第頁《理論力學》課程教學大綱課程名稱：理論力學

課程類別：專業必修課適用專業：物理學

考核方式：考試

總學時、學分：56學時

3.5

學分

其中實驗學時：

0

學時一、

課程性質、教學目標《理論力學》是物理專業學生的專業主干課，它的基本概念、理論和方法，具有較強的邏輯性、抽象性和廣泛的實用性，通過本課程的學習，使學生掌握理論力學的基本概念、基本理論、基本規律，并能應用這些知識解決具體問題。該課程主要包括質點運動的基本定理、有心運動和兩體問題、一般質點組動力學問題、特殊質點組-剛體的動力學問題以及分析力學初步。是學習量子力學，電動力學等專業課程的重要基礎。其具體的課程教學目標為：課程教學目標1：使學生對宏觀機械運動的規律有一較全面較系統的認識，能掌握處理力學問題的一般方法，為后繼理論物理課程的學習打堅實基礎。并培養一定的抽象思維與嚴密的邏輯推理能力，為今后獨立鉆研創造條件。課程教學目標2：在深入掌握力學理論的基礎上，有能力居高臨下、深入淺出和透徹地分析中學力學教材。同時，可以初步分析一些生產、生活中的力學問題，提高作為中學物理教師的業務能力。課程教學目標3：在力學理論的學習中結合運用數學工具處理問題，使學生認識數學與物理的密切關系，培養學生運用數學工具解決物理問題的能力。

課程教學目標與畢業要求對應的矩陣關系教學目標畢業要求123456789教學目標1

H

HM

教學目標2

LMH

LM

L教學目標3

M

M

注：以關聯度標識，課程與某個畢業要求的關聯度可根據該課程對相應畢業要求的支撐強度來定性估計，H表示關聯度高；M表示關聯度中；L表示關聯度低。二、

課程教學要求本課程前五章也稱為牛頓力學，牛頓力學是以質點力學為基礎，進而討論質點組力學，剛體力學，在質點力學中又是以牛頓運動三定律為基礎建立起質點力學的理論。最后一章是分析力學，學習分析力學的理論一定要有牛頓力學的扎實基礎，在分析力學中是以虛功原理和達朗伯原理為基礎建立起力學系統在廣義坐標下的運動方程的積分理論。三、

先修課程力學、高等數學四、

課程教學重、難點重點：物體的受力分析；力學體系的平衡方程；點的運動的合成；動力學普遍定理的綜合應用；利用虛功原理，達朗貝爾原理求解力學體系的平衡和動力學問題。難點：平衡方程如何建立；點的運動的合成中分析相對運動、牽連運動的選取；動量矩定理的應用；利用虛功原理，達朗貝爾原理求解力學體系的平衡和動力學問題五、

課程教學方法與教學手段教學方法：講授式教學和探究式教學相結合。教學手段：多媒體輔助教學。六、

課程教學內容緒論（1學時）1．教學內容(1)理論力學的研究對象以及目的任務；(2)經典力學的適用范圍，理論力學的理論結構。2．重、難點提示通過教學使學生了解理論力學是物理學的基礎，明確本課程的教學內容和學習方法。第一章

質點力學（10學時）1．教學內容（1）通過教學使學生掌握如何描述質點的運動以及質點運動所遵循的規律，運用這些理論解決實際問題。（2）基本概念，質點運動的描述，速度和加速度在常用坐標系中的分量表示，牛頓運動定律，質點運動微分方程，質點動力學基本定理與守恒定律。2．重、難點提示（1）運動的描述如選取坐標系，表示速度、加速度分量等。建立運動微分方程并求解。（2）勢能的概念以及三個基本定理與守恒定律。第二章

有心運動（4學時）1．教學內容（1）有心力和有心運動的概念，有心運動的基本特征；（2）比內公式，平方反比引力場中質點運動的軌跡。2．重、難點提示（1）推導描有心運動軌跡的比內公式。（2）以平方反比引力場為例求解比內公式，得到質點運動的極坐標方程，解釋圓錐曲線的意義，分析軌道參數與運動學量間的關系。第三章

非慣性系質點動力學（7學時）1．教學內容（1）基本概念，平動參照系，轉動參照系；（2）非慣性系質點動力學。2．重、難點提示（1）搞清絕對運動、相對運動與牽連運動的關系，特別要掌握加速度的關系，弄清科氏加速度出現的原因及其實質。（2）熟悉相對運動微分方程，確切掌握慣性力的概念，了解它們與一般作用力有何不同。第四章

質點組力學（7學時）1．教學內容（1）質點組的基本概念。（2）質點組的動量定理，質心運動定理，動量守恒定律。（3）質點組的動量矩定理以及動量矩守恒定律。（4）質點組的動能定理以及機械能守恒定律。2．重、難點提示（1）確切掌握三個定理的內容及三個守恒定律的條件。（2）深入理解質心概念，質心坐標系在質點組力學中的重要地位。第五章

剛體力學（15學時）1．教學內容（1）剛體力學中的基本概念；（2）剛體的動量，角動量和動能；（3）剛體的動力學方程；（4）剛體的定軸轉動，平面平行運動和定點運動。2．重、難點提示（1）剛體的自由度和運動的分析及角速度矢量。（2）慣量主軸與主慣量及剛體角動量與轉動動能的表達。（3）剛體平面平行運動的運動學的動力學。第六章

分析力學（12學時）1．教學內容（1）分析力學中的基本概念，（2）虛功原理（3）拉格朗日方程；（3）哈密頓函數和正則方程。2．重、難點提示（1）約束、自由度、廣義坐標；虛位移原理；拉格朗日方程；（2）哈密頓函數。以拉格朗日方程為重點講深講透，并適當舉一些例題以加深理解。七、學時分配章目教學內容教學環節理論教學學時實驗教學學時

緒論10一質點力學100二有心運動40三非慣性系質點動力學70四質點組力學70五剛體力學150六分析力學120總結

560八、

課程考核方式1.考核方式：筆試：閉卷2.成績構成期末考試成績+平時成績九、

選用教材和參考書目［1］《理論力學簡明教程》（第二版），陳世民編，高等教育出版社，2009.6；［2］《理論力學教程》（第三版），周衍柏編，高等教育出版社，2015；［3］《理論力學》（第二版），洪嘉振楊長俊編，高等教育出版社，2002；［4］《力學與理論力學》（下冊）（第二版），楊維紘編，科學出版社，2014；［5