1、1力学教学大纲一 课程性质与教学目的1课程性质：专业必修课2课程的任务和目的通过本课程的学习，使学生不但比较系统的掌握力学的基础知识，而且使学生学到力学础的研究方法，另外也训练学生严密的科学思维及分析问题解决问题的能力，并能灵活的运用到生产和实践中去，为后继课程的学习打下良好的基础。（1）使学生对宏观机械运动的规律有一较全面较系统的认识，能掌握处理力学问题的一般方法，为后续理论物理课的学习打下坚实基础。并培养起一定的抽象思维与严密的逻辑推理能力，为今后独立钻研创造条件。（2）在深入掌握力学理论的基础上，有能力居高临下，从较高水平，深入浅出和透彻地分析中学力学教材和解决教学中的问题，又可初步分析
2、生产、生活中的力学问题，提高学生的分析问题和解决问题的能力。（3）在力学理论的学习中结合运用数学工具处理问题，使学生认识数学和物理的密切关系，培养学生运用数学工具解决物理问题的能力。培养学生自学能力，重要的不是教内容，而是教学习方法。二 教学基本要求课程内容多，知识点分散。要求学生善于分清主次，善于听课，把内分为必须掌握，一般掌握，一般了解。1.了解（属于较低要求）：了解含义为要求学生在学习后知道所涉及的物理现象概念和规律，能认识其主要特性，并能进行简单计算。2.理解（属于一般要求）：要求学生在学习后能依照概念和规律进行简单分析和判断，能应用这些概念和规律进行计算。3.掌握（属于较高要求）：能
3、深入了解和掌握内容，并能以这些概念和规律为中心，熟练的分析和处理一些较复杂的物理问题。本课程考核采用闭卷考试的形式。期末考试成绩占 70%，平时成绩占 30%（包括期中测试） 。三 确定教学内容的原则1课程的理论体系课程是属于经典力学，发展的历史比较早，已经形成了自己的理论基础和论理系统，所以在确定教学内容时首先要考虑这个原则，否则要影响课程的教学效果。2理论联系实际的原则课程是实际性很强的一门学科，其理论在生产实践中，生活中和其它物理学科领域中都有广泛的应用，所以在确定教学内容时，必须要考虑理论联系实践的原则。理论联系实践要注意以下三个方面的问题；（1）要密切联系生产和生活中的实际问题。2（
4、2）要密切联系中学物理教学的实际。（3）要密切联系其它物理学科内容的实际。3.“少而精”的原则本着以够用为度的原则，认真贯彻国家教委精神，提倡素质教育，采用先进教学手段，压缩总学时。 力学课是普通物理课程的一部分，亦是理论力学、机械原理和材料力学的基础学科。因此在考虑内容时，应该注意普物的衔接性和力学本身系统性，从系统性上是牛顿运动定律和由他派生出的三大定理及相应的守恒律，在内容上抓住以下部分内容，一是静力学；二是运动学；三是动力学；四是由牛顿运动定律和由他派生出的三大定理及相应的“守恒律”所能解决的一些问题。亦要考虑到为后续学科所打下的基础作用，因此注重静力学，弹性体的应力与应变等问题。四
5、教学内容与课时安排1学时分配大纲中带号的内容不是必讲的,未计入学时之内.数学知识 4 学时第一章 物理学和力学 1 学时第二章 质点运动学 7 学时第三章 动量定理及其守恒定律 8 学时第四章 动能和势能 6 学时第五章 角动量-关于对称性 4 学时第七章 刚体力学 9 学时第八章 弹性体的应力和应变 5 学时第九章 振动 6 学时第十章 波和声 6 学时说明：大纲中规定课时数分配仅供参考，内容范围及深浅也可适当变动。2教学内容和教学目标（总 56 学时）数学知识 4 学时教学目的：掌握函数，导数与微分，不定积分，定积分的知识；并能运用这些知识求解相应的计算，并明确其物理意义；掌握矢量的概念，
6、掌握矢量的加法、减法的运算，掌握矢量点乘、叉乘和微商的概念及运算。教学重点：导数 微分 矢量教学难点：求导与积分的物理意义教学内容和学时安排：31. 导数与微分（2 学时）2. 矢量（2 学时）第一章 物理学和力学 1 学时教学学目的：通过讲授绪论使学生了解力学的研究对象和方法及力学的发展过程。通过讲授数学知识使学生达到熟练地应用数学手段处理物理问题的能力。通过讲授力学单位制和量纲以及参照系、空间和时间，使学生掌握其概念。教学重点：数学知识教学难点：时间和空间教学内容和学时安排：（共 1 学时）1发展着的物理学了解本课程的发展概况、内容、任务以及它在物理学及整个科学发展过程中所起的作用。2物理
7、学科的特点了解物理学科的特点、物理学的思考方法及物理学的理论。3时间长度的计量理解时间及空间的计量方法及现行的国际计量方法。4单位制和量纲掌握量纲的概念及能写出常用的物理量的量纲。掌握国际单位。5数量级估计了解数量估计的方法，能进行一般的数量估计。6参照系，坐标系与时间坐标轴理解参照系、坐标系、质点的概念7力学-学习物理的开始自学。第二章 质点运动学 7 学时教学目的：掌握位置矢量、运动方程和轨道方程，位移、速度和加速度，角位移、角速度和角加速度，切向加速度和法向加速度；了解参照系及坐标系，时间和时刻 ；理解对运动，伽利略变换，角量与线量间的转换。教学重点：4参考系与坐标系；质点；矢径；运动学
8、方程；位移；速度；加速度；切向加速度和法向加速度；运动学的两类问题；相对运动；圆周运动的角量描述；角量与线量的关系。 特别为质点运动规律的描述。教学难点：运动方程和运动量间的关系。教学内容和学时安排：1. 质点的运动方程 (0.5 学时)掌握质点的运动学方程、轨迹方程、位置矢量与位移的物理概念及物理意义；并能由质点的运动学方程求轨迹方程。2. 瞬时速度矢量与瞬时加速度矢量 (1.5 学时)正确理解由平均速度和平均加速度取极限建立瞬时速度和瞬时加速度这种精确描述运动的方法。掌握速度、加速度在直角坐标系和自然坐标系中的分量的形式；3. 质点直线运动-从坐标到速度和加速度 (1 学时)熟练掌握由运动
9、学方程求速度、加速度方法。4. 质点直线运动-从加速度到速度和坐标 (1 学时) 熟练掌握由速度、加速度求运动学方程的方法。5. 平面直角坐标系 抛体运动 (0.25 学时)理解运动的叠加原理，由特殊的抛体运动（平抛）到一般抛体运动的知识推理。6. 自然坐标、切向和法向加速度 (2 学时)掌握自然坐标，及切向和法向加速度的物理概念及运算。结合圆周运动理解切向加速度和法向加速度的意义。7. 极坐标系、经向速度和横向速度 (0.25 学时)了解极坐标系，了解经向速度和横向速度的物理概念及运算。8. 伽利略变换 (0.5 学时)掌握伽利略变换，掌握在相互平动的参照系中相对运动速度和加速度之间的关系。
10、第三章 动量定理及其守恒定律 8 学时教学目的：1.对牛顿三定律以及有关概念（惯性、力、质量等）要有正确理解。2.能正确运用牛顿定律分析力学问题，并达到一定的熟练程度。3.掌握冲量和动量都是矢量。冲量是过程量，动量是状态量。4.正确理解质点组的动量守恒及与内力无关的条件。5.组合质点组和动量定理引入质心、质心动量，及质心运动定理的运用，根据此教材，可安排在刚体力学中作具体讨论。教学重点：质点运动和力之间的关系.深刻理解惯性参考系中的牛顿三定律,并会应用他们来5解题;同时掌握:非惯性参考系中的几种惯性力,动量定理(质点系)和质心运动定理及动量守恒定律教学难点：质点系动量定理和质心运动定理 非惯性
11、系中的力学教学内容和学时安排：1. 牛顿第一定律和惯性参考系 (0.5 学时)理解惯性、力等概念，使学生能牢固地掌握牛顿第三定律。了解孤立质点的概念，理解惯性参照系的概念。2. 惯性质量,动量和动量守恒定律 (1 学时)理解惯性质量的概念，掌握动量的表达式，初步了解动量守恒的条件。动量守恒定律是自然界的基本定律。3. 牛顿运动定律,伽利略相对性原理 (0.5 学时)了解力的概念，掌握力的独立作用原理，掌握牛顿第二、三定律。理解牛顿定律的适用范围。4. 主动力和被动力 (0.5 学时)理解主动力和被动力的概念，了解哪那些力为主动力，哪些力为被动力。5. 牛顿运动定律的应用 (1 学时)能正确运用
12、牛顿定律分析力学问题，并达到一定的熟练程度。6. 非惯性系中的力学 (2 学时)理解非惯性参照系的概念，掌握直线加速运动参照系中的惯性力、匀速转动参照系中的惯性力。能够较熟练的在非惯性系中分析物体的受力。7. 用冲量表述的动量定理 (0.5 学时)理解冲量的概念的物理意义。掌握质点动量定理的微分形式。8. 质点系动量定理和质心运动定理 (1.5 学时)掌握质心运动定理、质点动量定理及动量守恒定律的应用；能够熟练的求得质点系的质心，速度和加速度。9. 经典力学中动量守恒定律的常见形式 (0.5 学时)第四章 动能和势能 6 学时教学目的：1.掌握从功的定义计算恒力作功，用积分方法计算变力（弹性力
13、、万有引力）作功，作功是过程量。2.能熟练地运用质点动能定理分析问题。3.势能是重要概念。应对保守力、非保守力、势能的定义，势能零点选择的任意性等问题有较深的理解。能熟练地运用机械能守恒定律来分析问题。4.球的碰撞只分析对心碰撞情形。教学重点：6力的功，动能，势能及它们之间的转换和守恒。使学生解做功，动能，势能及保守力，非保守力等基本概念，并掌握做功与动能，保守力的功与势能之间的关系以及机械能守恒定律。同时掌握对心碰撞过程中动量和能量变化特点。教学难点：用线积分表示功质点和质点组的动能定理 保守力与非保守力 势能 动能原理和机械能守恒定律教学内容和学时安排：1能量另一个守恒量(0.5 学时)2
14、力的元功 用线积分表示功 (1.5 学时)理解由已知的恒力作功的知识到变力作功的推导过程。掌握变力和曲线运动中，无穷小位移近似看作恒力直线问题的方法。掌握元功公式。能够求变力作功。3. 质点和质点系动能定理 (1 学时)掌握质点及质点系的动能定理，理解在质点系中内力作功不为零。能够熟练的应用质点系的动能定理求解问题。4. 保守力、非保守力和势能 (1 学时)了解力场的概念。理解保守力和非保守力，掌握保守力在特点，掌握势能的概念理解其推导过程及势能的学习中需要注意的问题。5. 功能原理和机械能守恒定律 (1.5 学时)掌握功能原理及机械能守恒定律，并能熟练的应用。6. 对心碰撞 (0.5 学时)
15、理解对心碰撞，理解对心碰撞的三种形式及各自的特点。第五章 角动量-关于对称性 4 学时教学目的：1.掌握角动量定理的矢量特点。它的普遍形式是研究刚体定点转动的理论基础。2.正确理解力矩和角动量的普遍定义与参考点的选择有关。3.本章的难点在于矢量积和矢量微商的运算。教学重点：角动量的基本概念和角动量定理及守恒定律.使学生理解:力对点的矩,力对点的角动量.掌握力矩与角动量变化之间的关系,即:角动量定理和角动量守恒定律.(质点和质点系)教学难点：对某参考点的力矩和对轴的力轴 对某参考点的角动量和对轴的角动量质点角动量定理和角动量守恒定律 质点组的角动量定理和角动量守恒定律教学内容和学时安排：1质点的
16、角动量 (1 学时)掌握角动量和力矩的基本概念，理解对点和对轴的角动量和力矩。72. 质点系的角动量定理及角动量守恒定律 (1.5 学时)掌握力矩与角动量变化之间的关系,即:角动量定理和角动量守恒定律.(质点和质点系)3. 质点系对质心的角动量定理和守恒定律 (1.25 学时)了解质点系对质心的角动量定理和守恒定律。4. 经典力学的适用范围(0.25 学时)第七章 刚体力学 9 学时教学目的：1.本章的刚体定轴转动为重点。要求掌握定轴转动时的运动学关系、转动惯量的计算，转动定理和功能关系，并能熟练运用。2.刚体平面运动只分析无滑滚动情形。3.对回转仪的运动，只要求用角动量定理加以说明，不作深入
17、分析。教学重点：刚体的运动学及动力学.通过对刚体特殊的质点组运动的描述,掌握刚体定轴转动和平面运动的规律.教学难点：刚体运动的描述 刚体的动量和质心运动定理 刚体定轴转动的角动量 转动惯量 转动刚体的动能 力矩的功 刚体平面平行运动的动力学 刚体的平衡教学内容和学时安排：1. 刚体运动的描述 (1.5 学时)了解刚体的概念、刚体运动的种类、作用在刚体上力的角作效果。理解角速度、角加速度的概念，掌握角速度与线速度之间的关系及角加速度和线加速度之间的关系。理解平面平行运动是平动与转动的合成，熟练掌握刚体的二维平动与圆柱体的无滑滚动及无滑滚动的条件。2. 刚体的动量和质心运动定理 (1.5 学时)掌
18、握求刚体质心的方法，要指出质心与重心的联系和区别。掌握刚体的动量及质心的运动定理。3. 刚体定轴转动的角动量 转动惯量 (2 学时)理解刚体对一定轴的转动惯量的概念，会用转动惯量的定义求规则形状刚体的转动惯量，并可用平行轴和垂直轴定理求一些复杂问题的转动惯量。掌握刚体对定轴转动的角动量定理及转动定理。与前面所学的质点的动量定理相比较，学会类比的学习方式。4. 刚体定轴转动的动能定理 (2 学时)与前面所学习的元功及动能定理相比较，掌握力矩的功及刚体定轴转动的动能定理。掌握刚体的能及势能的形式。5. 刚体平面运动的动力学 (1 学时)8掌握平面平行运动的基本的动力学方程，理解作用在刚体上力的性质
19、及力系的简化。6. 刚体的平衡 (1 学时)了解平面力系下刚体的平衡方程及其应用。第八章 弹性体的应力和应变（5 学时）教学目的：通过本章的讲授使学生达到理解和掌握弹性体的拉伸和压缩、弹性体的剪切形变、弯曲和扭转的内容。教学重点：重点是弹性体的拉伸和压缩本章一方面是经典力学的完整化而设置，另一方面是材料力学知识基础。概念较多，注意讲好。本章解题以“拉压”为主。教学难点：切变和应力。教学内容和学时安排：1.弹性体的拉伸和压缩（2 学时）应变、应力、应力与长应变的关系；应变的弹性势能。2.弹性体的剪切形变 （1.5 学时）应变、应力、应力与切应变的关系；切变与弹性势能。3.弯曲和扭转 （1.5 学
20、时）第九章 振动 6 学时教学目的：1.要牢固掌握简谐振动的规律，深刻理解振幅、圆频率、相位和相位差等概念，并能熟练地进行有关计算。2.掌握简谐振动的矢量表示法，并能应用它来研究振动的合成问题。3.阻尼振动和受迫振动以定性讨论为主，对共振现象应予足够重视。教学重点：简谐振动的动力学特征及简谐振动的合成,了解阻尼振动和受迫振动的特征.教学难点：运动微分方程 简谐振动的运动学 简谐振动的能量转换 简谐振动的合成教学内容和学时安排：1. 简谐振动的动力学特征 (1 学时)掌握简谐振动的动力学特征，了解振动的一般概念：深入理解简谐振动的概念并可判断一个振动是否为简谐振动。2. 简谐振动的运动学 (1.
21、5 学时)掌握简谐振动的微分方程、运动学方程及周期、频率、圆频率、位相、初位相的概念，理解简谐振动的 x-t 图；理解简谐振动的矢量表示法。93. 简谐振动的能量转换 (0.5 学时)掌握简谐振动能量的变化关系。4. 简谐振动的合成 (2 学时)了解同方向、同频率简谐振动的合成；同方向、不同频率的简谐振动的合成；互相垂直简谐振动的合成。5. 阻尼振动 (0.5 学时)了解阻尼振动的动力学方程及三种运动状态。 6. 受迫振动 (0.5 学时)了解受迫振动、共振的概念。第十章 波和声 6 学时教学目的：1.简谱波是本章的重点，掌握波速与振动状态的传播，波长与空间周期性，并能较熟练地计算有关问题。2
22、.充分理解振动与波动的区别和联系。3.可通过演示讲授波的干涉与驻波的形式，明确指出驻波与行波的区别。4.与声波有关的问题要求有所了解。教学重点：波是能量和动量传递的一种方式,掌握平面简谐波方程的多种形式,波动能量及驻波的特点.教学难点：平面简谐波的运动方程波的叠加、驻波 多普勒效应教学内容和学时安排：1. 波的基本概念 (0.5 学时)理解波、横波、纵波的概念和特点，了解平面波和球面波的概念。2. 平面简谐波方程 (1 学时)掌握平面简谐波的波动方程，波动方程与其振动图线、波形图之间的关系；理解波长、波速的概念，掌握周期、频率、波速与波长之间的关系；3. 波动方程与波速 (0.25 学时)了解波动方程，了解决定波速大小的因素。4. 平均能流密度 (0.25 学时)了解媒质中波的能量分布，了解平均能流密度的概念，了解声强与声强级的概念。理解波的反射和透射，掌握半波损失。5. 波的叠加和干涉,驻波 (2 学时)理解波的叠加原理；波干涉的概念，相干条件，驻波。6. 多普勒效应 (2 学时)理解多普勒效应。10六 主要参考书：1漆安慎 力学 高等教育出版社2赵凯华、罗尉茵 新概念物理教程力学高等教育出版社 1995 年3梁昆淼 力学高等教育出版社 1985 年
