理论力学教案蒋学东.docx

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理论力学教案蒋学东

江苏工业学院教案

第1次课3学时授课时间10.7教案完成时间9.30

课题（章节）

绪论

教学目的与要求：

1．深入地理解力、刚体、平衡和约束等基本概念。

2．深入地理解静力学公理（或力的基本性质）。

教学重点、难点：

重点：

1.力、刚体、平衡和约束等概念。

2.静力学公理及其推论。

3.柔性约束、光滑支承面约束、光滑铰链约束的特征及其反力的画法。

4.单个物体及物体系统的受力分析。

难点：

光滑铰链的约束特征（尤其是销钉连接二个以上的构件即复合铰）。

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

课堂练习、作业：

练习：

例1-1、1-2、1-3、1-4

作业：

1-1、1-4、1-7

1-8（a）（b）

本次课教学内容小结：

静力学五大公理、常见的约束性质。

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江苏工业学院教案

第2次课3学时授课时间10.9教案完成时间9.30

课题（章节）

绪论及第1章静力学基础

教学目的与要求：

1．明确和掌握约束的基本特征及约束反力的画法。

2．熟练而正确地对单个物体与物体系统进行受力分析，画出受力图。

教学重点、难点：

重点：

1.单个物体及物体系统的受力分析。

难点：

物体系统的受力分析，平面汇交力系（多个力）合成与平衡的几何法。

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

课堂练习、作业：

练习：

例习题中1-9（f）、1-10（b）

作业：

1-9（a）（c）（f）（g）、1-10（a）（b）（e）

本次课教学内容小结：

力、力矩和力偶、力偶矩等基本概念及计算、力的投影、取分离体，画受力图。

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江苏工业学院教案

第3次课2学时授课时间10.12教案完成时间9.30

课题（章节）

第2章平面汇交力系与平面力偶系

教学目的与要求：

1．理解汇交力系合成的几何法，力多边形法则和三角形法则。

2．能正确地将力沿坐标轴分解和求力在坐标轴上的投影。

3．掌握汇交力系合成的解析法，对合力投影定理有清晰的理解，并能熟练地计算。

4．深入理解平面汇交力系的平衡条件及平衡方程的应用。

5．熟练掌握力对点之矩概念和计算。

深入理解力偶和力偶矩的概念，明确力偶的性质和力偶的等效条件。

6．熟练掌握力偶系的合成与平衡的求解。

教学重点、难点：

重点：

力在坐标轴上的投影、合力投影定理、汇交力系的平衡条件及求解平衡问题的解析法。

难点：

物体系平衡问题中正确选取研究对象。

平面力偶系的合成与平衡问题。

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

请同学们考虑实际生活中的平面汇交力系应用的例子。

课堂练习、作业：

练习：

例2-1、2-2、2-3、2-5

作业：

2-3、2-5、2-7、2-8-2-11

本次课教学内容小结：

主要讲述了汇交力系、力偶系、任意力系的简化方法和简化结果，

主矢和主矩的基本概念及计算方法

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江苏工业学院教案

第4次课3学时授课时间10.16教案完成时间9.30

课题（章节）

第3章平面任意力系

教学目的与要求：

1．掌握各类平面力系的平衡条件

2．熟练应用各种形式的平衡方程求解单个物体和简单物体系统的平衡问题

教学重点、难点：

重点：

一般力系的平衡方程的基本形式、二力矩形式、三力矩形式

难点：

利用平衡方程求解单个物体和简单物体系统的平衡问题

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

以三铰拱简单的物系为例请同学上黑板进行受力分析和建立平衡方程，再由师生共同批改。

课堂练习、作业：

练习：

3－4、3－6、3－10、3－13

作业：

3－12、3－18、3－22、3－26

本次课教学内容小结：

主要介绍力向作用面内一点的简化、平面任意力系的平衡条件和平衡方程。

介绍了物体系的平衡及具体求解的方法和一些技巧。

对于一个复杂的物体系统的平衡问题，关键是正确地选取研究对象，进行受力分析、建立恰当的平衡方程并熟练求解。

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江苏工业学院教案

第5次课2学时授课时间10.23教案完成时间9.30

课题（章节）

第3章平面任意力系

教学目的与要求：

1．了解静定与静不定问题的判定.

2．会求解平面简单桁架

教学重点、难点：

重点：

物系平衡问题的应用

难点：

物系平衡问题的应用，利用静平衡方程解决各类问题。

利用截面法求解桁架的内力。

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

课堂练习、作业：

练习：

3－30、3－34、补充

作业：

3－27、3－35、3－36、3－37

本次课教学内容小结：

介绍静定与超静定的概念。

讲解平面桁架内力计算的两种方法。

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江苏工业学院教案

第6次课3学时授课时间10.26教案完成时间9.30

课题（章节）

第4章空间力系

教学目的与要求：

1．能正确地将力沿坐标轴分解和求力在坐标轴上的投影。

深入理解空间汇交力系的平衡条件及平衡方程的应用。

熟练掌握力对点之矩与力对轴之矩的计算。

2．深入理解力偶和力偶矩的概念，明确力偶的性质和力偶的等效条件。

3．掌握空间力系向一点简化的方法，会应用解析法求主矢和主矩，明确空间力系合成的四种结果。

教学重点、难点：

重点：

1.空间汇交力系、空间任意力系、空间平行力系的平衡方程及其应用；

难点：

1．物体系平衡问题中正确选取研究对象及平衡方程。

教学方法及师生互动设计：

结合课堂提问和练习。

老师讲授为主，采用启发式教育，请同学们考虑实际生活中的力螺旋的例子。

课堂练习、作业：

练习：

例4-1、4-3、4-6

作业：

4-1、4-4、4-7

本次课教学内容小结：

力对点的矩和力对轴的矩，空间力偶的概念。

空间力系的简化结果的分析。

用向一点简化的方法可以把任意复杂的力系简化为四种情况下的任一种：

合力、合力偶、力螺旋或平衡，要掌握平衡方程的应用。

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江苏工业学院教案

第7次课2学时授课时间10.30教案完成时间9.30

课题（章节）

第4章空间力系

教学目的与要求：

1、会应用各种形式的空间力系平衡方程求解简单空间平衡问题。

2、对平行力系中心和重心应有清晰的概念，能熟练地应用坐标公式求物体的重心。

教学重点、难点：

重点：

1．重心的坐标公式。

难点：

1．解空间力系平衡问题时力矩轴的选取；

2．利用组合法求物体的重心。

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

课堂练习、作业：

练习：

例4-8、补充　

作业：

4-20、4-23

本次课教学内容小结：

简单空间任意力系的平衡方程及运用。

求物体的重心。

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江苏工业学院教案

第8次课3学时授课时间11.2教案完成时间9.30

课题（章节）

第五章摩擦

教学目的与要求：

1．牢固掌握滑动摩擦的性质，深刻理解库仑摩擦定律的内涵，熟练求解考虑滑动摩擦时的平衡问题（解析法、几何法）。

教学重点、难点：

重点：

1．滑动摩擦力和临界滑动摩擦力，滑动摩擦定律。

2．考虑滑动摩擦时物体的平衡问题的求解方法。

难点：

正确区分不同类型的含摩擦平衡问题；

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

请同学回答工程及生活实际中用到的力系平衡时存在摩擦的例子，在此基础上由老师讲述本章内容。

课堂练习、作业：

练习：

例5-1、习题中5-3、

作业：

5－2、5－15、

本次课教学内容小结：

介绍滑动摩擦的概念，讨论在考虑有摩擦时物体的平衡问题。

讲解在考虑有摩擦时物体系的平衡问题。

江苏工业学院教案

第9次课2学时授课时间11.6教案完成时间9.30

课题（章节）

第五章摩擦

教学目的与要求：

1．复习

2．了解全反力、摩擦角、自锁等概念，了解滚动摩擦现象。

教学重点、难点：

重点：

1．考虑滑动摩擦时物体的平衡问题的求解方法。

难点：

摩擦角、自锁等概念

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

课堂练习、作业：

练习：

习题中5-6、补充

作业：

5－14、5－17、

本次课教学内容小结：

讲解在考虑有摩擦时物体系的平衡问题。

介绍摩擦角的概念和自锁现象。

介绍滚动摩阻的概念。

江苏工业学院教案

第10次课3学时授课时间11.9教案完成时间9.30

课题（章节）

第6章点的运动学（第十一次课为习题课）

教学目的与要求：

1、掌握描述点的运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法。

能求点的运动轨迹，并能熟练地求解与点的速度和加速度的有关问题。

教学重点、难点：

重点：

点的运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法

难点：

自然轴系的概念以及速度和加速度在自然轴系的表示法

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

请学生回答在物理中是如何描述点的运动，如何求速度和加速度。

然后老师讲授理论力学是如何处理这些问题的。

课堂练习、作业：

练习：

例6-2、6-5、6-6、补充

作业：

6-2、6-3、6-6

本次课教学内容小结：

点的运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法。

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江苏工业学院教案

第13次课2学时授课时间11.16教案完成时间9.30

课题（章节）

第7章刚体的简单运动

教学目的与要求：

1.掌握刚体平动和定轴转动的特征，能熟练地计算定轴转动刚体的角速度和角加速度以及刚体内各点的速度和加速度有关问题。

2.了解角速度、角加速度及刚体内各点的速度和加速度的矢量表示法。

教学重点、难点：

重点：

刚体平动和定轴转动的特征，角速度、角加速度及速度和加速度

角速度、角加速度及速度和加速度的矢量表示法

难点：

刚体平动的特征及应用

定轴转动刚体的角速度、角加速度及速度和加速度

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

请同学举例说明在生活中的刚体平动和刚体绕定轴转动的例子。

课堂练习、作业：

练习：

补充、习题7－2、7－8、7－9

作业：

7－1、7－4、7－5、7－12

本次课教学内容小结：

刚体平动和定轴转动

定轴转动刚体的角速度和角加速度以及刚体内各点的速度和加速度的矢量表示法。

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江苏工业学院教案

第14次课3学时授课时间11.20教案完成时间9.30

课题（章节）

第8章点的合成运动

§8.1相对运动、牵连运动与绝对运动—§8.2点的速度合成定理

教学目的与要求：

1．掌握点的绝对运动、相对运动、牵连运动基本概念

2．能熟练应用点的速度合成定理求解有关速度的问题。

教学重点、难点：

重点：

运动合成与分解

点的速度合成定理

难点：

如何选择动点和动系

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

请同学考虑在物理中是如何研究炮弹以速度VO且与水平面成αO角度发射时的规律，然后老师引出本章内容。

课堂练习、作业：

练习：

例.8－4、8－5、

作业：

8－7、8－9、8－13

本次课教学内容小结：

要正确地选取动点、动系，理解牵连点的速度、加速度，了解科氏加速度产生的原因；并用速度、加速度合成定理求解问题。

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江苏工业学院教案

第15次课2学时授课时间11.23教案完成时间9.30

课题（章节）

第8章点的合成运动

§8.3点的加速度合成定理

教学目的与要求：

1．能应用牵连运动为平动时点的加速度合成定理求有关加速度问题。

2．掌握牵连运动为转动时的加速度合成定理及科氏加速度的概念和计算。

教学重点、难点：

重点：

牵连运动为平动及转动时点的加速度合成定理

难点：

应用牵连运动为平动时点的加速度合成定理求有关加速度问题。

牵连运动为转动时的加速度合成定理及科氏加速度的概念和计算

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

课堂练习、作业：

练习：

例.8－9、8－10、补充

作业：

8－17、8－19、8－26

本次课教学内容小结：

牵连运动为平动时点的加速度合成定理

牵连运动为转动时点的加速度合成定理

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江苏工业学院教案

第16次课3学时授课时间11.27教案完成时间9.30

课题（章节）

第9章刚体的平面运动

§9.1刚体平面运动的概述和运动分析—§9.3求平面图形各点速度的瞬心法

教学目的与要求：

1．掌握刚体平面运动的特征。

2．能熟练应用基点法、瞬心法和速度投影法求解有关速度问题。

教学重点、难点：

重点：

刚体平面运动的特征

基点法、瞬心法和速度投影法

难点：

基点法、瞬心法和速度投影法

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

由站在地面上的人看行驶车辆轮缘上的任一点与在车里的人看相同点的运动轨迹的区别引出学习刚体平面运动的必要性。

课堂练习、作业：

练习：

例.9－1、9－3、

作业：

9－5、9－10、

本次课教学内容小结：

刚体平面运动的特征

基点法、瞬心法和速度投影法.刚体的平面运动可以简化为平面图形的运动，从而可以用点的合成运动理论求平面图形内各点的速度和加速度。

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江苏工业学院教案

第17次课2学时授课时间11.30教案完成时间9.30

课题（章节）

第9章刚体的平面运动（第十八次课为习题课）

§9.4用基点法求平面图形各点加速度§9.5运动学综合应用举例

教学目的与要求：

1．会用基点法求解有关加速度的问题。

教学重点、难点：

重点：

用基点法求解有关加速度的问题

难点：

用基点法求解有关加速度的问题

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

课堂练习、作业：

练习：

例.9－7、9－11、9－12、习题9－27

作业：

9－15、9－16、9－19、9－23

本次课教学内容小结：

平面内各点的加速度

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江苏工业学院教案

第19次课2学时授课时间12.7教案完成时间9.30

课题（章节）

第10章质点动力学的基本方程

教学目的与要求：

1．掌握动力学的基本定律。

2．能熟练应用质点的运动微分方程求解动力学问题。

教学重点、难点：

重点：

应用质点的求解动力学问题

难点：

动力学的两类基本问题方程的建立和求解。

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

可以由静止在车厢光滑桌面上的小球当车厢以加速度a作直线运动，请同学分析小球运动规律和写出运动方程来引出本章内容。

课堂练习、作业：

练习：

补充

作业：

10－3、10－6、10－7

本次课教学内容小结：

动力学的基本定律。

质点的运动微分方程。

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江苏工业学院教案

第20次课3学时授课时间12.11教案完成时间9.30

课题（章节）

第11章动量定理

教学目的与要求：

1．掌握动量与冲量的概念

2．能熟练应用动量定理求解动力学问题。

3.能熟练应用质心运动定理。

教学重点、难点：

重点：

动量与冲量的概念，动量定理和质心运动定理

难点：

如何求质点系和刚体的动量

　　质心运动定理的灵活应用。

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

请同学思考单个质点可由牛顿定律写出质点动力学方程，如果对于多个质点组成的质点系呢？

在此基础上引出本章的内容。

课堂练习、作业：

练习：

例.11－1、11－3、11－5、习题11－4、补充

作业：

11－7、11－10、11－11、11－12

本次课教学内容小结：

动量与冲量的概念

动量定理

质心运动定理。

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江苏工业学院教案

第21次课2学时授课时间12.14教案完成时间9.30

课题（章节）

第12章动量矩定理

§12.1质点和质点系的动量矩—§12.4刚体对轴的转动惯量

教学目的与要求：

1．掌握质点和质点系及刚体的动量矩的求解。

2．掌握简单刚体的转动惯量

3．熟练应用动量矩定理。

教学重点、难点：

重点：

动量矩和转动惯量的计算，动量矩的运用。

难点：

质点系相对于质心的动量矩定理。

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

使学生考虑一质心通过固定轴飞速转动的轮子的动量是多少？

轮子如果静止呢？

要描述质点系相对于质心的运动就必须引入动量矩定理。

课堂练习、作业：

练习：

例.12－1、12－5、12－10、补充

作业：

12－4、12－11、12－14

本次课教学内容小结：

质点和质点系的动量矩，动量矩定理，刚体绕定轴的转动微分方程，

刚体对轴的转动惯量，质点系相对于质心的动量矩定理，

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江苏工业学院教案

第22次课3学时授课时间12.18教案完成时间9.30

课题（章节）

第12章动量矩定理

§12.5质点系相对质心的动量矩定理—§12.6刚体的平面运动微分方程

教学目的与要求：

1.熟练应用平面运动微分方程求解动力学问题。

教学重点、难点：

重点：

刚体平面运动的微分方程。

难点：

刚体平面运动的微分方程。

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

课堂练习、作业：

练习：

例.12－11、12－12、习题12－16

作业：

12－18、9－19、9－21

本次课教学内容小结：

刚体的平面运动微分方程。

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江苏工业学院教案

第23次课2学时授课时间12.21教案完成时间9.30

课题（章节）

第13章动能定理

§13.1力的功—§13.3动能定理

教学目的与要求：

1．掌握力的功，质点和质点系的动能

2．能熟练应用动能定理求解动力学问题。

教学重点、难点：

重点：

重力的功、质点系和刚体的动能的计算。

　　　动能定理的应用

难点：

刚体的动能的计算

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

先请同学回答物理课程中动能定理是如何给出的，能解决哪类问题？

引出本章学习的动能定理和物理课程中所解决的问题的不同之处，在此基础上老师讲授具体内容。

课堂练习、作业：

练习：

例.13－1、13－3、13－7、

作业：

13－5、13－10、13－15

本次课教学内容小结：

在应用质点系的动能定理时，要根据具体情况仔细分析所有的作用力，以确定它是否做功。

应注意：

理想约束的约束力不做功，而质点系的内力做功之和并不一定等于零。

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江苏工业学院教案

第24次课3学时授课时间12.25教案完成时间9.30

课题（章节）

第13章动能定理

§13.4功率、功率方程、机械效率—§13.5普遍定理的综合应用举例

教学目的与要求：

1.熟练应用动力学普遍定理求解动力学问题。

教学重点、难点：

重点：

动能定理的应用

难点：

灵活应用动力学普遍定理求解动力学问题

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

课堂练习、作业：

练习：

例.13－11、13－12、习题13－27、补充

作业：

13－16、13－19、13－23

本次课教学内容小结：

动量定理、动量矩定理、动能定理的灵活运用。

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江苏工业学院教案

第25次课2学时授课时间12.28教案完成时间9.30

课题（章节）

第14章达朗贝尔原理

§14.1惯性力、质点的达朗贝尔定理—§14.2质点系的达朗贝尔定理

教学目的与要求：

1．掌握惯性力的概念。

2．掌握刚体平动，对称刚体作定轴转动和平面运动时惯性力系简化结果的计算。

教学重点、难点：

重点：

惯性力的概念，惯性力系简化，达朗伯原理的应用

难点：

平面运动时惯性力系简化

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

课堂练习、作业：

练习：

例.14－1、14－3、14－5、

作业：

14－3、14－6、

本次课教学内容小结：

用动静法求解动力学问题的步骤与求解静力学平衡问题相似，只是在分析物体受力时，应再加上相应的惯性力；对于刚体，则应按其运动运动形式的不同，加上相应惯性力系的简化结果。

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江苏工业学院教案

第26次课3学时授课时间1.4教案完成时间9.30

课题（章节）

第14章达朗贝尔原理

教学目的与要求：

1．掌握达朗伯原理的应用。

2．了解定轴转动刚体动反力的概念和消除动反力的条件。

教学重点、难点：

重点：

达朗伯原理的应用

难点：

平面运动时惯性力系简化，定轴转动刚体动反力的概念

教学方法及师生互动设计：

课堂讲授为主，并结合课堂提问和练习。

请同学体会站在静止的汽车中，汽车突然开动的感觉；手甩转绳的一端拴着的质点，手的感觉。

引出惯性力的概念，阐述本章内容。

课堂练习、作业：

练习：

例14－6、14－7、补充

作业：

14－11、14－15

本次课教学内容小结：

用动静法求解动力学问题的步骤与求解静力学平衡问题相似，只是在分析物体受力时，应再加上相应的惯性力；对于刚体，则应按其运动运动形式的不同，加上相应惯性力系的简化结果。

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江苏工业学院教案

第27次课2学时授课时间1.8教案完成时间9.30

课题（章节）

第十五章虚位移原理

§15-1约束·虚位移·虚功§15-2虚位移原理

教学目的与要求：

使学生能应用功、速度等动力学概念解决静力学问题，要搞清楚虚位移和实位移位移之间的异同点。

教学重点、难点：

本章的重点写出虚功方程并找到虚位移之间的关系；对于复杂的静力学问题找出虚位移之间的关系也是本章的难点。

教学方法及师生互动设计：

请同学们考虑经常在街头看到的压甘蔗用的螺旋压榨机，由施加已知的主动力偶，求甘蔗受到的压力，由静力学平衡方程求解就感到困难。

告诉同学，将要学习的虚位移原理解决这类问题就十分方便。

课堂练习、作业：

15-2，15-5，15-8，15-13

本次课堂内容小结:

本章的虚位移原理可以求主动力之间的关系，也可以求未知的约束反力，不过先得解除约束，相应的约束反力当作主动力看待。

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