掌握基本概念、基本内容、基本方法和基本计算。
1.考核类型：考试。
2.成绩评定：考试以笔试、闭卷的方式进行，其中卷面成绩占70%，平时成绩占30%。
《理论力学》课程教学大纲
一、课程名称：理论力学
课程代码：02181102131
课程负责人：肖明葵
二、学时与学分：48学时，3学分
其中理论课40学时，实验课8学时。
三、课程性质：必修
四、适用专业：土木工程
五、使用教材：
肖明葵主编.《理论力学》.重庆大学出版社，2016年
六、参考书目：
1.杨昌棋等缩编.《Engineering Mechanics理论力学》.重庆大学出版社，2005年
2.肖明葵主编.《理论力学》.机械工业出版社，2007年
3.董云峰，段文峰编. 《理论力学》. 北京大学出版社，2006年
4.韦林等编. 《理论力学》. 同济大学出版社，2007年
5.李卓球编. 《理论力学》. 武汉理工大学出版社，2009年
七、开课单位：土木工程学院
八、课程的目的和任务：
《理论力学》（theoretical mechanics）是研究物体机械运动的基本规律的学科，是土木、建筑、材料、房地产、给排水、环境工程、环保和电气等专业的一门重要的、理论性较强的技术基础课程，是后续各门力学课程的基础，并在许多工程技术领域中有着广泛的应用。课程教学目的是构筑工程技术力学知识基础，建立物体运动与受力状态的关系，使学生掌握相应的理论知识，并具有比较熟练的力学计算能力、分析解决某些实际工程问题中的力学问题的能力。本课程的任务是通过理论力学的系统学习，使学生掌握质点、质点系和刚体的平衡、机械运动及动力学问题的基本规律及其研究方法，为学习一系列后续力学课程打下必要的基础。
九、课程的教学基本要求：
通过本课程的教学使学生掌握理论力学的基本理论、基本方法和思维方式，培养学生分析问题和解决问题的能力，并能用力学知识解决简单的实际问题。本课程包括静力学、运动学和动力学三大部分，要求学生了解力、力矩及力偶的概念，理解力系的简化和平衡的计算，理解机械运动的几何特征及规律，理解动力学三大普实定理及其运用。
十、课程主要内容：
第一章 静力学基本知识与物体的受力分析
1.教学目标：
①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）。
③明确和掌握约束的基本特征及约束反力的画法。
④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。
2.教学内容：
第一节 静力学基本概念
第二节 静力学基本公理
第三节 约束和约束反力
第四节 物体的受力分析和受力图
3.教学重点：
①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。
②单个物体及物体系统的受力分析。
4.教学难点：
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），物体系统的受力分析。
第二章 汇交力系
1.教学目标：
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。
2.教学内容：
第一节 力在坐标轴上的投影
第二节 平面汇交力系的合成与平衡
第三节 空间汇交力系的合成与平衡
3.教学重点：
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。
4.教学难点：
物体系平衡问题中正确选取研究对象。
第三章 平面一般力系的简化与平衡
1.教学目标：
①熟练掌握平面力系中的力对点之矩的计算方法。
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熟练掌握平面力偶系的合成与平衡的求解。
④掌握力向一点的平移定理、平面一般力系的简化。
⑤解平面一般力系的平衡条件及平衡方程的三种形式能。
⑥熟练地计算在平面任意力系作用下物体和物体系统的平衡问题。
⑦理解静定与超静定问题的概念。
2.教学内容：
第一节 平面一般力系中力对点之矩
第二节 力偶与力偶矩
第三节 平面力偶系的合成与平衡
第四节 力向一点的平移定理
第五节 平面一般力系的简化
第六节 平面一般力系的平衡条件、平衡方程
第七节 物体系统的平衡问题、静定与超静定问题的概念
3.教学重点：
力对点之矩的计算、力偶矩的概念、力偶性质和力偶等效条件，力的平移定理和计算在平面任意力系作用下物体和物体系统的平衡问题。
4.教学难点：
①利用特殊力系的特点画出某些约束反力，选择恰当的平衡方程求解未知量。
②物体系统平衡问题中正确选取研究对象及平衡方程。
③力偶矩的理解。
第四章 空间一般力系的简化与平衡
1.教学目标：
①掌握 空间力对点之矩、力对轴之矩，力对点之矩与力对轴之矩的关系、空间力系中力偶与力偶矩矢量的概念。
②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。
③能正确地画出各种常见空间的约束反力。
④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.教学内容：
第一节 力对点之矩矢量
第二节 力对轴之矩、力对点之矩与力对轴之矩的关系
第三节 空间力系中的力偶与力偶矩矢量
第四节 空间一般力系的简化
第五节 空间一般力系的平衡条件、平衡方程
3.教学重点：
①空间力对点之矩、力对轴之矩的概念。
②空间力系向一点简化的方法。
③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。
②各种常见的空间约束及约束反力画法。
4.教学难点：
①空间结构的几何关系与立体图。
②解空间力系平衡问题时力矩轴的选取。
第五章 摩擦
1.教学目标：
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）。
②了解全反力、摩擦角、自锁等概念，了解滚动摩擦现象。
2.教学内容：
第一节 摩擦现象
第二节 滑动摩擦力、滑动摩擦定律和摩擦系数
第三节 摩擦角与自锁现象
第四节考虑滑动摩擦时的平衡问题
3.教学重点：
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。
4.教学难点：
①正确区分不同类型的含摩擦平衡问题。
②正确判断摩擦力的方向及正确应用库仑摩擦定律。
第六章 点的运动学
1.教学目标：
①能用矢量法建立点的运动方程，求点的速度和加速度。
②能熟练地应用直角坐标法建立点的运动方程，求点的轨迹、速度和加速度。
③能熟练地应用自然法求点在平面上作曲线运动时的运动方程、速度和加速度，并正确理解切向加速度和法向加速度的物理意义。
2.教学内容：
第一节 运动学基本概念
第二节 用矢量法研究点的运动
第三节 用直角坐标法研究点的运动
第四节 用自然坐标法研究点的运动
3.教学重点：
①点的曲线运动的直角坐标法，点的运动方程，点的速度和加速度在直角坐标轴上的投影。
②点的曲线运动的自然法（以在平面内运动为主），点沿已知轨迹的运动方程，点的切向加速度和法向加速度。
4.教学难点：
自然轴系的几何概念，速度与加速度在自然轴上投影的推导。
第七章 刚体的基本运动
1.教学目标：
①明确刚体平行移动（平动）和刚体绕定轴转动的特征，能正确地判断作平动的刚体和定轴转动的刚体。
②对刚体定轴转动时的转动方程、角速度和角加速度及它们之间的关系要清晰的理解，熟知匀速和匀变速转动的定义与公式。
③能熟练地计算定轴转动刚体上任一点的速度和加速度。
④掌握传动比的概念及其公式的应用。
⑤对角速度矢、角加速度矢以及用矢积表示定轴转动刚体上任一点的速度和加速度有初步了解。
2.教学内容：
第一节 刚体的平动
第二节 刚体的定轴转动
第三节 定轴转动刚体上各点的速度和加速度
3.教学重点：
①刚体平动及其运动特征。
②刚体的定轴转动，转动方程，角速度与角加速度。
③转动刚体内各点的速度与加速度。
4.教学难点：
用矢积表示刚体上任一点的速度与加速度。
第八章 点的合成运动
1.教学目标：
①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。
②对具体问题能够恰当地选择动点、动系和定系进行运动轨迹、速度和加速度分析，能正确计算科氏加速度的大小并确定它的方向。
③会推导速度合成定理、牵连运动为平动时点的加速度合成定理，理解并掌握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。
2.教学内容：
第一节 点的合成运动的概念
第二节 速度合成定理
第三节 牵连运动为平动时的加速度合成定理
3.教学重点：
①动点和动系的选择。
②运动的合成与分解。
③速度合成定理和加速度合成定理的应用和计算。
4.教学难点：
①加速度合成定理的运用与计算。
②牵连速度、牵连加速度的概念。
第九章 刚体的平面运动
1.教学目标：
①明确刚体平面运动的特征，掌握研究平面运动的方法（运动的合成与分解），能够正确地判断机构中作平面运动的刚体。
②能熟练地应用各种方法——基点法、速度瞬心法和速度投影定理求平面图形上任一点的速度。
③能熟练地用基点法分析平面图形内一点的加速度。
④会求解运动学综合问题中的速度，了解求加速度。
2.教学内容：
第一节 刚体的平面运动及其分解
第二节 平面图形上各点的速度
第三节 平面图形上各点的加速度
3.教学重点：
①以运动的分解与合成为出发点，研究求平面图形上各点的速度和加速度的基点法。
②明确速度投影定理和瞬心法是从基点法推导而来。
③掌握合矢量投影定理。
4.教学难点：
①速度瞬心的概念及求法。
②用基点法分析一点加速度的方法。
③转动部分的规律与基点的选取无关的概念。
第十章 质点运动微分方程
1.教学目标：
①对质点动力学的基本概念（如惯性、质量等）和动力学基本定律要在物理课程的基础上进一步理解其实质。
②深刻理解力和加速度的关系，能正确地建立质点的运动微分方程，掌握质点动力学第一类基本问题的解法。
③掌握质点动力学第二类基本问题的解法，特别是当作用力分别为常力、时间函数、位置函数和速度函数时，质点直线运动微分方程的积分求解方法。对运动的初始条件的力学意义及其在确定质点运动中的作用有清晰的认识，并会根据题目的已知条件正确提出运动的初始条件。
2.教学内容：
第一节 动力学基本定律
第二节 质点运动微分方程
第三节 质点动力学的两类基本问题
3.教学重点：
①建立质点运动微分方程。
②求解质点动力学的两类基本问题。
4.教学难点：
在质点动力学第二类问题中，根据题目所要求的问题对质点运动微分方程进行变量交换后再积分的方法。
第十一章 动量定理
1.教学目标：
①使学生认识到质点系（刚体、刚体系）是动力学的主要力学模型，解决质点系（刚体、刚体系）动力学问题的两类问题。
②对质点系（刚体、刚体系）的质心、动量等概念有清晰的理解，能熟练地计算质点系（刚体、刚体系）的动量。
③能熟练地应用质点系的动量定理、质心运动定理（包括相应的守恒定律）求解动力学问题。
2.教学内容：
第一节 动力学普遍定理概述
第二节 质点系的动量 力的冲量 动量定理
第三节 质心运动定理
3.教学重点：
①质点系（刚体、刚体系）质心、动量的计算。
②质点系动量定理、质心运动定理。
4.教学难点：
质点系动量定理、质心运动定理的应用。
第十二章 动量矩定理
1.教学目标：
①对质点系（刚体、刚体系）的动量矩，质点系（刚体、刚体系）对某轴的转动惯量等概念有清晰的理解，能熟练地计算质点系对某定点（轴）的动量矩，根据刚体（系）的运动计算刚体（系）对某点（轴）和质心的动量矩。
②会用定义、平行移轴定理和组合法（分割法）计算刚体对某轴的转动惯量。
③能熟练地应用质点系的动量矩定理（包括动量矩守恒）和刚体绕定轴转动微分方程求解动力学问题。
④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。
2.教学内容：
第一节 动量矩
第二节 动量矩定理
第三节 刚体定轴转动微分方程
第四节 转动惯量 回转半径 惯性积 惯性主轴
第五节 刚体平面运动微分方程
3.教学重点：
①质点系（刚体、刚体系）动量矩、转转惯量的计算。
②质点系的动量矩定理和刚体绕定轴转动微分方程。
4.教学难点：
①质点系（刚体、刚体系）对某定点（轴）动量矩的概念及计算方法。
②相对质心的动量矩定理、刚体平面运动微分方程的应用。
第十三章 动能定理
1.教学目标：
①对功和功率的概念有清晰的理解，能熟练地计算重力、弹性力和力矩的功。
②能熟练地计算平动刚体、定轴转动刚体和平面运动刚体的动能，重力和弹性力的势能。
③熟知何种约束反力的功为零，何种内力的功之和为零。
④能熟练地应用动能定理和机械能守恒定律解动力学问题。
⑤能熟练地应用动力学基本定理解动力学的综合问题。
2.教学内容：
第一节 力的功
第二节 质点、质点系和刚体的动能
第三节 动能定理
第四节 势力场 势能 机械能守恒定律
第五节 动力学普遍定理的综合应用
3.教学重点：
①力的功和物体动能的计算。
②动能定理和机械能守恒定律的应用。
③动力学基本定理的综合问题。
4.教学难点：
综合应用动力学基本定理求解动力学问题，运动学补充条件（方程）的提出。
十一、本课程与相关课程的关系：
学习本课程前学生的先修课程为《高等数学》和《大学物理》，应该具备的必要知识为高等数学知识以及大学物理中的力学部分知识。该课程的学习为后续课程《材料力学》和《结构力学》以及专业课程《钢结构》和《混凝土结构基本原理》等打下力学基础。