《理论力学B》教学大纲.docx

理论力学B教学大纲适用范围：202X版人才培养方案课程代码:01130201课程性质：学科基础必修课程学分：3学分学时：48学时（理论40学时，实验8学时）先修课程：高等数学、机械制图、大学物理等后续课程：材料力学、机械原理等适用专业：车辆工程开课单位：机械工程学院一、课程说明理论力学是车辆工程专业本科生的一门学科基础必修课程。主要研究物体机械运动的一般规律。通过本课程的学习，使学生掌握质点、质点系和刚体系机械运动（包括平衡）的基本规律和研究方法，为相关后继课程的学习打下坚实的力学基础。本课程注重基本理论知识的深入学习，强调培养解决工程问题的思维方向、研究方法,为培养不但理论功底深厚，而且实战能力强的人才服务。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：能够综合使用静力学方法、运动力学理论从工程问题中提炼出力学模型并数字化，进而求解结构的静力平衡问题及运动力学问题；能够掌握静力学受力分析、力系简化、平面力系的平衡方程、滑动摩擦、重心坐标计算相关知识的应用。掌握点、刚体的简单运动和合成运动的速度、加速度的计算方法。掌握质点和定轴转动刚体的动力学微分方程,掌握动量定理、动量矩定理、动能定理的内容及工程应用。养成理论联系实际，科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德。课程目标2：能够表述、解释和判别静力学与运动力学的基本概念；具备针对工程问题静力计算、运动分析和动力计算的能力。具备一定的职业敏感性和解决问题的条理性，能站在一定的理论高度，判别简单工程设计方案的合理性，并能够综合运用理论力学的知识提出相对可行的解决方案。养成积极进取、敢于挑战、崇尚科学、探究科学的学习态度和思想意识。课程目标3：能够阐述理论力学实验原理和实验方法。能够针对具体的理论力学问题，选择合理的研究方法和技术路线,设计实验方案,构建实验系统,能正确采集分析实验数据，并通过查找资料撰写实验报告。三、课程目标与毕业要求理论力学B课程教学目标对车辆工程专业毕业要求的支撑见表I0表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和车辆类等专业知识用于分析解决车辆工程领域的复杂工程问题。1.2能够将数学、物理和工程科学技术基础知识用于对车辆工程相关复杂工程问题建立数学模型并进行求解。课程目标L能够综合使用静力学方法、运动力学理论从工程问题中提炼出力学模型并数字化，进而求解结构的静力平衡问题及运动力学问题；能够掌握静力学受力分析、力系简化、平面力系的平衡方程、滑动摩擦、重心坐标计算相关知识的应用。掌握点、刚体的简单运动和合成运动的速度、加速度的计算方法。掌握质点和定轴转动刚体的动力学微分方程，掌握动量定理、动量矩定理、动能定理的内容及工程应用。养成理论联系实际，科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德。H2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂车辆工程问题，以获得有效结论。2.1能应用数学、自然科学和工程科学的基本原理和标准规范，识别与表达车辆相关的复杂工程问题。课程目标2：通过学习，使学生能够表述、解释和判别静力学与运动力学的基本概念；具备针对工程问题静力计算、运动分析和动力计算的能力。具备一定的职业敏感性和解决问题的条理性，能站在一定的理论高度，判别简单工程设计方案的合理性，并能够综合运用理论力学的知识提出相对可行的解决方案。养成积极进取、敢于挑战、崇尚科学、探究科学的学习态度和思想意识。M4.研究：能够基于科学原理并采用科学方法对车辆工程领域相关复杂工程问题进行研究，包括问题的提出与判断，研究方案的设计与实施，实验数据和相关信息的分析与关联，通过研究得到合理有效的结论。4.1能够对车辆工程相关的各类物理现象、材料特性进行研究和实验验证。课程目标3：能够阐述理论力学实验原理和实验方法。能够针对具体的理论力学问题，选择合理的研究方法和技术路线，设计实验方案，构建实验系统，能正确采集分析实验数据，并通过查找资料撰写实验报告。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点¾学实验学时对应的课程目标1 .静力学基础1.1 平衡、刚体和力的概念1.2静力学公理1.3工程中常见约束的性质1.4物体的受力分析和受力图1.5力学模型和力学简图教学要求：理解静力学平衡、刚体和力的基本概念；掌握静力学公理；掌握各类常见约束的性质；掌握物体和物体系统受力分析并画出受力图。重点：工程中常见约束的性质，物体的受力分析和受力图。难点：工程中常见约束的性质。421、2、32.平面力系的平衡问题2.1平面汇交力系的合成与平衡2.2平面力偶系的平衡问题2.3力的平移定理2.4平面任意力系的简化和简化结果分析2.5平面任意力系的平衡方程及应用2.6物体系统的平衡问题教学要求：使学生掌握平面汇交力系的平衡方程及应用；掌握力矩、力偶的概念和性质、平面力偶系的平衡方程及应用；理解力的平移定理及其应用；熟悉平面任意力系的简化过程和简化结果分析；掌握平面任意力系的平衡方程及应用；熟练求解简单物体系统的平衡问题。重点：力的投影、力对点之矩的计算、平面任意力系的平衡方程。难点：物体系统的平衡问题。101、23.空间力系3.1空间力在直角坐标系中投影的计算3.2空间力对点之矩及力对轴之矩3.3空间任意力系的平衡方程3.4物体重心的概念及求解方法教学要求：掌握空间力在直角坐标系中投影的计算；了解空间力对点之矩的计算；掌握空间力对轴之矩的计算方法；了解空间任意力系的平衡方程；了解物体重心的概念及简单形体重心的求解方法。重点：空间力的投影、空间力对轴之矩的计算。难点：空间力对轴之矩。421、2、34.摩擦4.1滑动摩擦的概念4.2滑动摩擦力的特征4.3摩擦角和自锁的概念4.4考虑滑动摩擦时简单物体系统的平衡问题4.5滚动摩擦的概念教学要求：掌握滑动摩擦的概念；掌握滑动摩擦力的特征；了解摩擦角和自锁的概念；了解考虑滑动摩擦时简单物体系统平衡问题的求解方法；了解滚动摩擦的概念。重点：摩擦角和自锁的概念、考虑滑动摩擦时简单物体系统的平衡问题。难点：摩擦角和自锁的概念。221、2、35.点的运动学5.1 描述点的运动的矢量法5.2描述点的运动的直角坐标法5.3描述点的运动的自然坐标法教学要求：理解描述点的运动的矢量法实质；掌握直角坐标法描述点的运动方程和轨迹、速度、加速度的方法；掌握自然坐标法描述点的运动方程和轨迹、速度、加速度的方法。重点：用直角坐标法和自然坐标法描述点的运动。难点:描述某点的运动时坐标的选择方法。21、2、36.刚体的基本运动6.1 刚体的平行移动；6.2刚体的定轴转动6.3定轴转动刚体的角速度、角加速度6.4定轴转动刚体内各点的速度和加速度教学要求：掌握刚体平行移动的特点；掌握刚体定轴转动的运动方程、角速度、角加速度；掌握定轴转动刚体内各点的速度和加速度的计算方法。重点：刚体的平行移动和定轴转动的概念及其内部各点速度和加速度的计算。难点：定轴转动刚体内各点速度和加速度的计算。21、27.点的合成运动7.1点的合成运动的概念7.2点的速度合成定理7.3点的加速度合成定理教学要求：了解点的合成运动的概念；掌握点的速度合成定理的应用；了解牵连运动为平移时的点的加速度合成方法。重点：合成运动的概念、点的速度合成定理的应用。难点：点的速度合成定理的应用。41、28.刚体的平面运动8.1刚体平面运动的概念8.2求平面图形内各点速度的基点法8.3求平面图形内各点速度的瞬心法8.4用基点法求平面图形内各点的加速度教学要求：了解刚体平面运动的概念；掌握基点法求平面图形内各点速度的方法；掌握瞬心法和速度投影法求平面图形内各点速度的方法；了解求解平面图形内某点的加速度的基点法。重点:求平面图形内各点速度的三种方法。难点：基点法求解平面运动刚体内各点的加速度。41、29点的动力学9.1 动力学基本定律9.2质点的运动微分方程教学要求：理解动力学基本定律；掌握质点的运动微分方程的内容及其能解决的两类工程问题的求解方法。重点：质点运动微分方程的应用。难点：已知质点的受力求解质点的运动方程的问题。21、210.动量定理10.1动量与冲量的概念10.2动量定理10.3质心运动定理教学要求：掌握动量与冲量的概念；理解动量定理的内容，掌握其工程应用；理解质心运动定理的内容，了解其工程应用。重点：动量定理、质心运动定理的内容及其应用。难点：质心运动定理的内容及其应用。21、211.动量矩定理11.1质点和质点系动量矩的概念11.2刚体对轴的转动惯量11.3动量矩定理11.4刚体绕定轴的转动微分方程教学要求：掌握质点和质点系动量矩的概念；理解动量矩定理的内容，了解工程应用；掌握刚体绕定轴的转动微分方程,了解其工程应用；掌握单个刚体及简单组合体对轴的转动惯量的物理意义及计算方法。重点：动量矩定理的内容及其应用。难点：动量矩定理的内容及其应用。221、2、312.动能定理12.1力的功和功率12.2质点和质点系动能12.3动能定理教学要求:掌握质点和质点系动能的概念；理解动能定理的内容，了解工程应用；掌握不同运动形式的刚体动能的计算方法。重点：不同运动形式的刚体动能的计算方法。难点：动能定理的内容及其应用。21、2合计4082.实验/实践或上机部分见表3表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.理论力学综合性实验实验内容：观察四种不同载荷、观察自激振动、自由振动、受迫振动现象，并找出它们的区别和联系、测定弹簧的固有频率。实验要求：观察渐加载荷、冲击载荷、突加载荷和振动载荷的区别，了解四种不同载荷，按时间轴绘制图像。测定自激振动、自由振动、受迫振动振幅，并找出它们的区别和联系、计算弹簧的刚度，计算弹簧的固有频率。232.物体重心的测定实验内容：测定物体的重心。实验要求：用悬吊法和称重法求出不规则形体的重心位置。233.材料动静摩擦因实验内容：测定材料的静摩擦因数。23数测定实验要求：了解自锁的概念，测定同种、不同种材料之间静摩擦因数的测定方法。4.刚体转动惯量的测试实验内容：测定刚体的转动惯量。实验要求：了解规则形体和不规则形体的转动惯量的测定方法。测定不规则形体的转动惯量。23合计8五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合线上自主学习、讨论、案例、视频资源共享、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解理论力学B的基本知识、基本技能和基本方法，培养学生的观察能力、分析计算能力、对工程问题的辩证思维能力以及严肃认真、实事求是的科学态度。指导学生在掌握理论力学基本知识的基础上，具备对机械领域的复杂力学问题进行科学分析的逻辑思维能力和定量计算能力。在实验教学环节中，通过启发式教学、讨论式教学，指导学生用科学的手段来验证理论力学课程的内容，介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等，从而掌握理论力学的基本概念及工程中力学相关的基本知识。实验课前要求预习，课后及时完成实验报告，以加深对力学理论知识的理解，了解理论力学解决问题的基本思想，培养严谨的工作作风及对工程结构的力学计算能力，培养一定的理论分析能力和初步的机床设备操作能力，激发学生的创新思维能力。六、课程资源库1 .教材：张春梅、段翠芳.工程力学机械工业出版社.20222 .参考书：(1)哈尔滨工业大学理论力学教研室，理论力学第8版，2020(2)贾启芬、刘习军.理论力学第4版.机械工业出版社2019(3)谢传锋等.理论力学.高等教育出版社.20153 .期刊:(1)中国力学学会.中国科协.固体力学学报.ISSN:0254-7805(2)中国科学院.力学与实践.ISSNlOOO-O879(3)西安交通大学.应用力学学报.ISSN100O-49394 4)HB.Journalofappliedmechanics(应用力学).529B0002(5)中国力学学会.工程力学.ISSNlOOO-47504.网络资源：(1)河南工学院张春梅等.理论力学.2019.9.理论力学中国大学MOOC(慕课)(icoursel63.org).(2)西南交通大学鲁丽等.理论力学.2018.9.https:/www.icourse163.org/course/SWJTU-410002.(3)哈尔滨工业大学孙毅等.理论力学.2018.8.httpswww.icourse163.org/course/HIT-1001516003.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现10%(1)根据课堂线上自学情况、课上回答问题、参与讨论等进行考核，满分100分。(2)以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。55实验20%(1)根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分。(2)每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。(3)以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。20作业20%(1)主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分。(2)每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。(3)以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。55期末考核50%(1)测试成绩100分，以测试成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。(2)主要考核受力分析、平面力系的平衡方程计算、点和刚体运动的速度、加速度的计算以及点和刚体的动力学问题的工程应用。(3)测试题型为：判断题、单项选择题、简要说明题、计算分析题。3030合计：100分404020八、考核与成绩评定1 .考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、实验、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分(权重50%),试题类型为判断题、单项选择题、简要说明题、计算分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%,简要说明题、计算分析题等不低于50%；课堂表现、实验、作业等过程性考核成绩为100分(权重50%)；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2 .过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x9090>x8080>x7070>x60x<60课堂表现20积极参加线上自学，积极参与教学活动，踊跃回答问题、全程参与讨论，准确率大于90%o认真参加线上自学，认真参与教学活动，回答问题、参与讨论准确率大于80虬线上自学情况一般，偶尔参与教学活动，回答问题、线上讨论准确率大于70%o线上学习情况较差，上课不认真,偶尔参与教学活动。不参加线上学习，上课不认真，不参与教学活动。实验40实验原理清晰、绘图规范，实验操作过程熟练、规范、正确，数据处理及讨论正确。实验原理较清晰、绘图较规范，实验操作过程较熟练、规范、正确，数据处理及讨论较正确。实验原理基本清晰、绘图基本规范，实验操作过程基本熟练、能完成基本操作，数据处理及讨论基本正确。实验原理不够清晰、绘图不够规范，需在指导下完成基本操作,数据处理及讨论不够正确。无实验报告，实验操作步骤有误，数据处理及讨论有误。作业40作业完整，思路清晰，准确率大于90%,字迹工整。作业完整，准确率大于80%,字迹工整。不交作业2次以内，准确率大于70%.不交作业4次以内，准确率大于60%不交作业5次以上，准确率小于60%o