《理论力学》课程教学大纲

《理论力学》课程教学大纲

课程名称：理论力学Theoretical Mechanics

课程编码：6311X002 学分：2.5 总学时：48

说 明

【课程简介】理论力学是土木工程类专业一门重要的学科基础课，是材料力学、结构力学等

一系列后继课程的理论基础，并在许多工程技术领域中有着广泛的应用。

核心教学内容包括：静力学公理和物体的受力分析、平面汇交力系与平面力偶系、平面

任意力系、空间力系、摩擦；达朗贝尔原理、虚位移原理。

学生通过本课程的学习，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，为学习有关的后续课程打好必要的基础。

【课程性质】学科基础课

【适用专业】土木类专业

【教学目标】通过本课程的学习，培养学生掌握宏观机械运动的客观规律，具备初步的理论

分析能力和抽象思维能力，能解决工程结构的静力学平衡问题，为学习后继课程和工程设计

打下坚实的基础。

【先修课程要求】本课程要求学生先修《高等数学》、《大学物理》等课程。

【能力培养要求】以培养基本力学素养、力学应用能力为主。通过课堂教学，使学生在理解

掌握基本概念、基本理论、基本方法的基础上，掌握处理力学问题的一般方法，提高学生的

理论分析能力和抽象思维能力，初步学会分析、解决工程实际中的力学问题。

【学习总量】总学时48学时，其中理论48学时。学生自主学习72学时，另行安排。

【教学方法与环境要求】本课程的教学主要采用讲授法、演示法、讨论法等。教学形式上，

课堂讲授与指导学生自学相结合、课堂讲授与课堂讨论相结合。充分利用多媒体等现代教学

手段，倡导传统与现代结合的教学模式，师生互动，启发诱导，激活思维，鼓励创新。

【学时分配】 学 时 安 排 序号 内 容 理论 课时 实验 课时 实践 课时 习题 课时 小计

1 第一章 静力学公理和物体的受力分析 10 10 2 第二章 平面力系 16 16 3 第三章 空间力系 6 6 4 第四章 摩擦 4 4 5 第五章 达朗贝尔原理 6 6 6 第六章 虚位移原理 6 6 总 计 48 48 【教材与主要参考书】

教 材：《理论力学》，哈尔滨工业大学理论力学教研室，高等教育出版社，2009.7，第7

版

参考书：【1】《理论力学》，同济大学航空航天与力学学院基础力学教学研究部，同济大学出

版社，2012.7，第2版

【2】《理论力学》，李俊峰，清华大学出版社，2010.8，第2版

【3】《理论力学》，赵元勤，武汉大学出版社，2014.7，第1版

大纲内容

第一章 静力学公理和物体的受力分析

【教学目的和要求】

了解：课程的性质、任务和研究对象；力、刚体、平衡的概念；

理解：静力学公理；

掌握：各种约束及约束反力的特点及其表示方法，

运用：学会正确判定二力杆；三力平衡在画图中的运用；够正确地画出各种受力图。

【内容提要】

第一节 静力学公理

第二节 约束和约束力

第三节 物体的受力分析和受力图

【教学重点与难点问题】

教学重点：物体系的受力分析。

教学难点：约束的特性、物体系的受力分析。

【自主学习的任务与检查方式】

任务： 1．刚化原理是必要条件还是充分条件？

2．根据力的可传性原理，力的三要素中的作用点还有实际意义吗？

检查方式：课堂抽查提问。

第二章 平面力系

【教学目的和要求】

了解：平面汇交力系、平面力偶系、平面任意力系基本概念。

理解：力矩的概念；力偶和力偶矩的概念和性质；平面简单桁架。

掌握：平面汇交力系的几何法和解析法合成的方法；平面汇交力系平衡的几何条件；合

力矩定理；平面力偶系的合成方法和平衡条件；平面任意力系的简化及其结果；平面力系平

衡条件的各种表达方式。

运用：会用力系的力多边形封闭和静力平衡方程解平面汇交力系的平衡问题；会用平衡

方程解平面力偶系、平面任意力系的平衡问题；学会处理物体系统平衡的基本方法；会求解

平面简单桁架内力。

【内容提要】

第一节 平面汇交力系

一、平面汇交力系合成的几何法、力的多边形法则

二、平面汇交力系平衡的几何条件

三、平面汇交力系的合成的解析法

第二节 平面力对点之矩•平面力偶

一、力对点之矩

二、合力矩定理与力矩的解析表达式

三、力偶与力偶矩

四、同平面内力偶的等效定理

第三节 平面任意力系的简化

一、力的平移定理

二、平面任意力系向作用平面内一点简化、主矢合主矩

三、平面任意力系的简化结果分析

第四节 平面任意力系的平衡条件和平衡方程

第五节 物体系的平衡.静定和超静定问题

第六节 平面简单桁架的内力计算 一、节点法

二、截面法

【教学重点与难点问题】：

教学重点：汇交力系合成的几何法和解析法及两种情况下的平衡条件；平面力偶的概念；

主矢和主矩概念的理解；主矢、主矩以及力系合成的最后结果；运用三种形式的平衡方程求

解单个物体的平衡问题；求解物体系统的平衡问题。

教学难点：平面力偶的概念；物体系的平衡计算时，研究对象、方程的选取和受力分析。

【自主学习的任务与检查方式】

任务：

1.列平衡方程时，投影轴是否可以任意选取，如何选取？

2.力偶和力的不同点？

3.平面任意力系向平面内一点的简化结果，如果主矩和主矢都不为零，还可以简化吗？

4.平面任意力系平衡方程的三矩式和两矩+投影式为何有限制条件？

检查方式：课堂抽查提问。

第三章 空间力系

【教学目的和要求】

了解：空间力系中，力对点之矩的矢量表示；用平衡方程求解空间一般力系的平衡问题；

理解：力对点之矩与力对轴之矩的关系；空间汇交力系的解析法合成、平衡条件；

掌握：力在空间直角坐标轴上投影的计算方法；力对轴之矩的计算及符号表示；用平衡

方程解空间汇交力系的平衡问题；简单几何形状物体的重心计算。

运用：简单几何形状物体的重心计算。

【内容提要】

第一节 空间汇交力系

一、力在直角坐标轴上的投影

二、空间汇交力系的合成与平衡条件

第二节 力对点的矩和对轴的矩

一、力对点的矩以矢量表示－力矩矢

二、力对轴的矩

第三节 空间力偶

一、力偶矩以矢量表示，力偶矩矢 二、空间力偶等效定理

三、空间力偶系的合成与平衡条件

第四节 重心

【教学重点与难点问题】

教学重点：力对点的矩和对通过该点的轴之矩之间的关系

教学难点：空间力对点、对轴的矩

【自主学习的任务与检查方式】

任务：

1.当力与坐标轴平行或相交时、力对该轴之矩为何值？

2.组合物体的重心计算有几种方法？

检查方式：课堂抽查提问。

第四章 摩擦

【教学目的和要求】

了解：滑动摩擦的概念和滑动摩擦力的特征、滚动摩阻的概念；

理解：摩擦角与摩擦系数；自锁现象；有摩擦的平衡问题；

掌握：滑动摩擦的概念和计算。

【内容提要】

第一节 滑动摩擦

一、静滑动摩擦力及最大静滑动摩擦力

二、动滑动摩擦力

第二节摩擦角和自锁现象

一、摩擦角

二、自锁现象

第三节 滚动摩阻的概念

【教学重点与难点问题】

教学重点：滑动摩擦的概念和计算；摩擦角和自锁现象；滚动摩阻的概念和计算

教学难点：摩擦角概念及滚动摩阻的概念和计算

【自主学习的任务与检查方式】

任务：

1.自锁现象的应用 2.摩擦角是全约束力与法线间的夹角，“全约束力”该如何理解？

3.滑动摩擦和滚动摩阻的区别？

检查方式：课堂抽查提问。

第五章 达朗贝尔原理

【教学目的和要求】

了解：惯性力的概念；

理解：达朗贝尔原理的实质；

掌握：刚体作平动、定轴转动和平面运动时惯性力系的简化结果；

运用：会用达朗贝尔原理求解质点系的动力学问题。

【内容提要】

第一节 惯性力，质点的达朗贝尔原理

第二节 质点系的达朗贝尔原理

第三节 刚体惯性力系的简化

一、刚体作平移

二、刚体定轴转动

三、刚体作平面运动

【教学重点与难点问题】

教学重点：达朗贝尔原理

教学难点：刚体作平动、定轴转动和平面运动时惯性力系的简化结果

【自主学习的任务与检查方式】

任务：

刚体作平动、定轴转动和平面运动时惯性力系如何施加？

检查方式：课堂抽查提问。

第六章 虚位移原理

【教学目的和要求】

理解：约束、约束方程和理想约束等基本概念，正确理解虚位移的概念。

掌握：虚位移的计算；虚功的概念及计算方法；虚位移定理的基本思想。

运用：虚位移定理求解机构和结构的静力平衡问题。

【内容提要】

第一节 约束.虚位移.虚功 一、约束及其分类

二、虚位移

三、虚功

四、理想约束

第二节 虚位移原理

【教学重点与难点问题】

教学重点：虚位移原理

教学难点：虚位移、虚功、理想约束的概念

【自主学习的任务与检查方式】

任务：

1.虚位移和实位移的异同？

2.如何给出质点系在给定位置上的虚位移？

检查方式：课堂抽查提问。