理论力学是大学工科专业的技术基础课，也是工科专业学生进入大学后接触的第一门与工程有关的课程，他是研究物体机械运动一般规律的科学，所谓机械运动是指物体的空间位置随时间的变动，例如飞机卫星航天器的运行，车辆、轮船的行驶，各种机器的运转等。理论力学分为三个部分：静力学、运动学和动力学。静力学主要分析系统平衡时所受力系应满足的条件，也讨论系统受力分析，以及力系的简化。运动学仅从几何角度分析系统的运动，如轨迹、速度和加速度等，而不考虑引起运动的物理原因。动力学分析系统的运动与作用于系统的力系之间的关系。

通过理论力学课程的学习，学生可以获得以下几方面的知识和能力：

1、力学基础理论。掌握经静力学、运动学、动力学和分析力学等。

2、数学工具。学习并熟练运用微积分、线性代数、微分方程、MATLAB等数学工具解决力学问题。

3、分析问题能力。培养对工程中力学问题和力学系统进行建模和分析的能力，能够将实际问题抽象为力学模型，并通过理论推导和计算得出结果。

4、解决问题能力。通过大量的习题和案例分析，提高解决复杂力学问题的能力，包括静力学、动力学、振动、刚体运动等方面的问题。

5、培养力学感知能力。通过理论力学的学习和实践应用，培养对力学现象的直觉理解，能够预测和解释力学现象。

6.、科学研究方法。学习科学研究的基本方法，包括假设、建模、实验验证和理论推导等，为后续的科学研究打下基础。

7、工程应用。理解力学理论在工程实际中的应用，能够将理论知识应用于机械、土木、航空航天等工程领域的设计和分析。

8、批判性思维。通过理论力学的学习，培养批判性思维能力，能够对不同的理论和方法进行评估和比较，选择最合适的解决方案。

9、团队合作与沟通。在理论力学实验和力学竞赛以及大创项目中，培养团队合作和沟通能力，能够与他人合作解决复杂的力学问题。

总之，理论力学课程不仅为学生提供了扎实的力学理论基础，还培养了学生分析能力、问题解决能力和科学研究方法，为后续课程的学习和职业发展奠定了坚实的基础。

理论力学适合物理、工程力学、航空航天、机械、土木、车辆、材冶等专业的本科生的学习。通过学习理论力学，学生可以掌握物体机械运动的基本规律，以及分析和解决与力学有关问题的方法，这对于他们未来在相关领域的研究和工作都具有重要意义。

理论力学是我校工科专业的公共基础课，堪称工科专业的“硬核”课，因为该课程需要抽象的逻辑推理能力、深厚的数学演绎能力和清晰的图形分析能力。围绕我校“钢铁品质、社会英才”总体目标，本课程目标如下：

知识目标：理解理论力学基本概念、理论和规律；掌握力系的简化与平衡，点的合成运动、刚体的平面运动；能用所学力学知识对物体和物体系的运动与受力关系进行定性分析和定量计算，为后续专业课程的学习打下扎实的基础，也为解决实际工程问题提供必要的理论基础。

能力目标：培养学生从力学现象和实际工程案例中提出问题、分析问题、建立力学模型的能力；以OBE目标为导向，培养学生理论联系实际、大胆质疑、勇于创新的能力。

素质目标：培养学生严谨的专业态度，强烈的社会责任感；培养学生用科学方法解决工程问题的能力，树立科学精神，形成科学素养和正确价值观。

《理论力学A》课程教学大纲

一、课程基本情况

二、课程教学目标

理论力学是一门理论性较强的技术基础课。通过对本课程的学习，学生达到以下课程目标：

1．学习平衡、运动和动力学知识，可以直接解决工程问题或者为解决工程问题打下一定的基础。

2．理论力学研究的平衡、运动和动力学规律，是力学中最普遍、最基本的规律，为后续一系列课程的学习奠定重要的基础。

3．以复杂性分析为核心、突出培养学生条理性综合分析能力，为今后解决生产实际问题，从事科学研究工作打下基础。

4.  充分理解理论力学的归纳和演绎、理论联系实际的研究方法，通过引入工程中实例，培养学生积极地人生态度、大国情怀。

课程目标与专业毕业要求指标点对应矩阵

三、教学内容及基本要求第1部分　静力学公理和物体的受力分析（支撑教学目标1,4）

1.1　静力学公理

1.2　约束和约束力

1.3　物体的受力分析和受力图

1.4　力学模型与力学简图

基本要求：

深入地理解力、刚体、平衡和约束等重要概念，深入理解力的基本性质，明确基本约束的特征，正确地对物体系统进行受力分析。

重　　点：约束和物体系的受力分析

难　　点：物体系统的受力分析和受力图

第2部分　平面力系（支撑教学目标1，2，3）

2.1　平面汇交力系

2.2　平面力对点之矩·平面力偶

2.3　平面任意力系的简化

2.4　平面任意力系的平衡条件和平衡方程

2.5　物体系的平衡·静定和超静定问题

2.6　平面简单桁架的内力计算

基本要求：

掌握平面汇交力系和平面力偶系的合成与平衡，掌握任意力系向一点简化的方法，会应用解析法求任意力系的主矢和主矩。熟知任意力系简化的结果，掌握任意力系作用下物体和物体系统的平衡问题的一般解决方法。

重　　点：

任意力系的平衡条件及平衡方程

难　　点：

平面任意力系作用下物件和物体系统的平衡问题，平面简单桁架内力计算

第3部分　空间力系（支撑教学目标1，2，3,4）

3.1　空间汇交力系

3.2　力对点的矩和力对轴的矩

3.3　空间力偶

3.4　空间任意力系的简化

3.5　空间任意力系的平衡方程

3.6　物体的重心

基本要求：

会用解析法求空间任意力系的主矢和主矩，熟知空间任意力系简化的结果。理解空间任意力系的平衡条件及平衡方程，掌握空间任意力系作用下物体的平衡问题的一般解决方法。

重　　点：

空间一般力系的简化和平衡方程

难　　点：

空间一般力系的简化和平衡方程的应用

第4部分　摩擦（支撑教学目,1，2，3，4）

4.1　滑动摩擦

4.2　摩擦角和自锁现象

4.3　考虑摩擦时物体的平衡问题

4.4　滚动摩阻的概念

基本要求：

理解滑动摩擦定律，能计算考虑摩擦力时物体的平衡问题，理解摩擦角的概念和自锁现象，能用摩擦角解物体的平衡问题，理解滚动摩阻定律，会解滑动摩擦和滚动摩阻同时存在的平衡问题。

重　　点：

有摩擦时物体和物体系统的平衡理论

难　　点：

1．有摩擦时物体和物体系统的平衡计算

2．滚阻和滑动摩擦并存物体和物系的平衡问题计算

第5部分　点的运动学（支撑教学目标1，2，3）

5.1　矢量法

5.2　直角坐标法

5.3　自然法

基本要求：

掌握自然法、直角坐标法、矢量法，会计算点的速度和加速度。

重　　点：

点的运动学中的自然法

难　　点：

综合运用矢量法、直角坐标法和自然法建立点的运动方程、求轨迹、速度和加速度

第6部分　刚体的简单运动（支撑教学目标1，2，3）

6.1　刚体的平行移动

6.2　刚体绕定轴的转动

6.3　转动刚体内各点的速度和加速度

6.4　轮系的传动比

*6.5　以矢量表示角速度和角加速度·以矢积表示点的速度和加速度

基本要求：

熟悉刚体的平动、定轴转动运动方程，刚体上一点的速度和加速度；会求轮系的传动比。了解角速度和角加速度的矢量表示，以矢积表示点的速度和加速度。

重　　点：

刚体的平动、定轴转动及其特征

难　　点：

转动刚体内各点的速度和加速度

第7部分　点的合成运动（支撑教学目标1，2，3，4）

7.1　相对运动·牵连运动.绝对运动

7.2　点的速度合成定理

7.3　牵连运动是平移时点的加速度合成定理

7.4　牵连运动是定轴转动时点的加速度合成定理

基本要求：

深刻理解三种运动、三种速度和三种加速度的定义，运动的合成与分解，以及运动相对性的概念。对具体问题能恰当地选择动点、动系和定系，进行运动轨迹、速度和加速度分析。会推导速度合成定理、牵连运动为平动时点的加度合成定理，弄懂牵连运动为转动时点的加速度合成定理。并能熟练地应用上述三个定理。

重　　点：

速度合成、加速度合成理论

难　　点：

点的速度合成定理，牵连运动转动时的加速度合成定理

第8部分　刚体的平面运动（支撑教学目标1，2，3, 4）

8.1　刚体平面运动的概述和运动分解

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

*8.5　运动学综合应用举例

基本要求：

掌握刚体平面运动的特征，能熟练地应用基点法、瞬心法和速度投影定理求平面图形上任一点的速度。会用基点法求平面图形上任一点的加速度。

重　　点：

速度合成的基点法，速度投影定理，速度瞬心法原理。

难　　点：

1．速度合成的基点法，速度投影定理，速度瞬心法的应用

2．加速度合成的基点法的应用

第9部分　质点动力学基本方程（支撑教学目标1，2，3）

9.1　动力学的基本定律

9.2　质点的运动微分方程

基本要求：

深刻理解力和加速度的关系，正确地建立质点的运动微分方程，掌握第一类、第二类基本问题的解法。

重　　点：

质点运动微分方程的建立

难　　点：

第一类和第二类基本问题的求解

第10部分　动量定理（支撑教学目标1，2，3，4）

10.1　动量与冲量

10.2　动量定理

10.3　质心运动定理

基本要求：

理解质点和质点系的动量、力的冲量、质心等概念，能熟练地计算质点系的动量。能熟练地应用动量定理、质心运动定理求解动力学问题。

重　　点：

质点和质点系的动量定理

难　　点：

质点和质点系的动量定理，质心运动定理的应用

第11部分　动量矩定理（支撑教学目标1，2，3,4）

11.1　质点和质点系的动量矩

11.2　动量矩定理

11.3　刚体绕定轴的转动微分方程

11.4　刚体对轴的转动惯量

11.5　质点系相对于质心的动量矩定理

11.6　刚体的平面运动微分方程

基本要求：

理解动量矩和转动惯量的概念，能熟练地计算质点系的动量和绕定轴转动刚体的转动惯量；熟练地应用质点系的动量矩定理和刚体绕定轴转动微分方程求解动力学问题；会应用相对质心的动量矩定理和刚体平面运动微分方程求解动力学问题。

重　　点：

1．质点和质点系的动量矩计算

2．质点和质点系的动量矩定理

3．质点系相对于质心的动量矩定理

难　　点：

1．质点和质点系的动量矩计算

2．质点和质点系的动量矩定理的应用

3．质点系相对于质心的动量矩定理的应用

第12部分　动能定理（支撑教学目标1，2，3,4）

12.1　力的功

12.2　质点和质点系的动能

12.3　动能定理

12.4　功率·功率方程·机械效率

12.5　势力场·势能·机械能守恒定律

*12.6　普遍定理的综合应用举例

基本要求：

清晰理解功和功率的概念，能熟练地计算重力、弹性力和力矩的功；能熟练地计算势能；熟知何种约束反力的功为零，何种内力的功之和为零；能熟练地应用动能定理和机械能守恒定律解动力学问题；能熟练地应用动力学基本定理解动力学的综合问题。

重　　点：

1．质点系的动能，平动、转动和平面运动刚体的动能计算

2．质点和质点系的动能定理

3．功率方程和机械能守恒定律

难　　点：

1．质点系的动能，平动、转动和平面运动刚体的动能计算

2．质点和质点系的动能定理的应用

3．功率方程和机械能守恒定律的应用

第13部分　达朗贝尔原理（动静法）（支撑教学目标1，2，3, 4）

13.1　惯性力·质点的达朗贝尔原理

13.2　质点系的达朗贝尔原理

13.3　刚体惯性力系的简化

13.4　绕定轴转动刚体的轴承动约束力

基本要求：

掌握质点系惯性力简化的方法，能正确地计算平动、定轴转动和平面运动刚体的惯性力主矢和主矩，熟练地应用达朗伯原理求解力学问题，会求定轴转动刚体对轴承的附加动压力。

重　　点：

1．平动、转动和平面运动刚体惯性力系的简化，质点系系达朗贝尔原理的应用

2．转动刚体对轴承的附加动压力的计算

难　　点：

用达朗贝尔原理求解质点系的动力学问题

第14部分　虚位移原理（支撑教学目标1，2，3）

14.1　约束. 虚位移. 虚功

14.2　虚位移原理

基本要求：

对约束方程、理想约束和虚位移有清晰的概念，并会计算虚位移；能正确地运用虚位移原理求解物体系的平衡问题；对广义坐标、自由度、广义力和广义坐标形式的虚位移原理有初步的理解，并会计算广义力。

重　　点：

广义坐标形式的虚位移原理

难　　点：

运用虚位移原理求解物体系的平衡问题

四、课程内容与学时分配

本课程为线上线下混合式教学，将讲授、学生讨论以及线上学习相结合，把思政教育与力学应用有机融合，将科学的学习方法潜移默化渗透在课堂教学中，对于课程中的力学模型让学生进行讨论，提出问题，建立模型，让学生在建模中发现、分析和解决问题，渗透思政教育的思想。其次，以核心素养为导向，将知识本位转向素养本位，培养学生探索精神。线上学习有线上预习、测试、讨论、线上提交作业等，线下课堂主要答疑解惑，讲授重难点以及知识拓展等。

1．教学方式：线上线下混合式教学，线下56学时，线上24学时

2．课程考核：考试（闭卷）

3．成绩评定：课程总成绩＝试卷成绩×60%＋平时成绩×40%

本课程采用超星学习通平台进行线上线下混合式教学，平时成绩从学习通平台导出，每一项占平时总成绩比例在上课前已经设置，并通知学生，章节学习次数、自测题、讨论、作业、签到、课堂互动、实践项目等，课堂互动包括：抢答、调查、问卷、随堂练习等，每一项为折算后的实际得分，最后平时成绩为以上考核之和。