基本介紹
- 中文名：力學
- 類 別：慕課、國家精品線上開放課程
- 提供院校：吉林大學
- 授課平台：中國大學MOOC
- 開課時間：2014年9月16日（上）首次；2014年11月18日（下）首次
- 授課教師：張漢壯等
課程性質,開課信息,課程簡介,課程大綱,課前預備,預備知識,參考資料,授課目標,所獲榮譽,教師簡介,
課程性質
課程背景
物理學是人類歷史上悠久的自然科學。人類對物理現象的最早觀察始於古巴比倫和古希臘。到公元15世紀末以前，物理學還只是分散和不成體系的研究。物理學真正成為科學始於16、17世紀，最先建立了牛頓力學，到19世紀末相繼建立了熱學、統計力學、光學以及電磁學，建成了經典物理學大廈。20世紀初，量子力學與相對論的建立使物理學發展為現代物理學。
從物理學各學科的關係來看，力學是其它學科的基礎，稱為物理學的力學基礎。從研究規律來看，力學所研究的機械運動規律套用廣泛，無論是精密儀器，大型工程，還是火箭發射，人造衛星等方面都有力學的直接套用。從學習過程來看，學好力學是學好物理學的重要開端。為了使學生領會物理學的基本概念與基本規律，以及培養分析和解決問題的思想方法、理論技巧和邏輯思維能力，吉林大學開設了力學課程。
開課信息
開課次數 | 開課時間 | 授課教師 | 學時安排 | 參與人數 |
|---|---|---|---|---|
第1次開課 | 2014年9月16日-2014年12月2日 | 張漢壯 倪牟翠 | 3-5小時每周 | 2559 人 |
第2次開課 | 2015年9月14日-2015年12月6日 | 4859 人 | ||
第3次開課 | 2016年8月30日-2016年11月21日 | 3977 人 | ||
第4次開課 | 2017年8月29日-2017年11月17日 | 5264 人 | ||
第5次開課 | 2018年8月28日-2018年11月12日 | 5351 人 | ||
第6次開課 | 2019年9月3日-2019年11月18日 | 張漢壯 | 2956 人 | |
第7次開課 | 2020年2月24日-2020年5月10日 | 5170 人 | ||
第8次開課 | 2021年3月15日-2021年5月10日 | 待定 |
（註：表格內容參考資料）
開課次數 | 開課時間 | 授課教師 | 學時安排 | 參與人數 |
|---|---|---|---|---|
第1次開課 | 2014年11月18日-2015年1月27日 | 張漢壯 倪牟翠 | 3-5小時每周 | 1412 人 |
第2次開課 | 2015年11月16日-2016年1月24日 | 3311 人 | ||
第3次開課 | 2016年11月1日-2017年1月8日 | 3386 人 | ||
第4次開課 | 2017年11月7日-2018年1月12日 | 3993 人 | ||
第5次開課 | 2018年11月6日-2019年1月21日 | 4114 人 | ||
第6次開課 | 2019年11月5日-2020年1月13日 | 張漢壯 | 3720 人 | |
第7次開課 | 2020年4月20日-2020年7月5日 | 4011 人 | ||
第8次開課 | 2021年5月10日-2021年7月4日 | 待定 |
（註：表格內容參考資料）
課程簡介
該課程從仰望星空、俯瞰大地、天地合一、理論指導、完善發展等幾個階段概述了機械運動規律的發展歷程，以傳記解說的方式展現了25位科學巨匠對機械運動領域規律所做出的傑出貢獻。通過76個套用案例，以55個AR演示、60個動畫演示和51個實物錄像等資源展現了相關力學規律及其在促進人類文明進步中的作用。
課程大綱
力學（上）課程大綱 | |
第一周：緒論 本周討論題 前言：三觀引領概述 第一講：物理學概述 第二講：機械運動規律的邏輯概述 第四講：力學在物理學中的地位 第一周 測驗題 第五講：如何學好物理學的建議 第三講： 機械運動規律的發展歷程概述 第二周：質點運動學 第一講：位置矢量、速度、加速度之間關係 第二講：位置矢量、速度、加速度關係坐標表示 第三講：相對運動 本周小結及討論題 第二周 測驗題 第三周：慣性系下質點動力學 第一講：牛頓三定律 第二講：萬有引力定律 第三講：力學中常見的力 第三周 測驗題 本周小結及討論題 第四講：量綱 第四周：非慣性系下質點動力學 第一講：相對性原理 第二講：非慣性系下質點動力學方程 第三講：慣性力現象 第四講：慣性力本質 本周小結、討論題及第一、二周測驗題解答 第四周 測驗題 | 第五周：質點組動量定理與守恆定律 第一講：質點組的質心運動定律 第二講：質點組動量定理與守恆定律 第三講：質點組動量定理的套用——變質量系統 本周小結、討論題及第三周測驗題解答 第五周 測驗題 第六周：質點組功能原理與守恆定律（上） 第一講：質點組動能定理 第二講：質點組內力功分析 第四周測驗題解答 第六周 測驗題 第七周：質點組功能原理與守恆定律（下） 第一講：質點組功能原理與守恆定律 第二講：碰撞 本周小結、討論題及第五周測驗題解答 第七周 測驗題 第八周：質點組角動量定理與守恆定律 第四講： 守恆律與對稱性 本周小結、討論題及第六周測驗題解答 第一講：質點角動量定理 第二講：質點組角動量定理 第三講：有心力場問題、守恆律與對稱性 第八周 測驗題 第7、8周測驗題解答 第7周測驗題解答 第8周測驗題解答 |
力學（下）課程大綱 | |
第一周：剛體（上） 第三講：剛體的平面平行運動處理方法 第一講：剛體定軸轉動運動學 第二講：剛體定軸轉動動力學 第一周 剛體（上）測驗 第四講：剛體的平面平行運動 第二周：剛體（下） 第一講：剛體的瞬時轉軸 第二講：剛體的平衡 第三講：剛體的進動現象 本章知識單元和知識點小結 本周討論題 第二周 剛體（下）測驗 第三周：流體 第四講：牛頓液體與非牛頓液體 本周知識單元和知識點小結 第一講：流體靜力學 第二講：理想流體定常流動 本周討論題及第一周測驗題解答 第三講：伯努利方程的套用 第三周 流體 測驗 第四周：振動 第一講：簡諧振動 第二講：阻尼振動 第三講：受迫振動 本周知識單元和知識點小結 本周討論題及第二周測驗題解答 第四周 振動 測驗題 第五周：波動 本周討論題及第三周測驗題解答 第七講： 聲波與超波速運動簡介 本章知識單元和知識點小結 | 第一講：機械波的定性描述 第二講：機械波的波動方程 第三講：機械波的運動學方程 第四講：簡諧機械波的運動學方程 第五講：機械波的能量、傳播、反射與合成 第六講：都卜勒效應 第五周 波動 測驗題 第六周：狹義相對論 第一講：經典時空觀與實驗的矛盾 第二講：狹義相對論的兩條基本假設 第三講：洛倫茲變換與速度變換 第四講：狹義相對論的基本運動學現象 第六周 狹義相對論 測驗題 本周討論題及第四周測驗題解答 本章知識單元和知識點小結 第五講：狹義相對論動力學基本關係式 第七周：廣義相對論 本周討論題及第五周測驗題解答 第一講：狹義相對論的兩個遺留問題 第二講：引力效應與引力場方程 第三講：廣義相對論所預言的現象與實驗證實 第七周 廣義相對論 測驗題 本周知識單元與知識點小結 第八周：宇宙學簡介 第四講：宇宙的起源---大爆炸理論模型 本周討論題及第六周測驗題解答 本周知識單元與知識點小結 第五講：暗物質與暗能量 第三講：宇宙在膨脹---哈勃定律與奧勃斯佯謬 第一講：宇宙的物質結構與年齡 第二講：宇宙的統一整體性---宇宙學原理 第八周 宇宙學簡介 測驗題 第六講：星體 第七、八周測驗題答案 第七、八周測驗題答案 |
（註：課程大綱排版從左到右列）
課前預備
預備知識
學習力學課程，需具備基本微積分和基本矢量運算知識。
參考資料
書名 | 作者 | 出版社 | 出版時間 |
|---|---|---|---|
《力學（第三版）》 | 張漢壯、王文全 | 高等教育出版社 | 2015年 |
《力學習題解答》 | 2013年 |
（參考資料來源：）
授課目標
- 力學（上）教學目標：
使學生巨觀上了解物理大廈的結構和簡史
使學生掌握描述質點運動的基本參量及其相互關係，為了便於運算，學會在坐標系下的分解。掌握速度、加速度等的相對運動關係。
使學生了解牛頓萬有引力、牛頓三定律等四大定律的建立過程及其在實際中的套用。
將慣性系的質點動力學方程推廣至非慣性系中。給出慣性力的本質解釋，以及慣性力在人類生活中的體現。
給出外力的時間累積效果與質點系的動量之間的變化關係，並套用其解決實際問題。
給出外力的空間累積效果與質點系的動能或者機械能之間的變化關係，並套用其解決實際問題。
給出外力矩引起的轉動效果規律，並套用其解決實際問題。
- 力學（下）教學目標：
將力學的基本規律套用於特殊的質點系——剛體，掌握剛體的基本運動規律。
將力學的基本規律套用於特殊的質點系——流體，掌握流體的基本運動規律。
將力學的基本規律套用於普遍的運動形式——振動，掌握基本振動的運動規律。
將力學的基本規律套用於普遍的運動形式——機械波，掌握機械波的基本運動規律。
了解經典時空觀的局限性，給出基本假設，建立現代時空變換，以此為基礎給出近代時空觀下的運動學現象和質點動力學規律。
分析狹義相對論遺留的問題，並給出解決的辦法，從而得出引力與時空幾何的關係，據此給出廣義相對論的預言現象，及宇宙學的基本現象和規律。
所獲榮譽
該課程曾獲批“十一五”期間國家精品課、“十二五”期間國家精品資源共享課、“十三五”期間的國家精品線上開放課。
教師簡介
張漢壯，男，1962年出生，中共黨員，吉林大學物理學院教授，博士生指導教師，吉林大學特聘教授。任教育部物理學類專業教學指導委員會副主任委員、教育部物理學類專業教學指導委員會東北地區工作委員會主任委員、中國普通高校力學課程研究會理事長、中國大學先修課程（CAP）試點項目物理專家委員會秘書長等職。
倪牟翠，吉林大學物理學院教授。主要從事大學物理、大學物理（雙語）、大學物理實驗及量子力學等課程的教學工作。1989年本科畢業於北京師範大學；2003年於長春理工大學獲碩士學位；2010年於長春理工大學獲博士學位。主要教學科研興趣及方向：大學物理教學、大學物理雙語教學、氧化物電子學。
