力学课程标准

《力学》课程标准

第一部分：课程性质、课程目标

一、课程性质

本课程为物理学专业本科生专业基础课程的必修科目。

力学是物理学其他分支研究的基石和起点。本课程是物理学专业本科学生必修的第一门专业课，本课程中的知识、物理问题的研究方法、运用高等数学知识解决物理问题的方法等都是后续各专业课程的基础。

二、课程目标

通过本课程的学习，使学生比较系统地掌握力学的基本知识，并能灵活地应用力学知识去解决物理学及其它学科中有关力学的基本问题，对牛顿力学及其应用有全面深入的认识，运用牛顿力学的原理和定律，用矢量代数和微积分的方法解决质点力学、质点系力学、刚体力学、振动与波的基本问题，为学习后续课程打好坚实的基础，也为今后从事中学物理教学工作或进一步深造打好基础；了解物理学及力学的基本研究方法；深刻理解中学物理教材中的力学问题，并能独立解决今后在工作中遇到的一般力学问题。

第二部分：教材与主要参考书

一、指定教材

梁昆淼，力学(上册)(第4版)，高等教育出版社，2010。

二、推荐阅读书籍

1、赵凯华，罗蔚茵，新概念物理教程——力学（第二版），高等教育出版社，2004。

2、漆安慎，杜婵英，普通物理学教程——力学（第二版），高等教育出版社，2005。

3、张永德主编，强元棨，程稼夫编著，物理学大题典1力学（上、下册），科学出版社、中国科学技术大学出版社，2005。

4、费恩曼，莱顿，桑兹著，郑永令，华宏鸣，吴子仪等译，费曼物理学讲义（第1卷），上海科学技术出版社，2006。

第三部分：课程教学主要内容及基本要求

一、内容概要

本课程将主要介绍以下几块内容：质点运动学、质点动力学、质点系动力学、刚体力学、振动与波。具体将涉及质点运动的描述、质点运动的原因、刚体的运动情况、振动波动的描述及原理等力学所必需的

知识结构。

二、基本要求

绪论及微积分初步

1、了解物理学和力学的研究对象。

2、了解物理学的单位制和量纲。

3、掌握必要的微积分基本方法和基本结论。

第一章质点运动学

本章主要研究如何描述质点的机械运动现象，而不涉及引起运动和改变运动的原因。

1、了解参考系的概念，知道运动的描述总是在某个参考系中进行的，知道坐标系是参考系的数学抽象。

2、了解标量与矢量的概念，掌握矢量的解析表示和基本运算。

3、掌握描述质点运动的四个物理量【位矢、位移、速度、加速度】在常见的三种坐标系【直角坐标系、极坐标系、自然坐标系】中的表示。

4、掌握利用微积分求解质点运动学问题，进行位移（位矢）、速度、加速度之间的运算。

第二章质点动力学的基本定律

本章主要研究质点在几种常见的力作用下如何运动。

1、了解牛顿运动三定律的内容，知道它们的适用条件。

2、掌握用积分方法计算常见模型中的万有引力。

3、了解干摩擦、湿摩擦、静摩擦、动摩擦的概念，掌握摩擦力方向的判断、静摩擦和动摩擦的判断和验证。

4、知道弹性力的计算。

5、掌握力的合成与分解。

6、掌握隔离物体法进行受力分析，求解质点运动力问题。

第三章运动定律与非惯性参考系

本章主要研究在不同参考系中牛顿运动定律的运用。

1、了解惯性参考系和非惯性参考系的概念。

2、掌握Galileo变换，了解Galileo相对性原理的含义。

3、掌握平动参考系中惯性力的计算，掌握平动参考系中质点运动的动力学方程。

4、掌握转动参考系中角速度矢量的概念，掌握转动参考系中速度和加速度矢量表达式的推导，知道切向惯性力、惯性离心力、Coriolis力的表达式。

第四章质点动力学的运动定理

本章主要研究用运动定理来解决质点的动力学问题。

1、掌握几个基本概念：动量、冲量、力矩、动量矩（角动量）、冲量矩（角冲量）、保守力、功、能。

2、掌握三个运动定理【动量定理、动量矩定理、动能定理】的内容、微分形式和积分形式。

3、掌握三个守恒定律【动量守恒定律、动量矩守恒定律、机械能守恒定律】的内容和成立的条件。

4、知道如何判断常见的力是否保守力。

5、掌握质点在几种常见保守力场中势能的计算，会计算已知势能对应的保守力。

6、知道研究有心力问题的基本方程。

第五章质点系动力学的运动定理

本章主要研究用运动定理来解决质点系的动力学问题。

1、了解质点系、两体问题、质心、约化质量、内力、外力、正碰、斜碰、完全弹性碰撞、非完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞、恢复系数等概念。

2、掌握质点系三个运动定理【动量定理、动量矩定理、动能定理】的内容、微分形式和积分形式。

3、掌握质点系三个守恒定律【动量守恒定律、动量矩守恒定律、机械能守恒定律】的内容和成立的条件。

4、了解内力对这几个定理、定律的影响。

5、掌握质点系质心位矢的计算。

6、掌握处理对心碰撞问题、变质量问题的一般方法，了解接触面光滑的斜碰问题的一般处理思路。

7、知道恢复系数的取值范围及不同取值的含义。

第六章刚体力学

本章主要研究用刚体的力学问题。

1、知道刚体是一种特殊的质点系，是一种理想模型，知道刚体的自由度。

2、掌握刚体质心的计算。

3、掌握刚体力系的简化。

4、了解刚体的平衡条件，掌握刚体的平衡方程。

5、掌握常见刚体转动惯量的计算，知道计算刚体转动惯量的平行轴定理和正交轴定理。

6、掌握刚体定轴转动，了解刚体的平面平行运动和定点运动，了解寻找瞬心的方法。

第七章振动与波

本章主要研究机械振动和机械波的问题。

1、知道机械振动的概念，了解机械振动的分类。

2、掌握简谐振动的概念及动力学特征（判定方法），会处理简谐振动的运动学及简谐振动的合成与分解、能量转换问题。

3、了解简谐振动的旋转矢量表示法。

4、知道波的基本概念和描述波的特征量，知道波的能量、能流、能流密度、波强的概念。

5、掌握驻波、波的叠加和干涉及多普勒效应的基本概念，会推导平面简谐波、驻波方程，掌握三种情况下多普勒效应的频率公式。了解波动方程的推导。掌握简谐波方程的各种形式和物理意义。

第四部分：学时分配

绪论及微积分初步6学时

第一章质点运动学8学时

第二章质点动力学的基本定律12学时

第三章运动定律与非惯性参考系4学时