課程編碼：08241004
課程名稱：理論力學
英文名稱：theoretical mechanics
開課學期：第3學期
學時/學分：80/5 （其中實驗學時： 4 ）
課程型別：必修課
開課專業：車輛工程、熱能與動力工程、建築環境，機械工程及自動化、工程力學、工業工程、氣運、交通工程、土木工程，物流工程、食品、包裝工程、農業機械化、生物。
選用教材：理論力學劉巧伶主編科學出版社 2023年9月
主要參考書：理論力學（第六版）哈爾濱工業大學理論力學教研組，高等教育出版社
理論力學（第二版）洪嘉振楊長俊主編高等教育出版社
理論力學范欽珊主編高等教育出版社
理論力學賈書惠李萬瓊編著高等教育出版社
執筆人：劉巧伶
一、 課程性質、目的與任務
理論力學是一門理論性較強的技術基礎課。理論力學是研究機械運動的最普遍和最基本規律的科學。因此，理論力學既是各門力學學科的基礎，又是各門與機械運動密切聯絡的工程技術學科的基礎。
並在許多任務程技術領域中有著廣泛的應用。
本課程的任務是使學生掌握質點、質點系和剛體機械運動〈包括平衡〉的基本規律和研究方法，為學習有關的後繼課程打好必要的基礎，並為將來學習和掌握新的科學技術創造條件：使學生初步學會應用理論力學的理論和方法分析、解決一些簡單的工程實際問題：結合本課程的特點，培養學生的辯證唯物主義世界觀，培養學生的能力。
學習理論力學將為一些後續課程以及解決工程實際問題打下一定的理論基礎。
學生通過本課程的學習應對質點、質點系和剛體的機械運動（包括平衡〉的規律有較系統全面的了解。掌握有關的基本概念、基本理論和基本方法及其應用。
（1）具有把簡單的實際問題抽象為理論力學模型的能力。正確畫出受力圖。能正確運用平衡條件，熟練求解平衡方程，
（2）能熟練地求解點的速度和加速度以及剛體內各點的速度和加速度有關的問題。
（3）熟練掌握動力學普遍定理及達朗伯原理，並能綜合應用這些定理求解質點系的動力學問題。
結合本課程的特點，使學生在下列各種能力上得到培養：
1、邏輯思維能力（括推理、分析、判斷等能力）。
2、抽象化能力（包括將簡單實際問題抽象成為力學模型，進行適當的數學描述，應用力學理論求解）。
3、自學能力、表達能力（包括用文字和圖象）以及數字計算能力。
二、 教學基本要求
1、具有把簡單的實際問題抽象為理論力學模型的能力。正確畫出受力圖。能正確運用平衡條件，熟練求解平衡方程，
2、能熟練地求解點的速度和加速度以及剛體內各點的速度和加速度有關的問題。
3、熟練掌握動力學普遍定理，並能綜合應用這些定理求解剛體的動力學問題。
4、能運用達朗伯原理求解簡單剛體的動力學問題
5、能運用虛位移原理求解質點系的靜力學問題。
三、 各章節內容及學時分配
緒論（2學時）
理論力學的研究物件及其在工程技術中的作用。理論力學的研究方法、力學發展簡史及現狀、理論力學的主要內容。
第1章靜力學基本知識（4學時）
靜力學的研究物件、力和剛體的概念及力的基本性質、約束的基本型別、約束反力、物體的受力分析及受力圖。力在軸上的投影、力在平面上的投影、合力投影定理、力沿座標軸的分解、力偶及其性質，力對軸之矩、力對軸的矩與對該軸上任一點的矩之間的關係。
第2章、力系的簡化（2學時）
力線平移定理。空間一般力系向一點的簡化、力系的主矢和主矩、空間力系簡化的各種結果。空間匯交力系合成的幾何法及平衡的幾何條件。
空間匯交力系合成的解析法、力對座標軸的矩的解析表示式。平面一般力系向一點的簡化，合力矩定理。重心的座標公式、計算物體重心的各種方法。
第3章、力系的平衡（8學時）
平面一般力系的平衡條件及平衡方程，平面匯交力系的平衡條件及平衡方程，平面平行力系的平衡條件及平衡方程；靜定與靜不定問題的概念，物體系統的平衡問題。平面桁架計算的基本假設、節點法和截面法。空間一般力系的平衡條件及平衡方程。
第4章、摩擦（4學時）
滑動摩擦、摩擦角、自鎖現象。有摩擦時物體和物體系的平衡。滾動摩阻、滾阻力偶、滾阻和滑動摩擦同時存在時平衡問題的分析。
第5章、點的運動學和剛體的基本運動（4學時）
運動學的研究物件、運動和靜止的相對性、參考座標系。確定點的運動的基本方法：向量法、直角座標法和弧座標法、運動方程和軌跡方程。
點的速度和加速度的向量形式及在直角座標軸上的投影。自然軸系、點的速度和加速度在自然軸系上的投影、切向加速度和法向加速度。
剛體平動及其特徵。剛體定軸轉動運動特徵、定軸轉動剛體內各點速度及加速度表示式及計算、角速度及角加速度及其向量表示。剛體內各點速度及加速度及向量表示式、泊桑公式。
第6章、點的合成運動（6學時）
運動的合成和分解，動參考係和靜參考係。相對運動、絕對運動和牽連運動、三種運動中點的速度和加速度。點的速度合成定理。
牽連運動為平動時的加速度合成定理、牽連運動為轉動時的加速度合成定理、科氏加速度及其計算。
第7章、剛體的平面運動（8學時）
剛體的平面運動特徵，剛體平面運動方程，平面運動分解為平動和轉動；求平面圖形內各點速度分析的基點法、速度投影定理，速度的瞬心法。求平面圖形內各點加速度的基點法。剛體繞平行軸轉動的合成。
運動學綜合應用舉例。
第9章、動力學基礎（4學時）
動力學的研究物件、質點和質點系、動力學基本定律、古典力學的適用範圍。質點運動微分方程、向量形式、直角座標形式、自然軸投影形式。質點動力學的兩類問題、運動的初始條件、質點相對運動微分方程、牽連慣性力和科氏慣性力、相對平衡和相對靜止。
質點系的質量中心、剛體的轉動慣量、常見、剛體的轉動慣量迴轉半徑、平行軸定理、剛體的慣性積、慣性主軸。
第10章、動量定理和動量矩定理（8學時）
動力學普遍定理的概述、質點系的動量與動量矩、力的衝量和衝量矩。質點系的動量定理、動量矩定理、相應的守恆條件及定理、質心運動定理、質心運動守恆條件、相對於質心的動量矩定理。剛體平面運動微分方程。
第11章、動能定理（8學時）
力的元功表示式、常見力的功、作用於定軸轉動剛體上力的功及力偶的功。作用於質點系內力的功、約束力的功。質點系的動能、平動、定軸轉動和平面運動剛體的動能。
質點系的動能定理。功率、功率方程。勢力場的概念、勢能、機械能守恆定律。
普遍定理綜合應用。
第12章、達朗伯原理（6學時）
慣性力、質點和質點系的達朗伯原理（動靜法）。剛體的慣性力系的簡化、轉動剛體對軸承的附加動壓力、靜平衡和動平衡的概念。
第13章、虛位移原理（6學時）
約束的分類和約束方程、自由度和廣義座標、虛位移、理想約束、虛位移原理。廣義力及其計算。廣義座標形式虛位移原理。
第14章、動力學普通方程和拉格朗日方程（6學時）
動力學普遍方程、廣義座標形式的虛功表示式。拉格朗日方程及其應用。
第15章、單自由度系統的振動（4學時）
自由振動、固有頻率、求固有頻率的能量法。衰減振動、強迫振動、幅頻曲線、共振、臨界轉速和隔振的概念。
四、 實驗：
1. 實驗目的與任務
《理論力學》課程在高等工科院校機械類各專業的教學計畫中，是一門重要的學科基礎必修課。其主要任務是使學生掌握物體機械運動的一般規律。實驗課是本課程的實踐環節，其目的是通過這樣一組實踐教學環節的實施，加強《理論力學》的工程概念，了解這門課程與工程實際的緊密關係，培養、鍛鍊學生的創新思維和科研能力。
大量與《理論力學》相關的產品和科研成果作為《理論力學實驗》實踐教學的內容，通過參觀**實物、實驗演示以及學生自己觀察、分析和動手實踐達到實驗的目的。
2. 實驗教學基本要求
（1）、通過參觀**實物、實驗演示以及學生自己觀察、分析和動手，培養、訓練學生的創新思維，提高、鍛鍊他們建立力學模型的能力；
（2）、通過大量工業產品和科技成果向學生展示《理論力學》的工程意義和工程應用，開闊學生的眼界；
（3）、掌握動力學引數測定某些方法；
（4）、具有熟練整理實驗資料、分析誤差、獨立完成實驗報告的能力；
（5）、鍛鍊分析能力、實驗方法設計能力和實驗操作能力
3. 實驗教材或指導書
《吉林大學理論力學實驗指導書》
4. 實驗專案一覽表
注：開設演示實驗，在有條件的情況下開設4、5、6、7項實驗。
五、考核方式：
本課程為考核課程，筆試（閉卷）。
六、備註：
課堂教學以多**課件為主。
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大綱制定時間 2004年3月 課程名稱 材料力學實驗 experiment of material mechanics 課程負責人 邢世建 課程分類 基礎課課程型別 必修 適用專業 土木 建築 城建 建材 建管 課程總學時 80 課程總學分 4.5實驗學時 8 實驗學分 開課單位 土木工程學院 一 ...