力学教学大纲.doc

《力学教学大纲.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《力学教学大纲.doc（11页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、力学教学大纲课程编号：060118 适用专业： 物理学学 时 数： 80 学 分 数： 4 1.课程类别：本课程是物理学专业的专业必修课。2.教学目的：使学生理解物理学的思想和研究问题的方法，培养其独立思考问题的能力和创新能力；使学生理解力与运动之间的关系，掌握力学的基本概念，基本定律和基本原理，能较为灵活地加以运用；使学生把握大学力学知识与中学力学知识的联系，能独立地解决中学物理教学中所遇到的力学问题；为学生进一步学习理论力学和物理学专业的其他课程打下良好的基础。3.学识分配：见下表学时分配表章次教学内容学 时补数学知识6一物理学和力学4二质点运动学10三动量牛顿运动定律动量守恒定律8四动能

2、和势能8五角动量关于对称性6六万有引力定律2七刚体力学12八弹性体的应力和应变2九振动8十波动和声6十一流体力学6十二相对论简介2合计80数学知识 教学时数：6学时重点难点：重点：导数、定积分、矢量运算；难点：定积分、矢量运算教学要求：了解函数和矢量的定义；理解导数、微分、定积分、不定积分的含义，理解矢量概念；掌握导数、定积分和矢量的运算方法。教学内容：微积分初步：函数、导数与微分；不定积分；定积分。矢量：矢量的定义；矢量的加法与减法；矢量的数乘；矢量的正交分解；矢量的标积和矢积；矢量的导数。 第一章物理学和力学教学时数：4学时重点难点：重点：时间、长度的计量；参考系、坐标系和时间坐标轴的选择

3、与建立方法。难点：参考系、坐标系和时间坐标轴的选择与建立方法。教学要求：了解物理学的发展及前沿研究情况，了解物理学在社会生产中的作用和力学在物理学中的地位及研究内容；理解单位制和量纲及数量级的估计、理解时间、长度的计量；掌握参考系，坐标系和时间坐标轴的选择与建立方法。教学内容：（1）发展着的物理学：物理学发展史简介，物理学研究前沿情况介绍。（2）物理学科的特点。（3）时间和长度的计量：时间的计量，长度的计量。（4）单位制和量纲：国际单位制；基本物理量、基本单位；导出量、导出单位；量纲。（5）数量级估计：数量级估计及其意义。（6）参考系、坐标系与时间坐标轴：参考系；三种坐标系；时间、时刻。（7）

4、力学学习物理学的开始：力学在物理学中的地位，力学的研究对象和方法，学习力学的基本方法。第二章质点运动学教学时数： 10学时重点难点：重点：质点的概念；位置矢量、位移、速度、加速度的定义；质点的匀速及匀变速直线运动规律、抛射体运动和圆周运动规律。难点：质点的匀速及匀变速直线运动规律；质点的抛体运动和圆周运动规律的应用。教学要求：了解极坐标系径向速度与横向速度；理解质点、位置矢量、位移、速度、加速度的定义和伽利略变换；掌握质点的运动学方程，质点的匀速及匀变速直线运动规律，质点的抛体运动和圆周运动规律。教学内容：（1）质点的运动学方程：质点运动学的研究内容和方法。（2）描述质点运动的基本物理量：位置

5、矢量、位移、速度、加速度。（3）质点的直线运动：匀速直线运动，匀变速直线运动。（4）质点的平面曲线运动：抛射体运动，圆周运动，一般平面曲线运动。（5）伽利略变换：相对运动，伽利略变换。第三章动量牛顿运动定律动量守恒定律教学时数：8学时重点难点：重点：牛顿第一、二、三定律；动量定理；质心运动定理；动量守恒定律。难点：非惯性系中的动力学问题；牛顿第二定律及动量守恒定律的应用。教学要求：了解牛顿定律建立的历史线索和惯性质量的定义；理解惯性、冲量、动量和质心概念；掌握牛顿运动定律，非惯性系中的惯性力，动量定理和质心运动定理，动量守恒定律。教学内容：（1）牛顿第一定律和惯性参考系：牛顿第一定律，惯性，惯

6、性参考系和非惯性参考系。（2）惯性质量和动量：惯性质量，动量，力，牛顿第二定律，牛顿第三定律。（3）主动力和被动力：重力、弹簧的弹性力、静电场力和洛伦兹力；绳的张力，正压力，摩擦力。（4）牛顿定律的应用：质点的直线运动，质点的曲线运动，质点的平衡。（5）非惯性系中的动力学：常见的两种非惯性参考系，惯性力，惯性离心力，科里奥利力。（6）用冲量表述的动量定理：力的冲量，用冲量表述的的；动量定理（7）质点系的动量定理和质心运动定理：质点系动量定理，质心运动定理，质点系相对于质心的动量。（8）动量守恒定律：质点系动量定律，动量沿某一坐标轴的投影守恒，第四章动能和势能教学时数：8学时重点难点：重点：功、

7、动能和势能的概念，动能定理、功能原理及机械能守恒定律。难点：变力做功，动能定理及机械能守恒定律的应用。教学要求：了解势能曲线，非对心碰撞，质心参考系；理解功、动能和势能的概念，保守力、非保守力；掌握功的计算，动能定理及机械能守恒定律的应用。教学内容：（1）能量另一个守恒量（2）力的元功用线积分表示功：力的元功和功率，利用不同坐标系表示元功，力在有限路径上的功。（3）质点和质点系动能定理：质点的动能定理；质点系内力的功；质点系的动能定理，（4）保守力与非保守力势能：力场；保守力于非保守力；势能；势能是物体相对位置的函数。（5）功能原理和机械能守恒定律：质点系的功能原理；质点系的机械能守恒定律（6

8、）对心碰撞：关于碰撞的基本公式；完全弹性碰撞；完全非弹性碰撞；非完全弹性碰撞。（7）非对心碰撞：二维斜碰。（8）质心参考系的运用粒子的对碰：质心参考系、克尼希定理第五章角动量关于对称性教学时数：6学时重点难点：重点：力对定点及对定轴的力矩、角动量概念，角动量定理和角动量守恒定律。难点：角动量守恒定律的应用。教学要求：了解质点系对质心的角动量定理和角动量守恒定律，了解对称性对称性与守恒律、经典力学的适用范围；理解力矩，角动量的定义；掌握质点系对参考点、对参考轴的角动量定理和角动量守恒定律。教学内容：（1）质点的角动量：质点对定点的角动量；力对一参考点的力矩；质点对参考点的角动量定理和角动量守恒定

9、律；质点对轴的角动量定理和角动量守恒定律。（2）质点系的角动量定理及角动量守恒定律：质点系对参考点的角动量定理及守恒定律；质点系对轴的角动量定理及守恒定律。（3）质点系对质心的角动量定理和守恒定律。（4）对称性对称性与守恒律：关于对称性；守恒律与对称性，（5）经典力学的适用范围：经典力学受质点速率的限制，经典力学受量子现象的限制。第六章万有引力定律教学时数：2学时重点难点：重点：开普勒定律，万有引力定律。难点：万有引力定律教学要求：了解开普勒定律及万有引力定律的建立过程；理解引力质量与惯性质量，引力势能；掌握开普勒定律、万有引力定律教学内容：（1）开普勒定律：行星运动的三大定律。（2）万有引力

10、定律引力质量与惯性质量：万有引力定律；引力质量与惯性质量；引力常量的测量；地球自转对重量的影响；牛顿万有引力定律的适用范围。（3）引力势能：第一、二、三宇宙速度的计算。第七章刚体力学教学时数：12学时重点难点：重点：描述刚体定轴转动的角量，线量与角量的关系；质心运动定理；刚体对定轴的角动量、转动惯量；刚体定轴转动的转动定理、动能定理。难点：转动惯量的理解及计算，刚体定轴转动的转动定理、动能定理的应用。教学要求：了解角速度矢量，刚体平面运动的动力学，自旋与旋进；理解角坐标、角位移、角速度、角加速度、刚体的质心与重心、转动惯量的定义；掌握质心运动定理、转动定理和角动量守恒及机械能守恒定律的应用，刚

11、体的平衡方程。教学内容：（1）刚体运动的描述：刚体的平动；刚体绕固定轴的转动；加速度矢量；刚体的平面运动。（2）刚体的动量和质心运动定理：刚体的质心；刚体的动量与质心运动定理。（3）刚体定轴转动的角动量转动惯量：刚体定轴转动对轴上一点的角动量；刚体对一定轴转动的转动惯量；刚体定轴转动的角动量定理和转动定理；刚体的重心。（4）刚体定轴转动的动能定理：力矩的功；刚体定轴转动的动能定理；刚体的重力势能。（5）刚体平面运动的动力学：刚体平面运动的动力学方程；作用于刚体上的力；刚体平面运动的动能。（6）刚体的平衡：刚体的平衡方程；杆的受力特点。（7）自旋与旋进：常平价回转仪；回转仪的旋进；地球的旋进与章

12、动。第八章弹性体的应力和应变教学时数：2学时重点难点：重点：线应变与正应力、切应变与切应力的概念。难点：长变和剪切形变的胡克定律。教学要求：了解弯曲和扭转；理解线应变、正应力，切应变、切应力，杨氏模量及切变模量；掌握长变和剪切形变的胡克定律。教学内容：（1）弹性体的拉伸和压缩：外力、内力与应力；直杆的线应变；胡克定律；拉伸和压缩的形变势能。（2）弹性体的剪切形变：剪切形变、切应力与切应变；剪切形变的胡克定律。（3）弯曲和扭转：梁的弯曲；杆的扭转。第九章振动教学时数：8学时重点难点：重点：简谐振动的运动学和动力学特征，简谐振动的矢量表示法，简谐振动的能量，同频率同方向和同频率互相垂直的两简谐振动

13、的合成。难点：由初始条件确定振幅和初相位；同频率互相垂直的两简谐振动的合成。教学要求：了解拍现象，李萨如图形，阻尼振动，受迫振动。理解简谐振动的运动学和动力学特征，共振现象。掌握简谐振动的振幅和初相位的确定方法；简谐振动的矢量表示法；同频率同方向和同频率互相垂直的两简谐振动的合成。教学内容：（1）简谐振动的动力学特征。（2）简谐振动的运动学：简谐振动的运动学方程；简谐振动的x-t图线和相轨迹；简谐振动的矢量表示法。（3）简谐振动的能量转换。（4）简谐振动的合成：同方向同频率简谐振动的合成；同方向不同频率简谐振动的合成；相互垂直相同频率简谐振动的合成；互相垂直不同频率简谐振动的合成。（5）阻尼振

14、动。（6）受迫振动：受迫振动的动力学方程；受迫振动的运动特征；位移共振；受迫振动的能量。第十章波动和声教学时数：6学时重点难点：重点：波的基本概念，平面简谐波，波的干涉条件，驻波，多普勒效应。难点：平面简谐波方程，多普勒效应。教学要求：了解波动方程、波速；平均能流密度、声压、声强；弦与空气柱的本征振动。理解波的基本概念，平面简谐波方程的意义，波的干涉条件，驻波，多普勒效应。掌握平面简谐波方程的多种形式。教学内容：（1）波的基本概念：波是振动状态的传播；多种多样的波；平面波与球面波。（2）平面简谐波方程：平面简谐波方程；平面简谐波方程的多种形式。（3）波动方程与波速：波动方程；波速、色散现象。（

15、4）平均能流密度声压与声强：介质中波的能量分布；平均能流密度；声强与声强级；声压、声强和声压的关系；声波的衰减、超声波的优势；波的反射和透射、半波损失。（5）波的叠加和干涉驻波：波的叠加、群速；波的干涉；驻波；弦与空气柱的本征振动。（6）多普勒效应：波源静止而观察者运动；观察者静止而波源运动；观察者和波源在同一直线上运动。第十一章流体力学教学时数：6学时重点难点：重点：理想流体，静止流体内的压强，理想流体的连续性原理和理想流体的伯努利方程。难点：理想流体的伯努利方程的理解及应用。教学要求：了解流体的动量和角动量，黏性流体的运动，固体在流体中受到的阻力。理解理想流体概念、流体运动学的几个基本概念

16、。掌握静止流体内一点的压强计算，理想流体的连续性原理，理想流体的伯努利方程。教学内容：（1）理想流体。（2）静止流体内的压强：静止流体内一点的压强；静止流体内不同空间点的压强分布；相对于非惯性系静止的流体。（3）流体运动学的基本概念：流迹、流线和流管；定常流动；不可压缩流体的连续性方程。（4）伯努利方程（5）流体的动量和角动量：流体的动量；流体的角动量。（6）黏性流体的运动：黏性定律；雷诺数；层流和湍流；泊肃叶公式；不可压缩黏性流体定常流动的功能关系。（7）固体在流体中受到的阻力：黏性阻力、密立根油滴实验；涡旋的产生、压差阻力；机翼的升力。第十二章相对论简介教学时数：2学时重点难点：重点：洛伦

17、兹变换，相对论速度变换。难点：对相对论时空观的理解教学要求：了解：狭义相对论的历史背景，相对论的动量和能量。理解：狭义相对论时空观。掌握：洛伦兹变换，相对论速度变换。教学内容：（1） 狭义相对论的历史背景：麦克斯韦方程建立引起的问题；菲索与迈克耳孙-莫雷实验；关于相对性原理的思考。（2） 洛伦兹变换：狭义相对论的基本假设；洛伦兹变换；洛伦兹变换蕴涵的时空观；尺缩钟慢的实验检验。（3） 相对论速度变换（4） 相对论的动量和能量：相对论的动量；相对论的质能公式；动量-能量关系；动量中心系。附录1.考核：期末闭卷考试与平时考查相结合。平时作业成绩占30%，期末闭卷考试成绩占70%。2.建议教材：普通物理学教程力学第二版，漆安慎、杜婵英编，高等教育出版社出版。3.参考教材：新概念物理教程-力学，赵凯华、罗蔚茵编，高等教育出版社出版