一、课程阶性质和任务
本课程是物理系本科的基础理论课,也是学生第一次用高等数学方法处理物理问题的一门理论物理课程。就现行的课程体制而言,理论力学可以说是普通物理力学部分的延续和提高,二者既有联系又有分工。所以,讲授时对于质点力学部分要特出数学处理方法;对于刚体力学和分析力学部分要着重原理。通过学习,学生不但应该对宏观机械运动的基本概念和基本规律有系统的了解,而且应能掌握处理力学问题的一般方法,培养解决一般物理问题所必需的抽象思维能力。
二、课程的基本要求
1.学会处理质点运动学的数学方法,能合理的选择坐标系;
2.掌握质点动力学的微分方程,具备将物理问题“翻译”成数学式子的能力;
3.掌握质点组力学的基本定理以及对质心的相应定理;
4.学会刚体力学的基本理论;
5.掌握分析力学的理论,了解力学变分原理的方法。
三、课程内容和教学要求
(一)质点力学:
1.教学内容
(1)运动的描述方法:参照系和坐标系,质点运动学方程;
(2)运动学参量,曲线坐标系和自然坐标系中的速度,加速度;
(3)牛顿运动定律,运动的相对性原理;
(4)质点动力学微分方程;
(5)平动参照系,非惯性系动力学,惯性力;
(6)动量定理,动量矩定理;
(7)动能定理,机械能,保守力和势能;
(8)有心力,比耐公式,平方反比力——*行星的轨道运动。
2.教学要求
学会处理质点运动学的数学方法,能合理的选择坐标系。掌握建立和求解质点动力学微分方程的方法,具备“分析问题,建立坐标,隔离物体,运动方程”这样的解题四步诀。掌握动量定理,动量矩定理,动能定理,机械能,保守力和势能等重要概念。具备处理有心力场力学问题的能力。
(二)质点组动力学:
1.教学内容
(1)质点组的内力和外力,质心;
(2)动量定理,质心运动定理,动量守恒定律;
(3)动量矩定理,动量矩守恒定律以及对质心的相应定理;
(4)动能定理,机械能守恒定律,科尼希定理,对质心的动能定理;
(5)两体问题,折合质量;
(6)变质量物体的运动。
2.教学要求
掌握质点组力学的基本定理以及对质心的质心的相应定理;明确质心在质点组力学中的地位以及动量定理,动量矩定理在质点组力学中的重要性,具备应用这些理论求解力学问题的能力。
(三)刚体力学:
1.教学内容
(1)描述刚体运动的独立变量,欧拉角,刚体运动的分类;
(2)角速度矢量;
(3)力系简化,刚体运动的微分方程,刚体平衡方程;
(4)刚体的动能,动量矩;转动惯量,惯量张量,惯量主轴;
(5)刚体的平动,定轴转动;
(6)刚体的平面平行运动,转动瞬心,空间极迹,本体极迹;
(7)定点转动,转动瞬轴,*空间极面,*本体极面,欧拉运动学方程和*动力学方程。
2.教学要求
学会描述刚体运动的独立交量,欧拉角。掌握力系简化的基本方法。掌握刚体运动的微分方程,刚体平衡方程以及相应的解题能力。掌握转动惯量,惯量张量,惯量主轴的概念和计算。
以刚体的平面平行运动为重点,掌握刚体作为一种特殊的质点组的处理方法。掌握刚体运动的活动坐标系的运用技巧,具备熟练的解题能力。
(四)转动参照系:
1.教学内容
(1)平面转动参照系及其非惯性系动力学;
(2)空间转动参照系及其非惯性系动力学;
(3)地球自转的影响,惯性离心力,科利奥利力。
2.教学要求 了解刚体运动的活动坐标系和非惯性参照系的区别。掌握转动参照系中的运动学和动力学理论。明确地球作为转动参照系引起的现象。 (五)分析力学: 1.教学内容 (1)约束的分类,广义坐标; (2)虚功原理; (3)达朗伯原理,广义力,拉格朗日方程及其应用; (4)保守力系的拉格朗日方程,拉格朗日函数,能量积分和循环积分; (5)哈密顿函数,哈密顿正则方程,正则变量;能量积分和循环积分; (6)*泊松刮号,用泊松刮号表示的哈密顿正则方程; (7)*力学的变分原理。 2.教学要求 明确约束的分类,广义坐标,广义力的概念,掌握解决平衡问题的虚功原理,掌握拉格朗日方程,能熟练地用这个方法解决物理问题。掌握哈密顿函数,哈密顿正则方程,正则变量等概念,为今后的理论物理课程打下基础。 四、课时分配和大纲实施说明 本课程共72学时.对于加*的内容,可按教学的实际情况仅作简单介绍或略去,所以在课时分配中未作安排。课时分配如下:
|
|