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1. 课程编号:042203
课程名称:动力学基础
2. 教学对象:
水工、土木、港航、农水、船海、试点等专业本科
3. 先修课程:
高等数学、物理学、工程制图
4. 课程性质、作用和教学目标
动力学基础是一门力学基础课。它是工程力学的基础,又可直接应用于许多实际工程问题。
本课程的任务是使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动的基本规律和分析方法,为学习有关的后继课程打好必要的基础,并为将来学习和掌握新的科学技术创造条件;初步学会利用力学的理论和方法分析、解决一些的工程实际问题。
5. 教学内容基本要求
运动学部分
了解运动和静止的相对性、参考系等概念。
掌握描述点运动的三种方法:矢量法,直角坐标法,自然法。掌握运动方程的建立,点的速度和加速度的矢量表示及计算。了解自然轴系,掌握点的速度和加速度在自然轴系中的表示,切向加速度和法向加速度的表示。
了解刚体的平动及其特征,刚体定轴转动的定义。掌握转动方程,角速度和角加速度的计算,掌握转动刚体内任一点的速度和加速度的计算。了解角速度矢和角加速度矢。刚体内各点速度和加速度的矢量表示,泊桑公式。
了解运动的合成与分解,动参考系与静参考系。掌握相对运动、绝对运动和牵连运动,相对轨迹和绝对轨迹等概念,掌握三者运动中的速度和加速度分析。
熟练掌握点的速度合成定理及应用、牵连运动是平动时的加速度合成定理、牵连运动是转动时的加速度合成定理。科氏加速度及其大小和方向的分析。
掌握刚体平面运动的概念,刚体的平面运动方程的建立。熟练掌握用基点法和瞬心法求平面图形内各点的速度,掌握加速度分析的基点法。
动力学部分
掌握动力学基本定律,惯性和质量,惯性坐标系等基本概念,了解古典力学的适用范围。了解国际单位制和工程单位制。掌握质点运动微分方程的矢量形式、直角坐标形式、自然轴投影形式。了解质点动力学的两类问题及掌握其求解。
熟练掌握动力学普遍定理及其守恒的条件,熟练应用动力学普遍定理求解质点系和刚体系统的动力学问题。具体内容有:
质心运动定理,质心运动守恒条件,质点和质点系的动量,力的冲量。
动量定理。动量守恒条件。冲量方程。流体的动压力。
转动惯量的一般公式。平行轴定理。惯性积和惯性主轴。
质点和质点系的动量矩。质点和质点系的动量矩定理。动量矩守恒条件。定轴转动刚体对转轴的动量矩。定轴转动微分方程。相对于质心的动量矩定理。刚体平面运动微分方程。
力偶和力矩的功。内力和约束力的功。内力功为零的示例。质点、质点系的动能。平动、转动和平面运动刚体的动能。质点、质点系的动能定理。功率、功率方程。势力场的概念。势能、机械能守恒定理。动力学普遍定理的综合应用。
熟练掌握达兰贝尔原理。了解惯性力概念,转动刚体轴承处的动反力,消除动反力的条件,动平衡和静平衡的概念。
熟练掌握虚位移原理。掌握约束的分类和约束方程,虚位移和自由度,理想约束等概念。掌握虚位移原理的应用。动力学普遍方程。
6. 实践性环节的应用、要求
力学创新教学实践,课程小论文等实践活动,成绩作为最后课程成绩的一部分。
7. 多媒体教学手段运用的内容、要求及占用学时:
大部分内容采用计算机多媒体教学手段(90%)。
8. 教材与参考书
教材:武清玺、许庆春、赵引编,《动力学基础》,河海大学出版社
参考书:范钦珊编,工程力学教程Ⅰ,高等教育出版社,1998
9. 考核方式: 考试
教学大纲说明
本课程的重点是力学基本量的物理概念及计算方法,普遍定理的应用,动静法的应用和虚位移原理的概念及应用。难点是普遍定理的综合应用。
作业的要求要注意包括基本概念,基本理论和方法的运用,基本运算能力的锻炼。习题总数不少于80题,其中不少于28题,动力学不少于52题。