理论力学组合实验
理论力学课程思政建设的探索和实践
2022年第1期总第553期No.1,2022SumNo.553 Journal of Science and Education1引言习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。
”[1]课程思政是通过梳理专业课程所蕴含的思想政治教育元素，以及本课程所承载的思想政治教育功能，融入专业课程的课堂教学各环节，实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一。
课程思政建设的重点在“思政”。
没有好的“思政”教育功能，课程教学就会失去灵魂、迷失方向，从而导致课程教学中知识传授、能力培养与价值引领之间的割裂甚至冲突[2]。
理论力学是一门理论性较强的学科基础必修课，它不仅是各门力学课程的基础，而且在许多工程技术领域中有着广泛的应用。
理论力学课程不仅包含许多力学基本概念，还包含丰富的力学哲学思想和人类探索自然、创造世界的生动事例。
理论力学课程思政建设的目标就是通过回顾理论力学发展史，系统介绍静力学、运动学与动力学基本概念，改革教学方法，积极引导学生发现问题、探索新方法，深刻领会理论力学内涵，形成正确的科学观，提高其科学素养，培养其良好的科学精神，如大胆的批判精神、实事求是的精神、质疑的精神。
理论力学课程思政的主要教学方法包括将课内教学设计结合知识点与力学人物、力学原理的发展历程、工程应用及身边的力学、典型的工程事故等融入教学，培养学生以下三个方面的能力：（1）借鉴力学原则为人生做参考和指导，树立正确的世界观、人生观、价值观；（2）培养学生的科学思维和创新意识；（3）将理论知识与工程应用相联系，培养学生认真严谨、精益求精的科学态度和对未来所从事职业的使命感和责任感。
理论力学课程教学内容主要分成绪论、静力学、运动学、动力学四个部分，针对每一部分提炼思政主线，与知识点有机结合，从而实现教书育人的目标。
理论力学复习总结(知识点)
第一篇静力学第1 章静力学公理与物体的受力分析1.1 静力学公理公理1 二力平衡公理：作用于刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等、方向相反且作用于同一直线上。
F=-F’工程上常遇到只受两个力作用而平衡的构件，称为二力构件或二力杆。
公理 2 加减平衡力系公理：在作用于刚体的任意力系上添加或取去任意平衡力系，不改变原力系对刚体的效应。
推论力的可传递性原理：作用于刚体上某点的力，可沿其作用线移至刚体内任意一点，而不改变该力对刚体的作用。
公理3 力的平行四边形法则：作用于物体上某点的两个力的合力，也作用于同一点上，其大小和方向可由这两个力所组成的平行四边形的对角线来表示。
推论三力平衡汇交定理：作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三个力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。
公理4 作用与反作用定律：两物体间相互作用的力总是同时存在，且其大小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个物体上。
公理 5 钢化原理：变形体在某一力系作用下平衡，若将它钢化成刚体，其平衡状态保持不变。
对处于平衡状态的变形体，总可以把它视为刚体来研究。
1.2 约束及其约束力１．柔性体约束２．光滑接触面约束３．光滑铰链约束第2章平面汇交力系与平面力偶系1.平面汇交力系合成的结果是一个合力,合力的作用线通过各力作用线的汇交点,其大小和方向可由失多边形的封闭边来表示,即等于个力失的矢量和,即F R=F1+F2+…..+Fn=∑F2.矢量投影定理：合矢量在某轴上的投影，等于其分矢量在同一轴上的投影的代数和。
3.力对刚体的作用效应分为移动和转动。
力对刚体的移动效应用力失来度量；力对刚体的转动效应用力矩来度量，即力矩是度量力使刚体绕某点或某轴转动的强弱程度的物理量。
（Mo（F）=±Fh）4.把作用在同一物体上大小相等、方向相反、作用线不重合的两个平行力所组成的力系称为力偶，记为（F,F’）。
开放性实验报告
开放性实验报告实验名称:机构创新组合与设计开放性实验院系:机械与材料工程学院专业：机械与材料工程学院班级学号：学生姓名：指导老师：起止时间：201４．12.2-２０1４.１2.１9２０14年１2 月１６日机构组合创新设一、实验目的与要求1.目的1）加深学生对机构组成理论的认识，熟悉杆组概念，为机构创新设计奠定良好的基础。
2）利用若干不同的杆组,拼接各种不同的平面机构,以培养学生机构运动创新设计意识及综合设计的能力。
3）训练学生的工程实践动手能力。
2.要求1）根据所拆杆组，按不同顺序排列杆组,分析可能组合的机构运动方案有哪些，并能用运动简图表示出来。
2）通过实验,了解位移、速度、加速度的测定方法；转速及回转不匀率的测定方法3）通过比较理论运动曲线与实测运动曲线的差异，并分析起原因，增加对运动速度特别是加速度的感性认识。
二、实验仪器与设备一组机构系统创新组合模型(包括４个架)基本配置所含组件如下:1.接头接头分单接头和组合接头两种：单接头有5种形式，组合接头有4种形式。
（1）单接头J１螺纹分左旋和右旋两种。
方头的侧面上,为12×1２方通孔。
(2）单接头J2螺纹分左旋和右旋两种。
方头的侧面上，为φ12圆通孔。
（3）单接头Ｊ3螺纹全部为右旋,方头的侧面上为１2×１2方通孔，且螺杆端有一段φ12的过渡杆,根据长度的不同分为６种，即:从短至长适应一到六层的分层需要,便于不同层次联接选择。
(4）单接头Ｊ4为Ｌ形状,两垂直面上,一面为方通孔，另一面为圆通孔。
(5)单接头Ｊ5有一方孔，其两垂直右旋螺杆上有一端带有φ１2圆柱，根据圆柱长度不同分为6种,即:从短至长适应一到六层的分层需要,便于不同层次联接选择。
（6）组合接头J1/J７有两种,J1与J7之间可相对旋转。
两种组合接头组合形状一样,但其中一种为一右旋和一左旋螺纹，另一种为两左旋螺纹。
(7）组合接头J６/J４,J6与J４之间可相对旋转。
理论力学知识点大总结
理论力学知识点大总结理论力学是研究物体运动规律以及物体如何受到力的影响的科学。
它是物理学的一个重要分支，对于了解自然界的运动规律有着重要的意义。
在这篇文章中，我们将对理论力学的各个知识点进行大总结，包括牛顿运动定律、动力学、角动量、能量守恒定律等内容。
牛顿运动定律牛顿运动定律是理论力学的基础，它由英国物理学家艾萨克·牛顿在17世纪提出，对于描述物体运动的规律有着重要的作用。
牛顿的三大运动定律如下：第一定律：一个物体如果没有受到外力的作用，它将保持静止或匀速直线运动的状态。
第二定律：物体的加速度与作用在其上的合外力成正比，与物体的质量成反比。
描述物体的加速度与所受力的关系。
第三定律：如果物体A受到物体B的作用力，物体B也会受到物体A相同大小、方向相反的作用力。
描述物体之间的相互作用。
动力学动力学是研究物体运动规律的一门学科，它包括了物体的运动学和动力学两个方面。
运动学研究物体的运动状态，包括位置、速度、加速度等；而动力学则研究物体受到的力的影响，以及力与运动之间的关系。
动力学的关键概念包括合力、牛顿第二定律、惯性系、加速度等。
角动量角动量是研究物体围绕某个固定点进行转动的性质，它是力学中的一个重要概念。
角动量的大小与物体的质量、速度、旋转半径相关，它的方向由右手定则确定。
根据角动量守恒定律，系统的总角动量在没有外力作用下保持不变。
角动量在自然界的许多现象中都有着重要的作用，比如行星公转、自转、陀螺的转动等。
能量守恒定律能量守恒定律是理论力学中的重要定律之一，它表明在一个封闭系统中，系统的能量总和保持不变。
能量可以互相转化，但总能量保持不变。
能量守恒定律描述了在热力学、电磁学、核物理等领域中广泛存在的能量转化现象，对于解释自然现象具有重要的意义。
碰撞碰撞是理论力学中研究物体在相互作用下发生的瞬间现象，它是一个重要的研究对象。
根据碰撞的性质，可以将碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞两种类型。
弹性碰撞中动能守恒，而非弹性碰撞中动能不守恒，部分能量转化为其他形式。
理论力学实验报告2017
《理论力学》 实验报告班级： 姓名： 学号： 成绩：实验一 实验方法测定物体的重心一、实验目的：1、通过实验加深对合力概念的理解；2、用悬挂法测取不规则物体的重心位置；3、用称重法测物体的重心位置并用力学方法计算重量。
二、实验设备和仪器1、理论力学多功能实验装置；2、不规则物体（各种型钢组合体）；3、连杆模型；4、台秤。
三、实验原理物体的重心的位置是固定不变的。
再利用柔软细绳的受力特点和两力平衡原理，我们可以用悬挂的方法决定重心的位置；又利用平面一般力系的平衡条件，可以测取杆件的重心位置和物体的重量。
物体的重量：21F F W +=；重心位置：Wl F x C 1=四、实验方法和步骤 A 、悬挂法1、从柜子里取出求重心用的组合型钢试件，用将把它描绘在一张白纸上；2、用细索将其挂吊在上顶板前面的螺钉上（平面铅垂），使之保持静止状态；3、用先前描好的白纸置于该模型后面，使描在白纸上的图形与实物重叠。
再用笔在沿悬线在白纸上画两个点，两点成一线，便可以决定此状态的重力作用线；4、变更悬挂点，重复上述步骤2-3，可画出另一条重力作用线；5、两条垂线相交点即为重心。
B、称重法1、取出实验用连杆。
将连杆一端放在台秤上，一端放在木架上，并使连杆保持水平。
2、读取台秤的读数，并记录；3、将连杆两端调换，并使摆杆保持水平；4、重复步骤2；五、数据记录与处理A、悬挂法（请同学另附图）B、称重法1、实验时应保持重力摆水平；2、台称在使用前应调零。
实验二、四种不同类型载荷的比较实验一、实验目的1、了解四种常见的不同载荷；2、比较四种不同类型载荷对承载体的作用力特性。
二、实验仪器和设备1、理论力学多功能实验装置；2、2kg台秤1台；3、0.5kg重石英沙1袋；4、偏心振动装置1个。
三、实验原理渐加载荷、突加载荷、冲击载荷和振动载荷是常见的四种载荷。
不同类型的载荷对承载体的作用力是不同的。
将不同类型的载荷作用在同一台秤上，可以方便地观察到各自的作用力与时间的关系曲线，并进行相互比较。
理论力学教学材料-第二章
3 . 固定端支座
固定端（插入端）约束 : 既不能移动，又不能 转动的约束
FAx 固定端约束简图 FAy
4 . 简化结果分析 合力矩定理
● F′ =0，MO≠0 R ● F′ ≠ 0，MO=0 R
● F′ ≠ 0，MO ≠0 R
● F′ =0，MO=0 R
1. 平面任意力系简化为一个力偶的情形
MO＝0
力 偶
平 衡
此力偶为原力系的合力偶，在这种情 况下主矩与简化中心的位置无关
8. 力在空间直角坐标轴上的投影
z
直 接 投 影 法
二次投影法
O F z
y
O
F
Fxy
y
x
X F cos Y F cos Z F cos
x
X F sin cos Y F sin sin Z F cos
例题3
在长方形平板的O， A，B，C点上分别作用有四 个力：F1=1 kN，F2=2 kN， F3=F4=3 kN（如图），试求 以上四个力构成的力系对O点 的简化结果，以及该力系的最 后合成结果。
y
F2 A
60°
B
F3
2m
F1
C
F4
30°
x 3m
O
解：(1)求向O点简化结果
1).求主矢 FR 。
§2-3 平面任意力系向一点简化
1.力的平移定理
F′ F B d A F′′ M B A F′
M=F. d=MB(F)
可以把作用于刚体上点A 的力F平行移到同一刚体上 的任意点B，但必须同时附 加一个力偶，这个附加力偶 的矩等于原来的力F对新作 用点B的矩。
理论力学教学大纲(64学时)09-10
《理论力学》课程教学大纲（开实验2个）Theoretical Mechanics学时：64 学分： 3层次：本科适用专业：机械设计、机电、汽车服务类等第一部分大纲说明一、课程性质、目的和培养目标《理论力学》是工科大学的一门重要的技术基础课。
它既是各门后续力学课程的理论基础，又是一门具有完整体系并继续发展着的独立的学科，而且在许多工程技术领域中有着广泛的应用。
本课程的任务是使学生掌握质点，质点系和刚体机械运动（包括平衡）的基本规律和研究方法，初步学会运用这些理论和方法去分析、解决实际问题，为学习后续课程和有关的科学技术打好基础。
结合本课程的特点，使学生的逻辑思维能力（包括推理、分析、综合等能力）、表达能力（包括运用文字和图象等的能力）、计算能力，以及解决实际问题的能力（把一些简单工程实物抽象为力学模型，进行数学描述，应用力学原理求解）得到训练与提高。
二、课程的基本要求第一篇：静力学（20学时）基本要求：熟悉力、力矩和力偶的基本概念及其性质，熟练地计算力的投影，力对点之矩和力对轴之矩。
熟悉各种常见约束的性质，能熟练地取分离体并画出受力图。
掌握各种类型力系的简化方法，熟悉简化结果，能熟练地计算主矢和主矩。
能应用平衡条件和各种类型的平衡方程求解单个物体和物体系统的平衡问题。
对平面一般力系的平衡问题，能熟练地选取分离体和应用各种形式的平衡方程求解，掌握求解简单桁架、组合桁架内力的节点法和截面法。
掌握计算物体重心的各种方法。
理解滑动摩擦、摩擦力的概念，能求解考虑摩擦时简单的物体系统平衡问题。
了解滚动摩擦的概念、超静定问题概念。
第二篇：运动学（22学时）基本要求：掌握描述点的运动的矢量法、直角坐标法、自然坐标法及各种方法下点的运动轨迹、运动方程、速度和加速度。
熟悉刚体平动、刚体定轴转动的概念，能求解转动刚体的角速度、角加速度，转动刚体上各点的速度和加速度。
掌握运动合成和分解的基本概念和方法，熟练掌握点的速度合成定理，牵连运动为平动、定轴转动时的加速度合成定理及应用。
理论力学实验1
TME—1型理论力学多功能实验装置实验指导书杜锦才浙江大学机械与能源工程学院2003年10月实验一实验方法测定物体的重心一、实验目的：1、通过实验加深对合力概念的理解；2、用悬挂法测取不规则物体的重心位置；3、用称重法测取重力摆（两个圆盘和一跟直杆可自由组合成不同的摆）的重心位置并用力学方法计算重量。
二、实验设备和仪器1、TME—1理论力学多功能实验装置；2、不规则物体（各种型钢组合体）；3、重力摆模型；4、弹簧秤。
三、实验原理物体的重心的位置是固定不变的。
再利用柔软细绳的受力特点和两力平衡原理，我们可以用悬挂的方法决定重心的位置；又利用平面一般力系的平衡条件，可以测取杆件的重心位置和物体的重量。
四、实验方法和步骤A、悬挂法1、从柜子里取出求重心用的组合型钢试件，用将把它描绘在一张白纸上；2、用细索将其挂吊在上顶板前面的螺钉上（平面铅垂），使之保持静止状态；3、用先前描好的白纸置于该模型后面，使描在白纸上的图形与实物重叠。
再用笔在沿悬线在白纸上画两个点，两点成一线，便可以决定此状态的重力作用线；4、变更悬挂点，重复上述步骤2-3，可画出另一条重力作用线；5、两条垂线相交点即为重心。
B、称重法1、取出实验用平衡摆。
按图将摆通过线绳悬挂于实验装置的前面顶板上，其中的一端挂于钩秤上，并使摆杆保持水平。
2、读取钩秤的读数，并记录；3、将钩秤置换到另一端，并使摆杆保持水平；4、重复步骤2；五、数据记录与处理A、悬挂法（请同学另附图）B、称重法左边读数（kg）右边读数（kg）重量（kg）重心位置(mm)六、注意事项1、实验时应保持重力摆水平；2、弹簧称在使用前应调零。
七、思考题1、实验时重力摆不能保持水平，对实验精度有何影响？2、试分析可能引起误差的原因。
实验二求振动系统的刚度系数和固有频率一、实验目的：1、了解并掌握一维振动系统的刚度系数的测定；2、求取振动系统的固有频率；3、了解考虑弹簧质量时，对振动周期的影响并进行等效质量的计算。
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理论力学组合实验报告
使用设备名称与型号
同组人员
实验时间
一、实验目的
理论力学就是一门理论性较强的技术基础课,就是现代工程技术基础理论之一,在日常生活、工程技术各领域都有着广泛的应用。
这门学科的理论比较抽象,真正掌握也较困难。
本实验指导书介绍理论力学的六个小实验,让学生在做实验过程中既动手又动脑,培养学生的创新思维与科学实验能力。
二、实验设备与仪器
理论力学多功能实验台ZME-1型
三、实验原理
四、实验操作步骤
实验(1):求弹簧质量系统的固有频率
在高压输电线模型的砝码盘上,分四次挂上不同重量的砝码,观察并记录弹簧的变形。
实验(2):求重心的实验方法
(A)悬吊法
将求重心的型钢片状试件,用细绳将其挂吊在上顶板前端的螺钉上,再换一个位置挂吊,通过两次挂吊便可求出重心位置。
(B)称量法
使用连杆、积木、台称,利用已学力学知识,用称量法求连杆的重量及重心位置。
实验(3):验证均质圆盘转动惯量的理论公式
转动实验台右边手轮,使圆盘三线摆摆长下降为60cm,左手给三线摆一初始角(一般小于60),释放圆盘后,三线摆发生扭转振动。
右手拿秒表,记录扭转十次或以上的时间,并算出周期,比较实验与理论计算两种方法求得的转动惯量,确定误差,还可以求摆长(四种长度)对误差的影响。
由弹簧的变形计算该系统的等效刚度与固有频率。
实验(4):用等效方法求非均质物体转动惯量
分别转动左边两个三线摆的手轮,让有非均质摇臂的圆盘三线摆下降至摆长约60cm,也使配重相同的带有强磁铁的两个圆柱铁三线摆下降到相同的高度进行转动惯量等效实验,测出扭转振动的周期,再与两个圆柱的三线摆计算周期进行等效,从而求出非均质摇臂的转动惯量。
五、实验结果及分析计算
1、弹簧质量系统的固有频率
2、连杆的重心
3、均质圆盘的转动惯量
圆盘转动惯量理论值:
4、
六、思考题
1、什么就是自由振动、强迫振动与自激振动？
2、画出渐加载荷、突加载荷、冲击载荷、振动载荷的载荷与时间曲线图。
七、实验中的收获、感想与建议。