上海交通大学理论力学课程一直是交大坚持优秀教风与学风的一门课程。2003年被评为首批国家级精品课程,是该年度唯一的理论力学国家级精品课程。2013年又被评为首批国家级精品资源共享课。2020年被评为首批国家一流线下课程。作为理论力学绪论部分的现代力学与工程分析2014年已建设成为国家级精品视频公开课。
理论力学课程团队历史悠久,长期以来,形成了严谨的教风,全部教授在一线为本科生上课,以老带新,持续发展是该团队的传统。在几代人的努力下,团队教学效果优良。洪嘉振教授2003年荣获国家教学名师奖。力学基础课程(包括理论力学)教学团队2009年荣获教育部国家级教学成果二等奖,2010年荣获国家级教学团队称号。理论力学教学团队2017年荣获上海交通大学首届教书育人奖(集体奖)一等奖。
理论力学是高等学校工科本科,特别是机械、土木与航空航天等大类专业的一门重要的技术基础课,本课程主要内容包括:数学基础、静力学、刚体平面运动学、刚体系运动学及其计算机辅助分析、矢量动力学基础、刚体动力学、分析力学基础及刚体系动力学及其计算机辅助分析。
本课程以培养学生分析与解决工程问题的能力为核心目标,提出“一个基础、两个支柱与三个培养”的模式。“一个基础”即根据创新人才培养的需要加强理论力学的基本概念与基本理论;“两个支柱”是让学生掌握理论力学问题的经典分析与计算机辅助分析的两种方法;“三个培养”是指通过理论力学的学习,培养学生具备对复杂(包括简单)工程对象建立力学模型的能力,具备对这些力学模型进行静力学、运动学和动力学(包括瞬时与过程)分析的能力,具备利用理论力学的基本概念判断分析结果正确与否的能力。
根据理论力学课程新体系主编的教材在总体上分为三个模块,即数学基础、理论力学基本概念与方法、理论力学问题计算机辅助分析原理与方法。利用自主开发的辅助教学软件《理论力学问题求解器》培养解决工程对象性态分析的能力,实现与国内外大型通用工程分析软件的接轨。
通过理论力学的学习,培养学生具备对复杂(包括简单)工程对象建立力学模型的能力;具备对这些力学模型进行静力学、运动学和动力学(包括瞬时与过程)分析的能力;具备利用理论力学的基本概念判断分析结果正确与否的能力。
第一讲 绪论
1.1绪论(一)
1.1绪论(二)
第二讲 数学基础
2.1 矩阵
2.2 矢量、矢量基与基矢量
2.3 矢量的代数描述
2.4 平面矢量
数学基础
第三讲 静力学:力与力偶
3.1 前言
3.2 力与力系
3.3 力矩
3.4 力偶
讨论题
静力学:力与力偶
第四讲 静力学:力系的简化
4.1 空间一般力系的简化
4.2 力系简化的最简结果
4.3 平行力系的简化
4.4 平面力系的简化
讨论题1
讨论题2
静力学:力系的简化
第五讲 静力学:约束
5.1 常见理想约束及其约束力的简化(一)
5.2 常见理想约束及其约束力的简化(二)
讨论题
第六讲 静力学:力系的平衡
静力学:力系的平衡
6.3 刚体系的平衡(一)
6.4 刚体系的平衡(二)
讨论题
6.1 力系的平衡方程
6.2 单刚体的平衡(一)
第七讲 静力学:摩擦与摩擦力
7.1 滑动摩擦
7.2 带摩擦的平衡问题(一)
7.3 带摩擦的平衡问题(二)
7.4 滚动摩擦
讨论题
静力学测验
第八讲 刚体平面运动学:刚体的位形
8.1 数学基础及前言
8.2 连体基以及刚体位形的描述
8.3 刚体的平面运动
讨论题
刚体平面运动学:刚体的位形
第九讲 刚体平面运动学:刚体的姿态变化与基点的运动
9.1 刚体的姿态变化的描述
9.2 基点的位置、速度与加速度
讨论题
刚体平面运动学:刚体的姿态变化与基点的运动
第十讲 刚体平面运动学:刚体上给定点的运动
10.1 定点的位置与速度
10.2 刚体的速度瞬心
10.3 定点的加速度
第十一讲 刚体平面运动学:相对刚体任意动点的运动
11.1 动点的位置、速度与加速度
11.2 刚体系矢量瞬时分析方法(一)
11.3 刚体系矢量瞬时分析方法(二)
讨论题
运动学测验
第十二讲 刚体系运动学计算机辅助分析:理论基础
12.1 前言
12.2 刚体系的位形描述
12.3 约束方程
12.4 速度、加速度约束方程
第十二讲 刚体系运动学计算机辅助分析:理论基础
第十三讲 刚体系运动学计算机辅助分析:求解器
13.1 计算机辅助分析基础
13.2 理论力学问题求解器概述
13.3 理论力学问题求解器使用
第十四讲 矢量动力学基础:惯量、动量定理
14.1 惯量
14.2 动量
14.3 动量定理
讨论题
矢量动力学基础:惯量、动量定理
第十五讲 矢量动力学基础:动量矩定理
15.1 对定点的动量矩定理
15.2 对动点的动量矩
15.3 对质心的动量矩定理
讨论题
矢量动力学基础:动量矩定理
第十六讲 矢量动力学基础:动能定理
16.1 动能
16.2 力的功和势能
16.3 动能定理
讨论题
矢量动力学基础:动能定理
第十七讲 刚体动力学:刚体的平面运动
17.1 刚体平面运动的动力学条件
17.2 单刚体动力学方程
17.3 刚体系动力学方程
17.4 动力学综合应用
讨论题
刚体动力学:刚体的平面运动
第十八讲 刚体动力学:碰撞
18.1 基本假设、恢复因数
18.2 碰撞动力学方程及应用(一)
18.3 碰撞动力学方程及应用(二)
讨论题
刚体动力学:碰撞
第十九讲 分析力学基础:达朗贝尔原理
19.1 质点系达朗贝尔原理
19.2 平面运动刚体达朗贝尔原理(一)
19.3 平面运动刚体达朗贝尔原理(二)
讨论题
分析力学基础:达朗贝尔原理
第二十讲 分析力学基础:虚位移原理
20.1 虚位移
20.2 虚位移原理及应用
20.3 广义力及质点系平衡的条件
讨论题
分析力学基础:虚位移原理
第二十一讲: 刚体系动力学计算机辅助分析
21.1 刚体系动力学及其计算机辅助分析
21.2 动力学逆问题与理想约束力
21.3 刚体系静平衡分析
21.4 平面机械系统动(静)力学模型的定义
高等数学、线性代数、大学物理
1.洪嘉振、刘铸永、杨长俊,《理论力学》(第4版),高等教育出版社,2015