《力学》课程教学大纲

（理论课程）

一  课程说明

（一）课程概况

课程中文名称：《力学》

课程英文名称：Mechanics

课程编码：3910252105

开课学院：理学院

适用专业/开课学期：物理学/2

学分/周学时：4/4

本课程为物理学专业的专业发展必修课。为物理学专业课程的基础课程之一，后续课程有《热学》、《光学》、《电磁学》、《理论力学》和《热力学与统计物理学》等。

（二）课程目标

通过本课程的学习，要求学生了解物理学研究问题的思路和方法，培养其分析和解决物理问题的能力，为学生后继专业基础课程的学习及进一步获取有关知识奠定必要的物理基础；系统的掌握力学的基础知识和研究方法；在获取知识的同时，对简化模型的选取、量纲分析、数量级估计与定量计算的能力、提出问题和分析问题的能力、理论联系实际的能力等都应有所提高和发展；在本课程的各个教学环节中，应注意对学生进行严肃的科学态度，严格的科学作风和科学思维方法的培养和训练，使学生掌握科学的学习方法，真正达到从学会到会学。

（三）学时分配

要求学生养成课前预习，课后复习的好习惯。、认真、按时完成作业。课堂上积极思考并参加讨论。注重于掌握基本概念、基本规律，加强物理学基本方法及基本技能的训练。

三  教学内容

第0章    数学知识（8学时）

一、教学目标

 要求初步掌握矢量、矢量的加法、不定积分、矢量的标积和矢积及矢量导数等的基本概念及运算方法；

教学重、难点

 重点：矢量的加减法；不定积分；矢量的标积和矢积及矢量导数。

 难点：矢量的矢积及矢量导数；不定积分。

三、主要内容

 1. 函数、导数与微分；不定积分；  

 2. 定积分；矢量；  矢量的加法与减法；矢量的数乘；

 3. 矢量的正交分解；矢量的标积和矢积；矢量导数。

第1章  物理学和力学（2学时）

一、教学目标

 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。

二、教学重、难点

 重点：物理学时空观的建立。

 难点：数学知识在物理学中的运用。

三、主要内容

 1. 绪论；

 2. 力学单位制和量纲；

 3. 参照系、空间和时间。

第2章 质点运动学（8学时）

一、教学目标

 通过本章的讲解使学生明确质点的运动学方程、位移、速度、加速度的表达式，熟练掌握用坐标投影式解题的方法。

二、教学重、难点

 重点：用坐标投影式解题。

 难点：对矢量表达式理解和应用。

三、主要内容

 1. 质点的运动学方程；

 2. 瞬时速度和瞬时加速度；

 3. 直线运动的基本概念；

 4. 求解质点直线运动；

 5. 平面直角坐标系、抛射体运动；

 6. 自然坐标系，切向和法向加速度；

 7. 相对运动问题。

第3章 动量 牛顿运动定律及动量守恒定律（10学时）

一、教学目标

 通过本章的讲授使学生达到理解和掌握动量定理及牛顿运动定律，熟练掌握对物体的受力分析和运用定理定律写出表达式，熟练掌握具有代表性的“典型题”。理解力学相对性原理和伽利略变换，明确力学中常见的力。

二、教学重、难点

 重点：动量定理的应用及牛顿运动定律解题；

 难点：力的冲量。

三、主要内容

 1. 牛顿第一定律　惯性参照系

 2. 惯性质量　动量和动量守恒定律

 3. 牛顿运动定律.伽利略相对性原理

 4. 力学中常见的力

 5. 牛顿运动定律的应用

 6. 非惯性系中的惯性力

 7. 冲量表示的动量定理

 8. 质点系动量定理和“质心运动定理”

 9. 经典力学中动量守恒定律的常见形式

第4章  动能和势能（8学时）

一、教学目标

 通过本章的讲授使学生达到理解和掌握功、功率及保守力的功，明确保守力的功与势能的一般关系，掌握重力势能与弹性势能的计算，掌握功能原理和机械能守恒定律。

二、教学重、难点

 重点：机械能定理和机械能守恒定律，对心碰撞

 难点：非对心碰撞。

三、主要内容

 1. 力的元功　用线积分表示功；

 2. 质点和质点系动能定理；

 3. 保守力与非保守力、势能；

 4. 功能原理和机械能守恒定律；

 5. 对心碰撞；

 6. 非对心碰撞。

第5章  角动量（4学时）

一、教学目标

 通过本章的讲授使学生达到理解和掌握质点和质点系的角动量和角动量定理及角动量守恒定律，明确角动量定理与动量定理的区别。

二、教学重、难点

 重点： 角动量定理和角动量守恒定律。

 难点：角动量的定义。

三、主要内容

 1. 力矩；

 2. 质点的角动量定理及守恒定律；

 3. 质点组的角动量定理及守恒定律。

第6章 万有引力定律（2学时）

一、教学目标

 通过本章的讲授使学生达到理解和掌握万有引力与引力势能，理解和掌握开普勒定律、三种宇宙速度，明确引力与物体所受重力的关系。

二、教学重、难点

 重点：万有引力与引力势能是。

 难点：引力势能的计算。

三、主要内容

 1. 开普勒定律；

 2. 万有引力定律；

 3. 引力势能；

 4. 人造地球卫星。

第7章  刚体力学（10学时）

一、教学目标

 通过本章的讲授使学生达到理解和掌握刚体的平动和转动的运动学内容，理解和掌握刚体的动量和质心运动定理，理解和掌握刚体定轴转动的动能定理，刚体的“定轴转动”和“平面运动”的动力学问题。

二、教学重、难点

 重点：刚体绕定轴转动的转动定理。

 难点：平面运动的动力学。

三、主要内容

 1. 刚体运动的描述；

 2. 刚体的动量和质心运动定理；

 3. 刚体定轴转动的角动量、转动惯量；

 4. 刚体定轴转动的动能定理；

 5. 刚体平面运动的动力学；

 6. 刚体的平衡。

第8章  弹性体的应力和应变（选学）

一、教学目标

 通过本章的讲授使学生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。

二、教学重、难点

 重点：弹性体的拉伸和压缩。

 难点：切变和应力。

三、主要内容

 1. 弹性体的拉伸和压缩；

 2. 弹性体的剪切形变；

 3. 弯曲和扭转。

第9章  振动（8学时）

一、教学目标

 通过本章的讲授使学生达到理解和掌握简谐振动基本理论，熟练应用运动方

程求“特征量”及可逆问题。

二、教学重、难点

 重点：简谐振动基本理论。应用运动方程求“特征量”及可逆问题。

 难点：振动方程的建立。

三、主要内容

 1. 简谐振动的动力学特征

 2. 简谐振动的运动学

 3. 简谐振动的能量转换

 4. 简谐振动的合成

 5. 阻尼振动

 6. 受迫振动与共振

第10章  波动和声（8学时）

一、教学目标

 通过本章的讲授使学生达到理解和掌握平面简谐波方程和平均能流密度、声强与声压以及波的叠加和干涉.驻波。

二、教学重、难点

 重点：平面简谐波方程应用和驻波。

 难点：由“特征量”列出波方程和对波的干涉的理解。

三、主要内容

 1. 波的基本概念；

 2. 平面简谐波方程；

 3. 波的传播速度；

 4. 平均能流密度、声强与声压；

 5. 波的叠加和干涉、驻波；

 6. 声波的多普勒效应；

第11章  流体力学（选学）

一、教学目标

 通过本章的讲授使学生达到理解和掌握流体运动学的基本概念，掌握伯努利方程，掌握静止流体内的压强。

二、教学重点和难点

 重点：理想流体部分，应用伯努利方程方程的解题方法。

 难点：运动流体对物体的作用。

三、主要内容

 1. 理想流体；

 2. 静止流体内的压强；

 3. 流体运动学的基本概念；

 4. 伯努利方程；

 5. 粘滞流体的运动；

 6. 运动流体对物体的作用。

第12章   相对论简介（4学时）

一、教学目标

 本章只对爱因斯坦相对论作简单介绍。

二、教学重、难点

 重点：相对论的时空观及狭义相对论的产生的历史背景。

 难点：狭义相对论的基本理论。

三、主要内容

 1. 狭义相对论的历史背景

 2. 洛伦兹变换

 3. 相对论的速度变换

 4. 相对论的动量和能量

四  考核办法

（一）考核方式：闭卷

（二）评分办法：

本课程各教学环节占总分的比例是考勤+讨论+平时作业占30%，半期测验占20% ，期末考试采用笔试，占50%。

 五  教材及主要参考书目

（一）教材：漆安慎. 力学 （第二版）[M]. 北京：高等教育出版社, 2005.

（二）参考书目： 

      [1] 梁绍荣. 普通物理学[M]. 北京：高等教育出版社, 2005.

      [2] 赵凯华. 新概念力学（第二版）[M]. 北京：高等教育出版社, 2004.