理论力学说课

《理论力学》说课物理与机电工程学院内容提要一、课程简介（设置分析）二、课程设计的理念与思路三、课程内容分析四、学生分析五、课程组织与实施六、课程评价方式一、课程简介课程性质1研究对象2教材分析3教学目标41、理论力学的研究内容理论力学是机制专业的基础理论课，也是学生第一次用高等数学的方法处理物理问题的一门理论物理课程。也可以看成是普通物理力学部分的延续和提高。其主要任务是归纳机械运动所遵循的基本规律以及作用在它上面的某些力的性质。一、课程简介理论力学：是研究物体机械运动一般规律的一门学科。研究对象1.理论力学是一门理论性较强的技术基础课政治专业课技术基础课基础课外语二、理论力学的任务及其研究内容2.理论力学是很多专业课程的重要基础例如：材料力学、机械原理、机械零件、结构力学、弹性力学、流体力学、机械振动等一系列后续课程的重要基础。静力学：运动学：动力学：研究物体在力系作用下的平衡规律，同时也研究力的一般性质和力系的简化方法等。研究物体运动的几何性质，而不研究引起物体运动的原因。研究受力物体的运动变化与作用力之间的关系。3.理论力学的研究内容1.解决工程技术中的实际问题综合运用高中及大学学过的数学及力学知识，解决工程技术中的实际问题，培养学以致用的能力，理论与实践相结合。2.为学习后续专业课打下理论基础3.培养将实物模型转化为力学模型处理的能力4.培养辩证唯物主义世界观，树立正确的逻辑思维方法，提高分析问题解决问题的能力TIPS：力学模型的简化中，强调忽略次要矛盾，抓主要矛盾，用于指导实际工作。该门课程十分有必要4.理论力学的能力培养1、教学目标•知识目标掌握理论力学的基本概念、基本理论和基本方法，为后继理论物理的学习奠定基础。•能力目标：具备将工程问题转化为力学模型的能力。训练学生分析问题、归纳问题的能力，学会用数学分析的方法解决所遇到的力学实际问题，从而培养学生的抽象与逻辑思维能力。结合我校应用人才培养定位二、课程设计的理论与思路2、目标实现•课程设计1.整门课程宏观把握，课时分配合理，静力学、运动学及动力学分配合理，章节内容合理，衔接性强。2.做好每一堂课的教学设计。教学设计中突出强调与工程实际结合，注重应用能力培养。2、有效组织1.整门课程宏观把握，课时分配合理，静力学、运动学及动力学分配合理，章节内容合理，衔接性强。2.做好每一堂课的教学设计。教学设计中突出强调与工程实际结合，注重应用能力培养。4、目标评价1.课堂考核。结合实际工程案例，在不给予提示情况下，观察学生对力学概念的理解，以及将实物模型的问题转化为力学问题分析的能力2.章节考核。章节结束时，布置一个工程实例，回去查资料如何解决探索式问题，如摩擦章节。3.课程实践能力考核课程结束时，布置一个发散式的工程实例，让学生以小组为单位提出解决方案，进行能力观察2、研究对象宏观物体机械运动所遵循的基本规律，用以解决多自由度力学体系（有限自由度体系）中相关模型的运动问题。质点力学—质点；质点组力学—质点组；刚体力学—刚体；转动参考系—动刚体；分析力学—理想约束的完整系。二、课程内容课程板块1课程关联3学时分配21、课程板块二、课程内容分析理论力学静力学（36）运动学（20）动力学（16）Tips：结合工程实际应用情况，对内容调整，静力学为基本，动力学太难，仅对需要掌握内容作详细介绍。给合能力培养目标，按学科逻辑设置好每一堂课，再处理总学时。课程设计样式2、学时分配序号内容课时数第一章质点力学18第二章质点组力学10第三章刚体力学18第四章第五章转动参考系10第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十四章分析力学12教材内容删减与调整二、课程内容3、课程关联受力分析、力系简化静力学运动学运动的几何性质动力学运动与作用力建立各种力系的平衡条件刚体的静力学与运动学的结合点点、刚体运动的规律分析3、教材分析•教材：赫桐生编《理论力学》。在这本书中，突出了机械系统相关的力学概念、力学理论的阐述，与实际联系紧密，加强了分析问题、解决问题的方法，并对与力学理论有关的物理学上的新成就做了一些简要的介绍，拓宽了学生的知识面。•参考书：哈尔滨工业大学理论考研室，理论力学，高等教育出版社，2002一、课程简介理论力学包括静力学、运动学和运动学三部分。1．通过静力学的学习，应使学生达到下列基本要求：熟悉各种常见约束的性质，对简单的物体系统能熟练地选取分离体，并画出受力图。对力、力矩和力偶矩等基本概念和性质有清楚的理解并能熟练地计算力的投影和力矩。掌握各类平面力系的简化方法和简化结果，能正确计算平面一般力系的主矢和主矩。能熟练地应用平面力系平衡条件求解单个物体和物体系统的平衡问题，并掌握用节点法和截面法求简单桁架的内力。能理解滑动摩擦的概念和摩擦力的特征，掌握摩擦角和自锁条件等概念，能求解考虑滑动摩擦时简单物体系统的平衡问题，了解滚阻的概念。掌握空间力系的简化结果及其平衡方程式的应用。能计算各种几何形状的物体（包括组合形体）的重心。2．通过运动学的学习，应使学生达到下列基本要求：掌握描述点的运动的矢量法，直角坐标法和自然法，能建立点作平面曲线运动时的运动方程，能求点的运动规律，并能熟练地求解与点的速度和加速度有关的问题。熟悉刚体平动和定轴转动的特征。能熟练地求解与定轴转动刚体的角速度以及刚体内各点的速度和加速度有关的问题。会求传动比，了解角速度、角加速度的矢量表示法。掌握运动合成和分解的基本概念和方法。熟练应用点的速度合成定理求解有关速度问题，能应用牵连运动为平动和定轴转动时，点的加速度合成定理求解有关加速度问题，了解科氏加速度的概念。熟悉刚体平面运动的特征。能熟练运用基点法、瞬心法和速度投影定理对常见的平面机构进行速度分析，并能应用基点法求解有关加速度问题。3．通过动力学的学习，应使学生达到下列基本要求：会建立质点运动微分方程，能运用运动微分方程的两类较简单的实际问题进行分析。能清楚理解和熟练计算动力学中各基本物理量（动量、动量矩、动能、冲量、功、势能等），掌握动力学普遍定理（动量、动量矩、动能定理及相应的守恒定律），能运用这些定理求解有关的动力学问题。会计算简单形体的转动惯量，熟练掌握刚体定轴转动微分方程求解定轴转动刚体的动力学问题。理解惯性力的概念，掌握刚体作平动以及定轴转动和平面运动时的惯性力系的简化结果。能熟练运用达朗伯原理（动静法）求解刚体作平动、对称刚体作定轴转动及平面运动的动力学问题。了解静平衡的概念。一、课程核心内容三、课程实施学情分析1教学方法2教学手段3课程评价41.学情分析学生对力学中基本概念的理解有一定基础。学生对本课程教学必须用的数理知识储备不够，很多学生甚至没有真正建立微积分的概念，更谈不上用这些知识去分析问题和解决问题。多数学生不能将物理知识与数学方法有机的结合。综上所述，若不能及时解决这些问题，学生会无所适从，从而会产生厌学情绪。三、课程实施2.教学方法本课程在教学中，根据课程内容和学生特点，尽量采取灵活多样的教学方法，以体现“学生为中心，教师为主导”的教学理念。主要实施的方法有：讲授法、举例法、引导发现法。三、课程组织与实施•讲授法：可以使学生系统的掌握所学知识。•举例法和引导发现法：可以指导学生掌握自学方法,研究性学习,协作学习,创造性学习,让学生成为学习的主体,培养终身学习的习惯。启迪学生思维的创造性和灵活性，培养学生举一反三的能力，可以提高学生的学习积极性和主动性，增强学习兴趣。举例（有心力-行星的运动；变质量物体的运动-火箭的运动），引导发现（科氏力对地球表面运动物体的影响）。三、课程实施3.教学手段•采用以讲授为主、多媒体辅助的教学手段，充分发挥“理论力学”PPT课件的作用。激发学生的学习兴趣，提高学生学习的积极性。•多采用比较法，对结构相似的定理、定义与公式进行综合归纳，列出表格，对比相似点与差异点，以加深学生对于概念的理解与记忆。•充分发挥计算机的模拟功能，让学生能够直观地观察一些有实际意义的力学现象。三、课程实施4、课程评价对学生进行形成性的考核测试，考核项目包括学生在学习过程中平时表现（即平时成绩）以及期末考试成绩。具体为：•平时成绩20分：出勤成绩、课堂表现、作业情况•期中成绩20分：以1-3章为第一阶段学习内容。粗略掌握学生对本课程的理解与适应情况。•期末成绩60分：考察学生对全课程基本概念和基本理论知识的掌握程度及应用能力，偏重5-4章。三、课程实施四、课程详略安排教学内容设计1重、难点分析2题目类型分析3章节目的要求4四、课程详略安排1、教学内容设计（第一章）质点力学质点运动学质点动力学质点的三大定理及守恒律有心运动问题1、教学内容设计（第二章）四、课程详略安排质点组力学质点组的动量定理及其守恒律质点组的动量矩定理及其守恒律质点组的动能定理、机械能守恒定律•碰撞问题•两体问题•变质量物体的运动1、教学内容设计（第三章）四、课程详略安排刚体力学刚体定轴转动定轴转动运动学定轴转动动力学刚体的平面平行运动平面平行运动运动学平面平行运动动力学刚体的定点转动定点转动运动学定点转动运动学2、重、难点分析第一章：重点1、速度、加速度在三个坐标系中的分量式2、质点的运动微分方程3、有心运动的运动方程及其应用第一章：难点1、加速度在自然坐标系中的分解2、非自由质点的运动微分方程3、有心运动的应用四、课程详略安排2、重、难点分析第二章：重点1、质点组的三大定理及其守恒律2、质点组的碰撞问题3、变质量物体的运动第二章：难点1、质心及质心运动定理2、两体问题3、与相对运动有关的运动问题四、课程详略安排五、改革思路教学观念改革：改变传统的学科本位课程观，朝多元整合型方向发展，形成一种多元整合的课程体系。教学模式改变：变灌输式教学为学、练结合。教材建设改革：加大分析力学比例，或直接从分析力学入手，推导普物力学中的相关规律。教学手段改革：尽可能多的采取多媒体的教学手段，较为直观的动态模拟一些力学过程。3、题目类型分析四、课程详略安排4、课程目的要求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；掌握质点组力学的基本定理以及对质心的相应定理；学会刚体力学的基本理论；掌握分析力学的理论，了解力学变分原理的方法四、课程详略安排