《力学》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称Mechanics 课程代码 PHYS1001 课程性质大类基础课程 授课对象 物理学（师范） 学分4学分 学时 72学时 主讲教师 董裕力 修订日期 2021年6月 指定教材张汉壮.力学（第四版）高等教育出版社，2019. 二、课程目标 (一）总体目标： 通过力学课程的学习，使学生能够系统的掌握力学的基础知识，掌握力学基础的研究方 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。适当的为物理学的 前沿打开窗口，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。 (二)课程目标： 课程目标1：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：为学生后继专业基础课程，例如光学、电磁学、理论力学等课程的 学习及进一步获取有关知识奠定必要的物理基础。 课程目标2：系统的掌握力学的基础知识和研究方法，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，并进一步根据实际的物理运动过程构建模型，解决实际问 题，综合提高学生的科学素养。 课程目标3：回顾力学发展史，了解一门学科发展过程中科学家所做贡献和其展现的科 学精神：介绍物理学的前沿知识，适当引入新中国在工程建设、航天航空等方面取得的一系 列成就，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 的同时培养学生的爱国情怀。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
1 《力学》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称 Mechanics 课程代码 PHYS1001 课程性质 大类基础课程 授课对象 物理学（师范） 学 分 4 学分 学 时 72 学时 主讲教师 董裕力 修订日期 2021 年 6 月 指定教材 张汉壮. 力学（第四版）高等教育出版社, 2019. 二、课程目标 （一）总体目标： 通过力学课程的学习，使学生能够系统的掌握力学的基础知识，掌握力学基础的研究方 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。适当的为物理学的 前沿打开窗口，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。 （二）课程目标： 课程目标 1：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；为学生后继专业基础课程，例如光学、电磁学、理论力学等课程的 学习及进一步获取有关知识奠定必要的物理基础。 课程目标 2：系统的掌握力学的基础知识和研究方法，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，并进一步根据实际的物理运动过程构建模型，解决实际问 题，综合提高学生的科学素养。 课程目标 3：回顾力学发展史，了解一门学科发展过程中科学家所做贡献和其展现的科 学精神；介绍物理学的前沿知识，适当引入新中国在工程建设、航天航空等方面取得的一系 列成就，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 的同时培养学生的爱国情怀。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
(三)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求（及对应关系说明 第0章绪论 第一章质点运动学 第二章惯性系下质点动力学 第三章非损性系下质点动力学 系统堂根力学的基神知识，蝶据于 3-1理 第四章动量定理与动量守恒定律 解物理 学基础的研究方法。理解物 课程目标】 第五章功能原理与机械能守恒定律 像，理解力与运动之间的关系，理 知识体 第六章角动量定现与角动量恒定律 解力学的基本概念、基本定律和基 本原理。 第七章刚体 本思想 第八章流体 与方法 第九章拒动 3-2堂 第十章被动 挥物理 第0章绪论 内容的 第一章质点运动学 基本知 第二章惯性系下质点动力学 识、基 本原理 第三章非惯性系下质点动力学 与技能 掌握力学的基础知识和研究方法， 第四章动量定理与动量守恒定律 根据实际的物理问题，构建正确的 课程目标2 第五章功能原理与机械能守恒定律 41了 物理模型， 并通过掌握 的数学工具 第六章角动量定理与角动量守恒定律 解中号 解决物理问题，培养学生良好的科 生物理 学素养。 第七章刚体 学习的 第八章流休 认知特 第九章振动 点。学 第十章被动 握物玛 教学的 基本理 论和 力学是一门经典的学科，课程中知 初、高 第四章动量定理与动量守恒定律 识点的关联较为紧密，而通过科学 中物理 史的引入，可以更生动的把知识点 课程目标3第七章刚体 课程核 融入其中。并适当介绍与本课程相 第九章振动 关的前沿问题，激发学生对新知识、 新现象的好奇，培养学生的创新性 能力
2 （三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表 1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求（及对应关系说明） 课程目标 1 第 O 章 绪论 第一章 质点运动学 第二章 惯性系下质点动力学 第三章 非惯性系下质点动力学 第四章 动量定理与动量守恒定律 第五章 功能原理与机械能守恒定律 第六章 角动量定理与角动量守恒定律 第七章 刚体 第八章 流体 第九章 振动 第十章 波动 3-1 理 解物理 知识体 系、基 本思想 与方法 3-2 掌 握物理 内容的 基本知 识、基 本原理 与技能 4-1 了 解中学 生物理 学习的 认知特 点。掌 握物理 教学的 基本理 论和 初、高 中物理 课程标 准 系统掌握力学的基础知识，掌握力 学基础的研究方法。理解物理图 像，理解力与运动之间的关系，理 解力学的基本概念、基本定律和基 本原理。 课程目标 2 第 O 章 绪论 第一章 质点运动学 第二章 惯性系下质点动力学 第三章 非惯性系下质点动力学 第四章 动量定理与动量守恒定律 第五章 功能原理与机械能守恒定律 第六章 角动量定理与角动量守恒定律 第七章 刚体 第八章 流体 第九章 振动 第十章 波动 掌握力学的基础知识和研究方法， 根据实际的物理问题，构建正确的 物理模型，并通过掌握的数学工具 解决物理问题，培养学生良好的科 学素养。 课程目标 3 第四章 动量定理与动量守恒定律 第七章 刚体 第九章 振动 力学是一门经典的学科，课程中知 识点的关联较为紧密，而通过科学 史的引入，可以更生动的把知识点 融入其中。并适当介绍与本课程相 关的前沿问题，激发学生对新知识、 新现象的好奇，培养学生的创新性 能力
三、课程教学内容 教学内容体系： 「运动学 动力学☐ 学 功能原理与机械能 角动量 体 振动 近代时空 义相对论 第0章绪论 1.教学目标 了解经典物理学与现代物理学、微观世界、宇宙的早期演化、非线性系统的复杂行为， 了解物理学的实验基础、理想模型、物理学理论、物理学与技术、经济之间关系。了解力学 的发展及其在物理学中的位置。掌握物理学中的单位制、量纲、参考系、坐标系等基本概念。 2.教学重难点 极坐标系、自然坐标系的计算 3.教学内容 物理学史，力学发展史的介绍，力学与各个学科之间的联系。掌握单位制、量纲等基本 概念，熟练掌握几种坐标系的计算方法。复习微积分中求导、积分等数学方法 思考题： s1.掌握时间与空间的计量是什么？什么是单位制与量纲？如何数量级估计？什么是参 考系、坐标系的基本概念？ 2.如何认识物理学的建立、发展，物理学和其他学科杂交产生的交叉科学，物理学与技 术的关系以及物理学科特点？ s3.怎样建立勤于思考，悟物穷理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？ 4.教学方法
3 三、课程教学内容 教学内容体系： 第 O 章 绪论 1. 教学目标 了解经典物理学与现代物理学、微观世界、宇宙的早期演化、非线性系统的复杂行为。 了解物理学的实验基础、理想模型、物理学理论、物理学与技术、经济之间关系。了解力学 的发展及其在物理学中的位置。掌握物理学中的单位制、量纲、参考系、坐标系等基本概念。 2. 教学重难点 极坐标系、自然坐标系的计算 3. 教学内容 物理学史，力学发展史的介绍，力学与各个学科之间的联系。掌握单位制、量纲等基本 概念，熟练掌握几种坐标系的计算方法。复习微积分中求导、积分等数学方法。 思考题： s1.掌握时间与空间的计量是什么？什么是单位制与量纲？如何数量级估计？什么是参 考系、坐标系的基本概念？ s2.如何认识物理学的建立、发展，物理学和其他学科杂交产生的交叉科学，物理学与技 术的关系以及物理学科特点？ s3.怎样建立勤于思考，悟物穷理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？ 4. 教学方法
教师讲授，师生讨论等 5.教学评价 课后相应习题、补充习题 第一章质点运动学 1.教学目标 掌握矢量、位移、速度和加速度等概念，掌握质点运动方程的确定方法，熟练掌握由运 动学方程求速度、加速度。掌握质点在自然坐标系中的加速度的计算。理解在平面极坐标系 中描述质点运动，理解伽利略变换。 2教学重难点 求导、积分等数学工具引入到速度、加速度、位移的计算。自然坐标系中切向和法向加 速度的计算。 3.教学内容 3.1质点的运动学方程 质点的位置矢量，运动学方程，轨迹方程，位移 3.2瞬时速度矢量与瞬时加速度矢量 平均速度，瞬时速度，平均加速度，辉时加速度 3.3质点直线运动一一从坐标到速度和加速度 运动学方程，速度，加速度，匀速和匀变速直线运动，字宙的大小和年龄的估计 3.4质点直线运动一一从加速度到速度和坐标 根据质点的速度和初始条件确定其运动学方程，根据质点的加速度和初始条件确定其速 度、运动学方程 3.5平面直角坐标系抛体运动 平面直角坐标系，抛体运动，用矢量讨论抛体运动 3.6自然坐标切向和法向加速度 自然坐标，速度，法向加速度，切向加速度 3.7极坐标系径向速度与横向速度 极坐标系，径向速度，横向速度 3.8伽利略变换 伽利略变换，伽利略变换蕴含的时空观，伽利略速度变换关系
4 教师讲授，师生讨论等 5.教学评价 课后相应习题、补充习题 第一章 质点运动学 1. 教学目标 掌握矢量、位移、速度和加速度等概念，掌握质点运动方程的确定方法，熟练掌握由运 动学方程求速度、加速度。掌握质点在自然坐标系中的加速度的计算。理解在平面极坐标系 中描述质点运动，理解伽利略变换。 2. 教学重难点 求导、积分等数学工具引入到速度、加速度、位移的计算。自然坐标系中切向和法向加 速度的计算。 3. 教学内容 3.1 质点的运动学方程 质点的位置矢量，运动学方程，轨迹方程，位移 3.2 瞬时速度矢量与瞬时加速度矢量 平均速度，瞬时速度，平均加速度，瞬时加速度 3.3 质点直线运动——从坐标到速度和加速度 运动学方程，速度，加速度，匀速和匀变速直线运动，宇宙的大小和年龄的估计 3.4 质点直线运动——从加速度到速度和坐标 根据质点的速度和初始条件确定其运动学方程，根据质点的加速度和初始条件确定其速 度、运动学方程 3.5 平面直角坐标系 抛体运动 平面直角坐标系，抛体运动，用矢量讨论抛体运动 3.6 自然坐标 切向和法向加速度 自然坐标，速度，法向加速度，切向加速度 3.7 极坐标系 径向速度与横向速度 极坐标系，径向速度，横向速度 3.8 伽利略变换 伽利略变换，伽利略变换蕴含的时空观，伽利略速度变换关系
思考题： s1什么是位置矢量、位移、速度和加速度等概念？ $2.什么是质点运动方程和轨道方程的确定方法？速度、加速度在直角坐标系和自然坐 标系中的分量的形式是什么？如何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？如何用坐标的方法分析抛体运动以及质点在自然坐标系中的切向加速度和法向加速 度的计算？ $3.如何理解由平均速度和平均加速度取极限建立解时速度和瞬时加速度这种精确描述 运动的方法？如何理解在平面极坐标系中描述质点运动？如何理解伽利略变换？如何理解 伽利略变换法描写相对运动？如何了解伽利略变换及其所蕴含的时空观？ 4.教学方法 教师讲授，师生讨论等 5.教学评价 课后相应习题、补充习题 第二章惯性系下质点动力学 1.教学目标 掌握质点、质点系的牛顿三定律及适用条件，能正确运用牛顿定律分析力学问愿：掌握 几种常见力的特点。 2.教学重难点 牛顿第二定律的普适公式，万有引力定律的得到，牛顿定律的应用。 3.教学内容 3.】牛顿三定律和惯性参考系 牛顿三定律，惯性运动，惯性参考系 3.2惯性质量 惯性质量的定义 33主动力和被动力 重力和重量，弹簧弹性力，静电场力，洛伦兹力：绳内张力，支承面的支撑力，摩擦力 3.4万有引力定律 开普粉三定律，万有引力定律的建立 3.5牛顿运动定律的应用
5 思考题： s1.什么是位置矢量、位移、速度和加速度等概念？ s2.什么是质点运动方程和轨道方程的确定方法？速度、加速度在直角坐标系和自然坐 标系中的分量的形式是什么？如何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？如何用坐标的方法分析抛体运动以及质点在自然坐标系中的切向加速度和法向加速 度的计算？ s3.如何理解由平均速度和平均加速度取极限建立瞬时速度和瞬时加速度这种精确描述 运动的方法？如何理解在平面极坐标系中描述质点运动？如何理解伽利略变换？如何理解 伽利略变换法描写相对运动？如何了解伽利略变换及其所蕴含的时空观？ 4. 教学方法 教师讲授，师生讨论等 5.教学评价 课后相应习题、补充习题 第二章 惯性系下质点动力学 1. 教学目标 掌握质点、质点系的牛顿三定律及适用条件，能正确运用牛顿定律分析力学问题；掌握 几种常见力的特点。 2. 教学重难点 牛顿第二定律的普适公式，万有引力定律的得到，牛顿定律的应用。 3. 教学内容 3.1 牛顿三定律和惯性参考系 牛顿三定律，惯性运动，惯性参考系 3.2 惯性质量 惯性质量的定义 3.3 主动力和被动力 重力和重量，弹簧弹性力，静电场力，洛伦兹力；绳内张力，支承面的支撑力，摩擦力 3.4 万有引力定律 开普勒三定律，万有引力定律的建立 3.5 牛顿运动定律的应用