《力学》课程教学大纲.

《力学》课程教学大纲

课程编号：学时：72 学分： 4

开课学期：第1学期课程性质：基础课

开课专业：物理（本科）

执笔人：徐月明编写日期：04年9月

一、课程的性质和任务

《力学》是物理本科专业学生一门重要的基础必修课，在教学培养计划中列为基础主干课程。本课程的任务是使学生掌握物理学（特别是力学）的研究问题的思路和方法，培养其独立分析和解决问题的能力；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。

二、教学基本要求

通过《力学》课程的学习，学生应达到以下基本要求：

1、了解物理学的研究问题的思路和方法，培养其独立分析和解决问题的能力；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。

2、系统的掌握力学的基础知识，而且使学生学到力学基础的研究方法；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。

3、适当的为物理学的前沿打开窗口和安装接口，开阔学生的眼界、启迪并激发学生的探索和创新精神，更深层次地提升其科学素质。使学生了解人类文明发展的现状是人才素质培养的一个重要方面。

4、在保证力学课程体系完备的前提下，注意与数学、电磁学、光学及相关课程的衔接与配合。

5、使学生掌握科学的学习方法，真正达到从学会到会学。

三、课程内容与学时分配

第一章物理学与力学（4）学时

1、了解物理学发展概况，物理学科的特点。

2、理解物理测量基本量：时间、长度的计量标准的建立和发展。

3、掌握单位制和量纲分析法和数量级估计分析

4、了解力学的发展概况、内容、任务；建立勤于思考、勇于探究的科学态度和学习方法以及它在物理学及整个科学发展过程中所起的作用。

第二章质点运动学（6）学时

1、掌握参考系、坐标系的基本概念。

2、掌握运动学方程；速度、加速度；质点直线运动、抛体运动、圆周运动的基本概念；自然坐标系和极坐标系的表达方式；伽利略变换等。

3、理解参照系、坐标系、质点的概念；理解质点的位置矢量、速度、加速度的概念；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。

4、熟练掌握由运动学方程求速度、加速度和由速度、加速度求运动学方程的方法。

5、了解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；把握相对运动的相对性。重点、难点：重点：质点运动规律的描述。难点：运动方程和运动量间的关系。

第三章动量定理及动量守恒定律（6）学时

1、掌握牛顿三定律及适用条件，掌握运用微积分方法求解一维变力作用下质点的动力学问题；

2、了解惯性参照系中力学的相对性原理和伽利略变换的有关内容。

3、了解非惯性参照系的概念，理解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离心力的求法。了解科里奥利力。

4、理解质点的动量、质点组的动量、冲量的概念；掌握质点的动量定理，质点系的动量定理；掌握质点系的动量定理和动量守恒定律。

5、了解火箭的运动。

重点、难点：重点：质点动力学规律的描述；动量守恒定律难点：动力学方程和运动量间的关系。

第四章动能和势能（6）学时

1、掌握力做功的概念，计算变力的功；掌握保守力做功的特点及势能的概念；

2、理解质点和质点系的动能定理，掌握动能定理的应用。

3、理解保守力与势能的概念，掌握重力势能、弹簧的弹性势能、计算重力、弹性力、万有引力的功及系统的势能。

4、掌握功能原理及机械守恒定律。

5、掌握对心碰撞和非对心碰撞。掌握完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞的基本概念、碰撞问题的实际应用。

6、了解质心系的应用：粒子的对撞（粒子物理学）。

重点、难点：重点：动能；功能原理及机械能守恒定律难点：保守力做功的特点及势能。

第五章角动量（3）学时

1、掌握质点角动量、力矩的概念

2、掌握质点或质点系角动量定理和角动量守恒定律。

3、了解对称性、因果关系、保守系与时间反演不变性。

重点、难点：质点系运动角动量和角动量守恒定律。

第六章万有引力定律（5）学时

1、理解并掌握开普勒的行星运动三定律。

2、掌握万有引力定律及其适用范围。

3、理解引力质量和惯性质量。

4、理解并掌握引力势能；三种宇宙速度。

5、了解潮汐中的引潮力。

重点、难点：重点：万有引力定律难点：引力质量和惯性质量；引力势能

第七章刚体力学（7）学时

1、理解刚体运动的描述，掌握角加速度与线加速度之间的关系。

2、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。

3、掌握刚体定轴转动的运动规律，掌握刚体定轴转动的动能定理。理解刚体对固定转轴的角动定理及角动量守恒定律，质点和定轴转动的刚体组成的物体系对轴的角动量定理及角动量守恒定律，定轴转动的刚体对转轴上一点的角动量之间的关系。

4、理解平面平行运动是平动与转动的合成，掌握平面平行运动的基本的动力学方程，熟练掌握刚体的二维平动与圆柱体的无滑滚动。

5、了解平面力系下刚体的平衡方程及其应用；

6、了解自转与旋进和章动。

重点、难点：重点：角动量和角动量定理；定轴转动规律。难点：角动量定理及角动量守恒定律；转动规律的分析和计算；对称性与守恒律。

第八章弹性体的应力和应变（3）学时

1、理解弹性体的拉伸和压缩形变，胡克定律，弹性体的拉伸和压缩的形变势能；

2、理解弹性体的剪切形变，了解剪切形变的胡克定律；

3、了解弯曲与扭转

重点、难点：胡克定律和形变势能

第九章振动（5）学时

1、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、掌握简谐振动的运动学及动力学方程的基本特征，能建立一维简谐振动的微分方程能根据给定的初始条件写出一维简谐振动的掌握简谐振动的运动方程。

3、熟练掌握简谐振动的微分方程及周期、频率、圆频率、相位、初位相的概念，理解简谐振动的x--t图。

4、掌握用解析法、图形法及旋转矢量法解物体简谐振动运动状态的方法。

5、掌握同方向、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。

6、理解阻尼振动的动力学方程及三种运动状态；了解受迫振动、共振的概念。

重点、难点：重点：简谐振动的特征、合成规律；难点：相位及相位差；

第十章波动和声（5）学时

1、理解机械波产生的条件及机理。掌握建立平面简谐波方程的方法，以及波动方程的物理意义。理解波、横波、纵波的概念。

2、掌握平面简谐波的波动方程，波动方程与其振动图线、波形图线之间的关系；

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、了解波的能量传播特征；了解波的群速和相速、能量、能流、能流密度等概念。

4、理解波的相干条件及相干叠加后振幅加强减弱的相位差及波程差的条件；理解驻波及其形成条件；理解弦与空气柱的本征振动。

5、理解多普勒效应及其产生的原因。

重点、难点：重点：平面简谐波方程、波的相干条件及相干叠加规律难点：建立平面简谐波方程的方法、相干叠加振幅加或强减的条件。