课等）每周3学时（总学时54学时），计3学分。 （二）课程简介、目标与任务； 《理论力学》又称“经典力学”，是研究宏观物体做低速机械运动基本规律的科学，其主要内容由“牛顿力学”和“分析力学”构成。“牛顿力学”是最早发展起来的学科之一，十七世纪末，牛顿在前人工作的基础上总结出了物体运动的三个基本定律，奠定了牛顿力学体系的理论基础。力学与人们的感性经验密切联系，直观形象而易于被人们所理解和采纳。微积分等数学工具的发展和广泛应用更是有力地推动了这一学科的发展。但牛顿力学几乎都以力F为基础，因此它的应用只局限于纯力学问题的范畴，运算也比较繁琐。 十八世纪伯努利、达朗贝尔、欧勒、拉格朗日等人先后发展了经典力学的分析形式，这是力学史上的一个新的里程碑。拉格朗日于1788年发展的名著“分析力学”对此作了全面的总结，从此建立了经典力学的拉格朗日形式。它用体系的动能和势能取代了牛顿形式的加速度和力，并且由于能量对任何物理体系都有意义，因此力学的研究和应用范围也相应地拓展到整个物理学。十九世纪三十年代，哈密顿又推广了分析力学，将力学体系的变量从空间坐标扩大到相应的动量，这就使力学理论完全适应了整个物理学发展的要求，对物理学的发展起到了重要的推动作用。 由于分析力学理论形式简洁且富有公理特性，很容易被推广应用到其他学科中去，因此在理论物理中占有重要的地位。 经典力学在近两个世纪前就已发展成一门理论严谨体系完整的学科。作为理论物理学的第一门课程，它的任务不仅是介绍物体的机械运动规律，还要引导学生如何应用数学去描写和分析物理问题，训练学生使用最严谨的方式去表达、描写、推演、总结自然规律，帮助学生建立唯物主义的观点，提高学生的科学素质。为进一步学好其他物理学的课程打好坚实的物理基础。需要进一步强调说明的是，近几十年来随着非线性系统研究的发展，力学系统混沌行为的逐渐揭示为古老的经典力学注入了新的活力。现在对非线性系统的研究已超过了力学学科，扩展到物理学的各个领域，甚至超过了物理学，而成为许多理工学科以至一些人文学科的共同课题。因此在原来的理论力学课程中应适当加入关于非线性系统讨论的内容，这也已成为这一课程进一步发展革新的必然趋势。 （三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接； 《理论力学》课程要求修课学生先期掌握基本的微积分、常微分方程、矢量代数等
《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。 教学内容： §1.1运动的描述方法 1.参照系与坐标 2.运动学方程与轨道 3.位移速度与加速度
化工原理教案 材料科学与化学工程专业 第一授课单元 离心泵的操作原理、构造、类型、主要性能参数
T T BQ A H -= 线性关系 离心泵的性能参数与特性曲线 离心泵的主要性能参数有流量，压头，轴功率，效率和气蚀余量等。离心泵性能参数间的关系通常用特性曲线来表示 (一) 离心泵的主要性能参数 1．流量 Q 2．压头 H 3．功率与效率 N=HQ r g= HQ r /102 [KW] η=(Ne/N)′100% η小于1，离心泵在输送液体过程中存在能量损失，主要有三种： (1)容积损失 (2)机械损失 (3)水力损失 离心泵的效率反映上述三项能量损失的总和，故又称为总效率，因此总效率为上述三个效率的乘积，即： h = h V h m h h 离心泵输送液体中的能量传递、变化过程： 六、思考题 离心泵为何采用后弯叶片？ 2、课程实验内容及目的 第二授课单元 离心泵的特性曲线及影响因素 * 1、主要参考书目 2、课程实验内容及目的
第三授课单元 离心泵汽蚀现象、允许吸上真空度、汽蚀余量、离心泵的工作点和管路特性曲线、安装高度计 算。 教案内容备注* 一、教学目的 掌握离心泵汽蚀现象、允许吸上真空度、汽蚀余量、离心泵的工作点 和管路特性曲线、安装高度计算。 二、教学内容 离心泵汽蚀现象、允许吸上真空度、汽蚀余量、离心泵的工作点和管路 特性曲线。 三、教学重点、难点及其处理 1．重点：离心泵汽蚀现象、允许吸上真空度、汽蚀余量、离心泵的工 作点和管路特性曲线、安装高度计算 四、教学方法、手段 课堂教学。 五、板式设计 离心泵的气蚀现象与允许吸上高度 (一)气蚀现象 为避免气蚀现象产生，叶片入口附近的最低压强不能低于输送温度 下液体的饱和蒸气压。（泵的安装高度不能过高）泵内最低压强的位置 不易确定，一般都规定泵入口处的最低压强，称为入口处允许的最低压 强。 姚玉英等编著化工原理 上册 刘佩茹编著化工过程与 设备 王志魁主编化工原理 第二版
理论力学教案 课程名称理论力学 任课教师曾奇军 所在系（院）物理电子工程学院 任课班级物理学本科
信阳师范学院 《理论力学》课程基本信息 （一）课程名称：理论力学 （二）学时学分：每周4学时，学分4 （三）予修课程：力学、高等数学 （四）使用教材：金尚年、马永力编著《理论力学》，第二版.，北京：高等教育出版社，2002年7月，面向21世纪课程教材。 （五）教学参考书： 1.周衍柏《理论力学教程》（第二版），北京：高等教育出版社，1986年。 2.郭士望《理论力学》上、下册，北京：高等教育出版社，1982。 3.梁昆森《力学》上、下册，北京：人民教育出版社，1979。 （六）教学方法：课堂讲授，启发式教学 （七）教学手段：传统讲授与多媒体教学相结合 （八）考核方式：闭卷考试占总成绩70%，平时作业成绩占30% （九）学生创新精神与实践能力的培养方法：在课程讲授过程中注意采用启发式教学手段，将基本的概念和规律讲清、讲透，而将一些具有推广性的问题留给学生思考，以此来提高学生分析问题、解决问题的能力。并且在课堂讲授时多联系实际的力学问题，以此来提高学生解决实际问题的能力。 （十）其他要求：每堂课后布置适量的课后作业并定期批改、检查和给出成绩，这部分成
绩将占期末总成绩的30%。 绪论 一：《理论力学》课程的内容：该课程是以牛顿力学和分析力学为主要内容的力学理论，是理论物理的第一门课程。是从物理学的基本经验规律出发，借助于微积分等数学工具，推导出关于物体机械运动时所满足的整体规律的一门课程。 二：《理论力学》与《力学》的区别和联系 1.内容：《理论力学》包括牛顿力学和分析力学，是《力学》课程的深入和提高；而《力学》课程仅讲授牛顿力学，且研究的深度不及《理论力学》。 2.研究手段：《力学》是从物理现象出发，通过归纳总结出物质运动的规律。 《理论力学》是从经验规律出发，借助于数学工具，推导出物质运动所满足的规律，并通过实践来检验该规律的真伪，着重培养学生理性思维的能力。
重庆大学 《理论力学》课程 教案 2006版 机械、土木等多学时各专业用 2006年8月 使用教材：《理论力学》，张祥东主编，重庆大学出版社2006年第二版《理论力学》，哈尔滨工业大学，高等教育出版社2004年 《Engineering Mechanics理论力学》，杨昌棋等缩编，重庆 大学出版社2005年
参考文献 ［1］同济大学理论力学教研室，理论力学，同济大学出版社，2001年 ［2］乔宏洲，理论力学，中国建筑工业出版社，1997年 ［3］华东水利学院工程力学教研室，理论力学，高等教育出版社，1984年［4］理论力学（第六版）哈尔滨工业大学理力教研室编． 普通高等教育“十五”国家级规划教材高等教育出版社．2002年8月［5］理论力学（第3版）郝桐生编．教育科学“十五”国家规划课题研究成果高等教育出版社．2003年9月 ［6］理论力学（第1版）武清玺冯奇主编． 教育科学“十五”国家规划课题研究成果高等教育出版社．2003年8月 第1篇静力学 第1章静力学基本知识与物体的受力分析 一、目的要求 1．深入地理解力、刚体、平衡和约束等基本概念。 2．深入地理解静力学公理（或力的基本性质）。 3．明确和掌握约束的基本特征及约束反力的画法。
4．熟练而正确地对单个物体与物体系统进行受力分析，画出受力图。 二、基本内容 1．重要概念 1）平衡：物体机械运动的一种特殊状态。在静力学中，若物体相对于地面保持静止或作匀速直线平动，则称物体处于平衡。 2）刚体：在力作用下或运动过程中不变形的物体。刚体是理论力学中的理想化力学模型。 3）约束：对非自由体的运动预加的限制条件。在刚体静力学中指限制研究对象运动的物体。约束对非自由体施加的力称为约束反力。约束反力的方向总是与约束所能阻碍的物体的运动或运动趋势的方向相反。 4）力：物体之间的一种相互机械作用。其作用效果可使物体的运动状态发生改变和使物体产生变形。前者称为力的运动效应或外效应，后者称为力的变形效应或内效应，理论力学只研究力的外效应。力对物体作用的效应取决于力的大小、方向、作用点这三个要素，且满足平行四边形法则，故力是定位矢量。 5）力的分类： 集中力、分布力（体分布力、面分布力、线分布力） 主动力、约束反力 6）力系：同时作用于物体上的一群力称为力系。按其作用线所在的位置，力系可以分为平面力系和空间力系；按其作用线的相互关系，力系分为共线力系、平行力系、汇交力系和任意力系等等。 7）等效力系：分别作用于同一刚体上的两组力系，如果它们对该刚体的作用效果完全相同，则此两组力系互为等效力系。 8）平衡力系：若物体在某力系作用下保持平衡，则称此力系为平衡力系。 9）力的合成与分解：若力系与一个力F R等效，则力F R称为力系的合力，而力系中的各力称为合力F R的分力。用一个比原力系简单但作用效果相同的力系代替原力系称为力系的合成（简化）；反之，一个力F R用其分力代替，称为力的分解。 2．静力学公理及其推论 公理1：力的平行四边形法则 给出了最简单的力系的简化规律，也是较复杂力系简化的基础。另外，它也给出了将一个力分解为两个力的依据。
《化工原理》课程教学大纲 课程代码：050331029 课程英文名称：Principle of Chemical Engineering 课程总学时：48 讲课：44 实验：4 上机：0 适用专业：高分子材料与工程 大纲编写（修订）时间：2017.06 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 本课程是高分子材料与工程专业的专业基础课，必修。是学习后续专业课的基础。通过这门课的学习，应掌握常见单元操作的基本原理及典型设备的过程计算、培养工程观点、熟悉常见的工程问题,这门课将为后续的创新创业系列课程和卓越工程师教育培养计划等课程打下理论基础。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1.掌握单元操作的过程与设备工作原理; 2.掌握化工单元操作的计算方法； 3.具有运用标准、手册、图册等有关技术的能力 4.能够完成相应的化工过程设计和计算，具有一定的分析问题和解决问题的能力。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握主要的化工单元操作的基本原理，计算方法及典型设备等。 2.基本理论和方法：掌握流体流动和传热的基本原理及主要单元操作的典型设备的构造、操作原理；设备计算、选型及实验研究方法。 3.基本技能:掌握设计计算、结构设计，实验技能，编制技术文件技能等。 （三）实施说明 1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。通过实例和作业，重点强化学生运用知识的能力，利用实验教学巩固学生的基本操作技能和实际运用能力。 2．教学手段：本课程属于专业基础课，主要是课堂讲授，在教学中有条件的采用一些媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 （四）对先修课的要求 本课程的教学无先修课程要求。 （五）对习题课、实验环节的要求 1．对重点、难点章节（如：管内流体流动的基本方程，管路计算，对流传热，吸收塔的计算双组份连续精馏的计算与分析等）应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。 2．课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及设计计算方面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握计算方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并安排课内讲评作业。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。 3．每个学生要完成大纲中规定的必修实验，通过实验环节，学生可以更好地理解流体流动方程和雷诺系数的基本理论，掌握伯努力方程和雷诺数的影响因素，同时获得实验操作的基本训
XX理论力学课程教学大纲 课程名称：理论力学 英文名称：Theoretical Mechanics 课程编号：x 学时数：48 其中实验学时数：0 课外学时数：0 学分数：3.0 适用专业：金属材料专业 一、课程的性质和任务 该课程是一门理论性较强的学科专业基础课。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）的基本规律和方法，为学好有关的后继课打好必要的基础，并为将来研究解决工程问题和学习新的科学技术创造条件。结合教学培养学生的辩证思维能力、抽象化能力、表达能力、计算能力和自学能力。 二、课程教学内容的基本要求、重点和难点 （一）绪论 了解理论力学的研究对象、理论力学在工程技术中的地位和作用；了解学习理论力学的目的和理论力学的研究方法；了解力学发展概况、力学新进展。 （二）静力学基础 理解静力学的基本概念和公理，静力学的研究对象及其在工程技术中的应用，平衡、刚体和力的概念。熟练掌握各种常见约束的性质（重点），物体的受力分析，分离体和受力图（重点、难点）。 （三）平面汇交力系和平面力偶系 理解平面汇交力系合成的几何法，力多边形，平面汇交力系平衡的几何条件。熟练掌握力的分解、力在直角坐标轴上的投影（重点）。理解合力投影定理。掌握平面汇交力系合成的解析法。熟练掌握平面汇交力系平衡的解析条件，平衡方程。熟练掌握力对点的矩（重点、难点）。掌握力偶，力偶矩，平面力偶的性质，平面力偶系的合成与平衡条件。 （四）平面任意力系 掌握力线的平移，平面任意力系向作用面内任一点的简化，力系的主矢与主矩。理解简化结果讨论，合力矩定理。掌握平面任意力系的平衡条件，平衡方程的各种形式（重点），平面平行力系的平衡方程。熟练掌握物体系统的平衡（重点、难点）。理解静定与静不定问题的概念。 （五）摩擦 理解滑动摩擦力，滑动摩擦定律，摩擦系数和摩擦角，自锁现象。掌握考虑摩擦时的平衡问题（重点）。了解滚动摩阻的概念。 （六）空间力系 熟练掌握力在空间直角坐标轴上的投影，二次投影法。掌握空间汇交力系的合成与平衡，力对点的矩矢（重点），力对轴的矩（重点），力对点的矩与力对通过该点的轴的矩的关系，力偶矩矢，空间力偶系的合成与平衡，空间任意力系向一点简化，主矢和主矩，空间任意力系的平衡条件和平衡方程（重点、难点），空间平行力系的平衡方程，平行力系中心和重心的概念，重心的坐标公式。熟练掌握组合形体的重心（重点）。 （七）点的运动 理解运动的相对性，参考坐标系，确定点的运动的基本方法—矢量法、直角坐标法和自然法，运动方程和轨迹方程，点的速度和加速度的矢量形式，点的速度和加速度的直角坐标轴上的投影，自然轴系。熟练掌握点的速度和加速度在自然轴上的投影，切向加速度和法向加速度（重点）。
大学 《理论力学》课程 教案 2006版 机械、土木等多学时各专业用 2006年8月 使用教材：《理论力学》，祥东主编，大学2006年第二版 《理论力学》，工业大学，高等教育2004年 《Engineering Mechanics理论力学》，昌棋等缩编， 大学2005年
参考文献 ［1］同济大学理论力学教研室，理论力学，同济大学，2001年 ［2］乔宏洲，理论力学，中国建筑工业，1997年 ［3］华东水利学院工程力学教研室，理论力学，高等教育，1984年 ［4］理论力学（第六版）工业大学理力教研室编． 普通高等教育“十五”国家级规划教材高等教育．2002年8月 ［5］理论力学（第3版）郝桐生编．教育科学“十五”国家规划课题研究成果高等教育．2003年9月 ［6］理论力学（第1版）武清玺奇主编． 教育科学“十五”国家规划课题研究成果高等教育．2003年8月 第1篇静力学 第1章静力学基本知识与物体的受力分析 一、目的要求 1．深入地理解力、刚体、平衡和约束等基本概念。 2．深入地理解静力学公理（或力的基本性质）。 3．明确和掌握约束的基本特征及约束反力的画法。 4．熟练而正确地对单个物体与物体系统进行受力分析，画出受力图。
二、基本容 1．重要概念 1）平衡：物体机械运动的一种特殊状态。在静力学中，若物体相对于地面保持静止或作匀速直线平动，则称物体处于平衡。 2）刚体：在力作用下或运动过程中不变形的物体。刚体是理论力学中的理想化力学模型。 3）约束：对非自由体的运动预加的限制条件。在刚体静力学中指限制研究对象运动的物体。约束对非自由体施加的力称为约束反力。约束反力的方向总是与约束所能阻碍的物体的运动或运动趋势的方向相反。 4）力：物体之间的一种相互机械作用。其作用效果可使物体的运动状态发生改变和使物体产生变形。前者称为力的运动效应或外效应，后者称为力的变形效应或效应，理论力学只研究力的外效应。力对物体作用的效应取决于力的大小、方向、作用点这三个要素，且满足平行四边形法则，故力是定位矢量。 5）力的分类： 集中力、分布力（体分布力、面分布力、线分布力） 主动力、约束反力 6）力系：同时作用于物体上的一群力称为力系。按其作用线所在的位置，力系可以分为平面力系和空间力系；按其作用线的相互关系，力系分为共线力系、平行力系、汇交力系和任意力系等等。 7）等效力系：分别作用于同一刚体上的两组力系，如果它们对该刚体的作用效果完全相同，则此两组力系互为等效力系。 8）平衡力系：若物体在某力系作用下保持平衡，则称此力系为平衡力系。 9）力的合成与分解：若力系与一个力F R等效，则力F R称为力系的合力，而力系中的各力称为合力F R的分力。用一个比原力系简单但作用效果相同的力系代替原力系称为力系的合成（简化）；反之，一个力F R用其分力代替，称为力的分解。 2．静力学公理及其推论 公理1：力的平行四边形法则 给出了最简单的力系的简化规律，也是较复杂力系简化的基础。另外，它也给出了将一个力分解为两个力的依据。 公理2：二力平衡条件
《化工原理》教学大纲 课程编号：13ZJ091408 课程名称：化工原理 总学时：54 一、说明 （一）《化工原理》的课程性质：化工原理是应用化学专业的必修课程。化工原理是化学化工类专业的一门紧密联系化工生产实际的课程，是一门重要的工程技术基础课程。 （二）《化工原理》教材及授课对象： 教材：化工原理编者：王志魁等 授课对象：化学工程与工艺 （三）《化工原理》的课程目标（教学目标）：开设本课程之目的是使学生了解化工生产中的基础知识、工艺原理、从化学到化工生产所涉及的有关问题和解决问题的途径，以及运用经济技术观点综合处理问题的方法，从而达到综合分析和解决问题的能力。为学生在今后的工作中正确地联系化工生产实际打下基础。 （四）《化工原理》课程授课计划（包括学时分配）：
（五）考核要求： 本课程的考试重点是流体动力学、传热、吸收、精馏等基础理论知识及应用。考试要求分二个层次：掌握、了解。 成绩评定：成绩评定严格按平时占30%（包括学习态度和平时作业）；期末成绩占70%。 二、教学内容 第一章绪论 主要教学目标：掌握物料衡算的概念；掌握压强各种单位之间的换算 教学方法及教学手段：板书与多媒体结合讲授与自学结合 教学重点及难点：单位换算 一、化工原理课程研究内容、特点和学习要求 二、单位制度及单位换算 第二章流体流动 主要教学目标：掌握流体静力学；掌握理想流体和实际流体稳定流动时的；伯努利方程及其应用。 教学方法及教学手段：启发式板书与多媒体结合讲授与自学结合 教学重点及难点：能量衡算；伯努利方程及其应用 第一节流体静力学 一、流体的压力 二、流体的密度与比体积 三、流体静力学基本方程式 四、流体静力学基本方程式的应用 第二节流体流动的基本方程式 一、流量与流速 二、稳态流动与非稳态流动 三、连续性方程式 四、柏努利方程式 五、实际流体的柏努利方程
《化工原理》教案 主讲教师：蒋卉 教学班级：环境工程04级 章节点名称：第一章化工分离过程概论1－4节 教学序次：第1次课 教学内容： 1.化工分离在化工生产中的地位 2. 混合物类型与分离目的 3.分散质和分散介质的概念 4. 分离的目的 5. 分离的依据 6. 分离的基本方法 7.混合物表示方法 教学目标： 1.了解与化工生产相关的基本概念 2.掌握混合物组成表示方法；并能够熟练应用于计算 本次课重点： 混合物表示方法 本次课难点： 常见的混合物组成的表示方法 教学方法和手段： 多媒体教学和板书相结合 课后要求： 复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料： 1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社 2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社 3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社 章节点名称：第一章化工分离过程概论5－7节 教学序次：第2次课 教学内容： 1.传质分离过程热力学基础
2.平衡分离过程 3. 平衡曲线 4. 分离气体混合物的基本方法 5.传质分离过程的基本操作方法 6.常见接触方式 1）单级接触操作 2）并流式接触操作 3）逆流式接触操作 4）错流式接触操作 教学目标： 1.了解分离气体混合物的基本方法 2.熟悉传质分离过程热力学基础 3.了解几种常见接触方式 本次课重点： 传质分离过程热力学基础 本次课难点： 传质分离过程热力学基础 教学方法和手段： 多媒体教学和板书相结合 课后要求： 复习教材本章节内容，理解相关基本概念，并完成课后习题参考资料： 1.《化工原理》蒋维钧主编清华大学出版社 2.《化工原理》姚玉英主编天津科学技术出版社 3《有害气体控制工程》赵毅主编化学工业出版社 章节点名称：第一章化工分离过程概论8－9节 教学序次：第3次课 教学内容： 1.传质分离过程的两种方法和设备 2.传质分离过程的动力学 3.分子扩散和涡流扩散的概念 4.单向中物质的扩散 5.费克定律