工科與理科專(zhuān)業(yè)理論力學(xué)課程設(shè)置比較

1、工科與理科專(zhuān)業(yè)理論力學(xué)課程設(shè)置比較1. 問(wèn)題的提出 理論力學(xué)課程是理工科學(xué)生進(jìn)入大學(xué) 后都將學(xué)習(xí)的必修課程。 在教學(xué)實(shí)踐中， 我們發(fā)現(xiàn)不少學(xué)生簡(jiǎn)單 認(rèn)為理論力學(xué)僅是物理學(xué)的一部分， 其課程內(nèi)容就是高中物理課 程的加深和拓展； 還有一些學(xué)生認(rèn)為理科和工科學(xué)生所學(xué)的理論 力學(xué)課程內(nèi)容相同， 因此在學(xué)習(xí)理論力學(xué)過(guò)程中思維方法容易停 留在高中階段，而導(dǎo)致學(xué)習(xí)理論性較強(qiáng)的部分知識(shí)時(shí)理解力較 差，學(xué)習(xí)困難較大。 本文針對(duì)現(xiàn)階段對(duì)理論力學(xué)存在的一些認(rèn)識(shí) 誤區(qū)進(jìn)行分析， 對(duì)工科和理科專(zhuān)業(yè)的理論力學(xué)課程性質(zhì)、 教學(xué)要 求、內(nèi)容設(shè)置等方面進(jìn)行比較。2. 理科和工科專(zhuān)業(yè)理論力學(xué)課程性質(zhì)及課程特點(diǎn)的比較 工科專(zhuān)業(yè)的學(xué)

2、生所學(xué)習(xí)的理論力學(xué)是三大力學(xué)課程 （理論力 學(xué)、材料力學(xué)、 結(jié)構(gòu)力學(xué)） 中的一門(mén)基礎(chǔ)課程， 它是 A 類(lèi)（航空、 航天、機(jī)械、土建類(lèi)）工科學(xué)生必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程，是一門(mén)具 有完整體系并持續(xù)發(fā)展著的獨(dú)立的學(xué)科。 它不僅是材料力學(xué)、 結(jié) 構(gòu)力學(xué)的理論基礎(chǔ)，也是許多工科專(zhuān)業(yè)課程，如機(jī)械原理、飛行 力學(xué)等課程的基礎(chǔ)，而且在機(jī)械、土木建筑、航空航天等許多工 程技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。理科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生所學(xué)習(xí)的理論力學(xué)屬于物理學(xué)的分支， 它是 應(yīng)用物理類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課程， 是在普通物理力學(xué)課 程的基礎(chǔ)上運(yùn)用高等數(shù)學(xué)工具， 全面系統(tǒng)闡述宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本概念和規(guī)律的一門(mén)課程。 它比普通物理學(xué)中力學(xué)課

3、程理論性更 強(qiáng)，內(nèi)容更抽象，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的抽象思維和邏輯推理能力。 理科和工科專(zhuān)業(yè)理論力學(xué)課程都具有課程體系嚴(yán)密， 邏輯性 強(qiáng)的特點(diǎn)， 都強(qiáng)調(diào)概念的確切性和數(shù)學(xué)證明的嚴(yán)格性。 課程中許 多問(wèn)題的研究和分析都需要高等數(shù)學(xué)等先修課程的知識(shí)， 都力圖 用數(shù)學(xué)的基本概念和嚴(yán)格的邏輯推理研究力學(xué)中帶共性的問(wèn)題。3. 課程目的和任務(wù) 工科中理論力學(xué)是一門(mén)理論性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課， 它是各門(mén) 力學(xué)的基礎(chǔ)， 并在許多工程技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。 因此本 課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握質(zhì)點(diǎn)、 質(zhì)點(diǎn)系和剛體機(jī)械運(yùn)動(dòng) （包括平 衡）的基本規(guī)律和研究方法， 使學(xué)生初步學(xué)會(huì)應(yīng)用理論力學(xué)的理 論和方法分析解決一些簡(jiǎn)單的工程實(shí)

4、際問(wèn)題。 該課程著重培養(yǎng)學(xué) 生應(yīng)用基本理論， 通過(guò)簡(jiǎn)化建立實(shí)際工程問(wèn)題力學(xué)模型并進(jìn)行分 析與計(jì)算的能力。理科中的理論力學(xué)課程主要研究宏觀物體在低速機(jī)械運(yùn)動(dòng) 過(guò)程中的物理規(guī)律。 其主要目的是介紹、 推演和總結(jié)物理學(xué)的基 本規(guī)律。課程內(nèi)容中的許多理論性強(qiáng)原理的推導(dǎo)和論證依賴(lài)于高 等數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用， 因此課程注重培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和邏輯推 理能力以及運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題的能力。4. 理科和工科專(zhuān)業(yè)理論力學(xué)課程內(nèi)容設(shè)置的比較 工科專(zhuān)業(yè)所學(xué)習(xí)的理論力學(xué)課程分為基礎(chǔ)部分和專(zhuān)題部分。 一般不同的學(xué)校和專(zhuān)業(yè)根據(jù)需要設(shè)置的理論力學(xué)課程的內(nèi)容不 同。對(duì)于一般中等學(xué)時(shí)的工科專(zhuān)業(yè)， 主要學(xué)習(xí)理論力學(xué)的基礎(chǔ)部 分，

5、其教學(xué)內(nèi)容分為三部分：靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)。課時(shí)安 排一般為6472課時(shí)。以哈工大第七版理論力學(xué)教材為依 據(jù)，靜力學(xué)部分主要包括物體的受力分析、力系的等效替換（或 簡(jiǎn)化）、各種力系的平衡條件及其應(yīng)用；運(yùn)動(dòng)學(xué)部分主要包括點(diǎn) 的運(yùn)動(dòng)學(xué)、剛體的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)、點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)、剛體的平面運(yùn)動(dòng)； 動(dòng)力學(xué)部分主要包括質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)基本方程、 動(dòng)量定理、 動(dòng)量矩定 理、動(dòng)能定理、達(dá)朗貝爾原理、虛位移原理等。專(zhuān)題部分主要內(nèi) 容包括分析力學(xué)基礎(chǔ)、非慣性系中的質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)、碰撞、機(jī)械振 動(dòng)、剛體定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、自由剛體運(yùn)動(dòng)、剛體運(yùn)動(dòng)的合成等。理科專(zhuān)業(yè)所學(xué)習(xí)的理論力學(xué)課程一般分為五章內(nèi)容， 第一章 為質(zhì)點(diǎn)力學(xué)， 即牛頓力學(xué)的基本原理

6、， 主要內(nèi)容包括不同的坐標(biāo) 系下對(duì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述方法、 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)定律、 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的基本 定理及其對(duì)應(yīng)的守恒定律、 有心力場(chǎng)下質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡等。 第二 章為質(zhì)點(diǎn)組動(dòng)力學(xué)， 該章討論的內(nèi)容與第一章類(lèi)似。 第三章為剛 體力學(xué)，重點(diǎn)為剛體的動(dòng)力學(xué)方程、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)、平面平行運(yùn)動(dòng)以 及定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。 第四章為轉(zhuǎn)動(dòng)參考系， 重點(diǎn)討論非慣性參考系下動(dòng) 力學(xué)問(wèn)題。第五章為分析力學(xué)，主要內(nèi)容包括約束與廣義坐標(biāo)、 虛功原理、拉格朗日方程的推導(dǎo)和應(yīng)用；微小振動(dòng)問(wèn)題等。課時(shí) 安排一般為 54 課時(shí)左右。從課程內(nèi)容設(shè)置來(lái)看， 理科和工科專(zhuān)業(yè)的理論力學(xué)課程存在 明顯差異， 這是由于課程內(nèi)容的設(shè)置是以教學(xué)對(duì)象、 教學(xué)目標(biāo)為 依據(jù)，同時(shí)由于專(zhuān)業(yè)不同、課程性質(zhì)不同，因此學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容存 在較大差異。另一方面，兩門(mén)理論力學(xué)課程內(nèi)容也存在部分相同的內(nèi)容， 只是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求以及教學(xué)重點(diǎn)不同，尤其是工科專(zhuān)業(yè)理 論力學(xué)基礎(chǔ)部分中的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)部分與理科專(zhuān)業(yè)理論力學(xué) 中的質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)組以及剛體力學(xué)部分。以剛體的運(yùn)動(dòng)為例，工科 在運(yùn)動(dòng)學(xué)中要求熟悉剛體平動(dòng)和定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的特征，能熟練求解剛體內(nèi)各點(diǎn)的速度和加速度有關(guān)的問(wèn)題。 在動(dòng)力學(xué)中要求熟悉剛體 平動(dòng)、剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的規(guī)律描述。 理科中對(duì)剛體運(yùn)動(dòng)的討論是 理論力學(xué)的重要部分，一般教材中有六節(jié)教