Министерство образования и науки Российской федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Министерство образования и науки Российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ульяновский государственный педагогический университет имени И.Н. Ульянова»
(ФГБОУ ВПО «УлГПУ им. И.Н. Ульянова»)
Кафедра технологии
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
________________И. В. Столярова
«____» ______________
2012г
ОД.Ф.2 ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА:ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
Программа учебной дисциплины федерального компонента для специальности
050501.07.65«Профессиональное обучение(Материаловедение и обработка материалов)»
для заочной формы обучения
Составитель: Котельникова В.И.,
кандидат технических наук, доцент
Рассмотрено и утверждено на заседании учёного совета факультета технологии и дизайна
(протокол № 7 от «22» марта 2012 г.
Ульяновск, 2012
Пояснительная записка
Рабочая программа составлена в соответствии с ФГОС ВПО и рабочим учебным планом
по специальности 050501.07.65 «Профессиональное обучение (Материаловедение и
обработка материалов)».
Выписка из ФГОС ВПО по специальности 050501
Профессиональное обучение
ОД.Ф.02
Техническая механика
Теоретическая механика: модели и абстракции, движение точки, описание через вектор-функции,
координатный способ задания движения, скорости, ускорения, плоскопараллельное движение,
сложное движение, статика, сложение параллельных сил, динамика, дифференциальные уравнения
движения, гармонические колебания, относительное движение, движение центра масс,
геометрические характеристики механической системы, теоремы динамики, задачи динамики.
Актуальность дисциплины
Формирование фундаментального научно-технического мировоззрения, знаний основных
понятий, законов и основных теорем механики является актуальным для будущего педагога
технологического профиля.
Место дисциплины в структуре ООП
Раздел «Теоретическая механика» является первым разделом прикладной механики и
началом общетехнической подготовки студентов,служит основой для изучения других
технических дисциплин, таких как, основы теории механизмов и машин, сопротивление
материалов, детали машин и др.
Для освоения данной дисциплины студенты используют базовые знания, умения и
навыки, полученные при изучении дисциплин естественно - научного блока, таких как,
математика, физика, графика и др. На основании изучения дисциплины «Теоретическая
механика» студенты получают возможность реализовывать полученные знания, умения,
навыки в процессе дальнейшего обучения в вузе, в реальном учебно-воспитательном
процессе во время педагогических практик, а также в будущей профессиональной
деятельности.
Теоретическая механика состоит из трёх разделов: статики, кинематики и динамики.
Теоретическое обучение студентов осуществляется на лекционных занятиях, лабораторные
занятия, позволяют произвести закрепление полученных студентами теоретических знаний
и приобрести навыки решения типовых задач механики и задач прикладного характера.
1. Цели и задачи дисциплины
Рабочая программа составлена в соответствии с ФГОС ВПО и рабочим учебным планом по
специальности 050501 «Профессиональное обучение».
Целью обучения студентов является
формирование фундаментального научнотехнического мировоззрения, знаний основных понятий, законов, теорем механики.
Основными задачами изучения дисциплины являются:
-
формирование технического кругозора;
формирование навыков владения понятийным аппаратом;
формирование знаний и умений, необходимых для успешного преподавания разделов
теоретической механики в системе НПО и СПО.
-
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Студент, изучивший дисциплину,
Должен знать:
- основные понятия, законы и теоремы теоретической механики;
Должен уметь:
- применять основные понятия, законы и теоремы механики для решения практических
задач;
Должен владеть:
- навыками решения простейших задач механики.
3. Объём дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Объём, час.
Всего часов
Семестр
96
4,5
1. Общая трудоемкость дисциплины
2. Аудиторные занятия
22
3. Лекции
12
4. Лабораторные занятия
10
5. Самостоятельная работа
74
6. Вид итогового контроля
Зачёт
4
Контр. работа
5
экзамен
5
4. Содержание дисциплины
4.1.Разделы дисциплины и виды занятий
№
п/п
Всего
Раздел дисциплины
Количество часов
час.
Лекц.
Лаб./пр
с/р
1
Статика
30
4
4
24
2
Кинематика
32
4
4
24
3
Динамика
34
4
2
26
ИТОГО:
132
12
10
74
4.2 Тематический план и содержание разделов и тем дисциплины
Раздел,
тема, содержание
Введение
Предмет теоретической механики
Основные исторические этапы развития
механики
Статика
Тема 1. Основные понятия и аксиомы статики.
1.1. Основные понятия и аксиомы статики.
1.2. Связи и их реализации. Примеры связей.
Задачи статики.
Тема 2. Система сходящихся сил.
2.1. Геометрический способ определения
равнодействующей.
2.2.Аналитический способ определения
равнодействующей.
2.3.Условия равновесия системы сходящихся
сил.
2.4.Разложение силы на составляющие.
Тема 3. Плоская система сил.
3.1. Момент силы относительно точки.
3.2. Теорема о параллельном переносе силы.
Пара сил и ее момент.
3.3. Приведение плоской системы сил к данному
центру. Главный вектор и главный момент
системы.
3.4. Условия равновесия плоской системы сил.
Тема 4. Пространственная система сил. Центр
тяжести твердого тела.
4.1. Момент силы относительно оси.
4.2. Приведение пространственной системы сил
к данному центру.
4.3. Условия равновесия пространственной
системы сил.
4.4. Понятие о центре тяжести твердого тела и
способах его определения.
4.5. Условия равновесия твердого тела при
наличии сил трения.
Количество часов
Лекции
Лаб/пр Сам.
раб
0,5
3
4
4
2
8
2
8
Кинематика
Тема 5. Кинематика материальной точки.
5.1. Основные понятия кинематики.
5.2. Векторный способ задания движения.
Определение скорости и ускорения.
5.3. Координатный способ задания движения.
Определение скорости и ускорения.
5.4. Естественный способ задания движения.
Определение скорости и ускорения.
Тема 6. Кинематика твердого тела.
6.1. Поступательное движение твердого тела.
Определение кинематических параметров.
6.2. Вращательное движение твердого тела.
Определение кинематических параметров.
6.3. Понятие о кинематике зубчатых передач.
Тема 7. Сложное движение точки и твердого
тела.
7.1. Понятие о сложном движении точки и тела.
7.2. Теорема о сложении скоростей.
7.3. Теорема о сложении ускорений.
7.4. Сложение поступательных движений
твердого тела.
7.5. Сложение вращений вокруг параллельных
осей.
7.6. Сложение вращений вокруг
пересекающихся осей. Сферическое движение.
Углы Эйлера.
7.7. Понятие о кинематике планетарных
передач.
Тема 8. Плоскопараллельное движение
твердого тела.
8.1. Понятие о кинематике плоскопараллельного
движения.
8.2. Определение скоростей и ускорений точек
тела совершающего плоскопараллельное
движение.
8.3. Определение скоростей и ускорений
методом мгновенного центра скоростей.
Динамика
Тема 9. Динамика материальной точки.
9.1. Основные задачи и законы динамики.
9.2. Дифференциальные уравнения движения
точки в координатной и естественной форме.
9.3. Решение первой и второй задач динамики.
3
1
6
1
6
2
6
6
3,5
1
4
9.4. Динамика относительного движения точки.
Переносная и кориолисова силы инерции.
9.5. Принцип относительности классической
механики.
Тема 10. Динамика механической системы.
10.1. Дифференциальные уравнения движения
механической системы. Классификация сил,
действующих на систему.
10.2. Теорема о движении центра масс
механической системы.
10.3. Теорема об изменении количества
движения материальной точки и механической
системы.
Тема 11. Теорема об изменении
кинематического момента.
11.1. Момент количества движения точки и
системы. Понятие кинетического момента
системы относительно центра оси.
11.2. Теорема об изменении кинетического
момента.
Тема 12. Динамика твердого тела.
12.1. Момент инерции тела относительно оси
вращения. Теорема о моментах инерции
относительно параллельных осей.
12.2. Кинетический момент вращающегося
твердого тела.
12.3. Дифференциальные уравнения
поступательного и вращательного движения
твердого тела.
Тема13 Теорема об изменении кинетической
энергии
.13.1. Понятие о работе и мощности.
13.2. Кинетическая энергия материальной точки,
твердого тела и механической системы.
13.3. Теорема об изменении кинетической
энергии материальной точки и механической
системы.
Тема 14. Принцип Даламбера
14.1. Принцип Даламбера для материальной
точки и механической системы.
14.2. Главный вектор и главный момент сил
инерции.
Итого:
0,5
4
4
4
0,5
4
4
12
10
74
4.2.1 Задания для самостоятельной работы студентов
Разделы
Задания
Статика
Изучение содержания тем раздела,
решение 3-х задач
контрольной работы по статике.
Изучение содержания тем раздела,
решение 3-х задач
контрольной работы по кинематике.
Изучение содержания тем раздела,
выполнение 3-х
заданий контрольной работы по динамике
Кинематика
Динамика
Сроки выполнения
Кол-во часов
По графику
самостоятельной
работы
24
-//-
24
-//-
26
5. Активные и интерактивные методы обучения:
- элементы проблемного обучения;
-диалоговый метод чтения лекций;
-метод поэтапного формирования зун при решении задач.
6.Содержание и формы контрольных мероприятий
6.1.Содержание контрольной работы
Статика - 3 задачи
- Определение реакций опор двух опорной балки.
- Определение реакций опор консольной балки.
- Определение координат центра тяжести плоской однородной фигуры.
Кинематика – 2 задачи
- Определение кинематических параметров материальной точки.
- Определение скоростей валов зубчатого механизма.
Динамика – 1 задача
- Решение дифференциальных уравнений движения материальной точки
Тестирование по статике, кинематике и динамике.
6.2. Тематика рефератов, курсовых работ
- Рефераты программой не предусмотрены.
- Курсовые работы выполняются по выбору студентов по теме «Статические,
кинематические и динамические расчёты в механике» в соответствии с вариантами
исходных данных, выдаваемых преподавателем.
6.3. Перечень вопросов к зачёту и экзамену
6.3.1 Перечень вопросов к зачёту
1. Аксиомы статики
2. Связи и их реакции
3. Определение равнодействующей системы сходящихся сил
4. Равновесие системы сходящихся сил
5. Плоская система сил. Момент силы относительно точки
6. Главный вектор и главный момент плоской системы сил
7. Равновесие плоской системы сил
8. Равновесие плоской системы параллельных сил
9. Пространственная система сил. Момент силы относительно оси.
10. Равновесие пространственной системы сил
11. Равновесие пространственной системы параллельных сил
12. Центр тяжести тела и способы его определения
13. Векторный способ задания движения. Закон движения.
14. Координатный способ задания движения. Закон движения.
15. Естественный способ задания движения. Закон движения . Естественные оси
координат.
16. Определение скорости и ускорения при векторном способе задания движения.
17. Определение скорости и ускорения при координатном способе задания движения.
18. Определение скорости и ускорения при естественном способе задания движения.
19. Поступательное движение . Определение скорости и ускорения точек тела.
20. Вращательное движение . Угловая скорость и угловое ускорение тела. Определение
скоростей и ускорений точек тела.
21. Сложное движение точки. Абсолютное, относительное и переносное движения.
22. Теорема о сложении скоростей при сложном движении
23. Теорема о сложении ускорений при сложном движении
24. Модуль и направление Кориолисова ускорения.
25. Плоское движение. Определение скоростей точек тела методом мгновенного центра
скоростей.
26. Кинематика зубчатых передаточных механизмов (передаточное число)
27. Планетарные зубчатые механизмы. Определение, основные элементы.
28. Кинематика планетарных зубчатых механизмов.
6.3.2 Перечень вопросов к экзамену
1. Аксиомы статики.
2. Связи и их реакции.
3. Определение равнодействующей системы сходящихся сил.
4. Равновесие системы сходящихся сил.
5. Плоская система сил. Момент силы относительно точки.
6. Главный вектор и главный момент плоской системы сил.
7. Равновесие плоской системы сил
8. Равновесие плоской системы параллельных сил.
9. Пространственная система сил. Момент силы относительно оси.
10. Равновесие пространственной системы сил.
11. Равновесие пространственной системы параллельных сил.
12. Центр тяжести тела и способы его определения.
13. Векторный способ задания движения. Закон движения.
14. Координатный способ задания движения. Закон движения.
15. Естественный способ задания движения. Закон движения. Естественные оси
координат.
16. Определение скорости и ускорения при векторном способе задания движения.
17. Определение скорости и ускорения при координатном способе задания движения.
18. Определение скорости и ускорения при естественном способе задания движения.
19. Поступательное движение. Определение скорости и ускорения точек тела.
20. Вращательное движение . Угловая скорость и угловое ускорение тела.
Определение скоростей и ускорений точек тела.
21. Сложное движение точки. Абсолютное, относительное и переносное движения.
22. Теорема о сложении скоростей при сложном движении
23. Теорема о сложении ускорений при сложном движении
24. Модуль и направление Кориолисова ускорения.
25. Плоское движение. Определение скоростей точек тела методом мгновенного
центра скоростей.
26. Кинематика зубчатых передаточных механизмов (передаточное число)
27. Планетарные зубчатые механизмы. Определение, основные элементы.
28. Кинематика планетарных зубчатых механизмов.
29. Законы динамики
30. Дифференциальные уравнения движения материальной точки в координатной и
естественной форме.
31. Решение первой и второй задач динамики.
32. Дифференциальные уравнения относительного движения.
33. Центр масс системы.
34. Теорема о движении центра масс системы. Закон сохранения движения центра
масс механической системы.
35. Теорема импульсов.
36. Закон сохранения количества движения материальной точки и механической
системы.
37. Момент инерции системы относительно оси. Теорема Гюйгенса о моментах
инерции тела относительно параллельных осей.
38. Теорема об изменении кинетического момента системы.
39. Дифференциальные уравнения поступательного движения.
40. Дифференциальные уравнения вращательного движения.
41. Дифференциальные уравнения плоского движения.
42. Гироскоп и его свойства.
43. Понятие о работе.
44. Понятие о мощности.
45. Теорема об изменении кинетической энергии.
46. Принцип Даламбера для точки и механической системы.
7.
Методические рекомендации по обучению студентов дисциплине теоретическая
механика
Обучение студентов осуществляется путём сообщения на лекционных занятиях
теоретических основ дисциплины, путём закрепления теоретических знаний на
практических занятиях и в процессе самостоятельной работы студентов, путём
приобретения практических навыков решения задач механики на практических занятиях
под руководством преподавателя и в процессе самостоятельного выполнения расчётнографических работ по разделам механики. Выполненная самостоятельно контрольная
работа защищается студентами в форме ответов на вопросы преподавателя.
Предусматривается тестирование по каждому разделу механики по тестам для контроля
текущей успеваемости студентов.
К зачёту допускаются студенты прослушавшие курс лекций по дисциплине,
выполнившие частично задания контрольной работы. Зачёт осуществляется в форме
тестирования.
К экзамену допускаются студенты, прослушавшие курс лекций по дисциплине,
сдавшие зачёт и защитившие выполненную контрольную работу.
Экзамен осуществляется либо по разработанным билетам (устно), либо по разработанным
тестам для итогового контроля знаний по трём разделам механики (статика, кинематика,
динамика).
8. Критерии оценивания ЗУН студентов в процессе сдачи зачёта и экзамена
Зачёт проставляется по результатам тестирования при ответе не менее, чем на 60%
вопросов тестового задания;

при устном экзамене по билетам
- Оценка «отлично» выставляется, если студент даёт полный и правильный ответ на
поставленные в экзаменационном билете и дополнительные (если в таковых была
необходимость) вопросы. В ответе должны быть обстоятельно раскрыты соответствующие
теоретические положения вопросов билета и проявлено отчётливое понимание путей
практического применения теоретических положений.
Материал должен излагаться
в логической последовательности и грамотно.
Экзаменующийся должен показать полные предметные знания и навыки использования
теоретических знаний при решении практических задач.
- Оценка «хорошо» выставляется, если ответ, соответствующий указанным выше
критериям для отметки «отлично», отличается меньшей обстоятельностью и глубиной
изложения, содержит несущественные ошибки в изложении теоретического материала,
самостоятельно исправленные после дополнительных вопросов экзаменатора.
- Оценка «удовлетворительно» выставляется, если программный материал излагается
в основном полно, но при этом допускаются существенные ошибки, ответ имеет
репродуктивный характер, проявляется неумение применять теоретические положения и
правила для объяснения конкретных фактов и решения практических задач, наблюдается
нарушение логики изложения.
- Оценка «неудовлетворительно» выставляется, если ответ экзаменуемого показывает
незнание или непонимание части содержания учебного материала по экзаменационному
билету или дополнительным вопросам экзаменатора.
 при компьютерном тестировании
-оценка «удовлетворительно» ставится при ответе не менее, чем на 60% вопросов
тестового задания;
-оценка «хорошо» ставится при ответе на 71-90% вопросов тестового задания;
- оценка «отлично» ставится при ответе на 91-100% вопросов тестового задания.
9. Рекомендуемая литература
Основная:
1.Буланов Э. А. Механика. Вводный курс: учебное пособие /Э. А. Буланов, В. Н. Шинкин.М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011.-172с. (Электронный ресурс.-Режим доступа:
http://www.knigafund/ru/books/127775)/
2.Котельникова, В.И. Теоретическая механика. Учебное
пособие / В.И.Котельникова.
Ульяновск: Изд-во УлГПУ, 2008 – 272 с. (Библиотека УлГПУ).
3.Котельникова, В.И. Сборник задач по теоретической механике (раздел «Статика») /В.И
Котельникова. Ульяновск: изд-во УлГПУ, 2002 – 24 с. (Библиотека УлГПУ).
4.Котельникова, В.И. Сборник задач по теоретической механике (раздел «Кинематика»)/В.И
Котельникова. Ульяновск: изд-во УлГПУ, 2002-40 с. (Библиотека УлГПУ).
5.Котельникова, В.И. Сборник задач по теоретической механике (раздел «Динамика») /В.И
Котельникова. Ульяновск: изд-во УлГПУ, 2002 – 34 с. (Библиотека УлГПУ).
Дополнительная:
1.Яблонский, А. А., Никифорова, В. М . Курс теоретической механики. Часть1
/ А.А.Яблонский, В. М. Никифорова - М.: Высшая школа, 1984 -324 с. (Библиотека УлГПУ).
2.Яблонский, А. А. Курс теоретической механики. Часть 2. / А.А.Яблонский - М.: Высшая
школа, 1984 -422 с. (Библиотека УлГПУ).
3.Котельникова, В.И. К решению задач по теоретической механике. Учебное пособие для
студентов специальности 030600 «Технология и предпринимательство» педагогических
вузов /В.И.Котельникова. Ульяновск: изд-во УлГПУ, 1998 – 54 с. (Библиотека УлГПУ).
4.Поляхов Н.Н. Теоретическая механика. Учебник /П. Е. Товстик, 2-е изд., перераб. и
дополненное. М.: Высшая школа, 2000. (Библиотека УлГПУ).
5.Цивильский В.Л. Теоретическая механика. Учебник для вузов. /В.Л. Цивильский. М.:
Высшая школа, 2001 – 368 с. (Библиотека УлГПУ).
6. 2.Котельникова, В.И.
Теоретическая
механика.
Учебное
пособие /
В.И.Котельникова. Ульяновск: Изд-во УлГПУ, 1997 – 211 с. (Библиотека УлГПУ).
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
- Плакаты, макеты.
- Мультимедийное сопровождение лекций (презентации).
- Мультимедиа проектор, ноутбук.
- Компьютерные тестовые материалы.
11. Программное и коммуникационное обеспечение дисциплины





Курс лекций с мультимедийным сопровождением в виде презентаций.
Компьютер (ноутбук) и мультимедийное оборудование.
Плакаты, макеты, опорные схемы.
Тестовые материалы для текущего контроля знаний студентов.
Компьютерные программы для тестирования студентов по дисциплине.
Лист согласования рабочей программы учебной дисциплины
Рабочая программа учебной дисциплины «Техническая механика:
Теоретическая механика.»
Составитель: В. И. Котельникова – Ульяновск: УлГПУ, 2012. - 11 с.
Программа составлена с учетом государственного образовательного
стандарта высшего профессионального образования по специальности
0505.01.07..65 «Профессиональное обучение (Материаловедение и обработка
материалов)».
Составитель ____________________ В. И. Котельникова
(подпись)
Рабочая программа учебной дисциплины (практики) одобрена на заседании
кафедры технологии
" 21 "
марта 2012 г., протокол
№ 7
Заведующий кафедрой
__________________________________Н. А. Юганова _____________________________
я подпись
расшифровка подписи
дата
Рабочая программа учебной дисциплины (практики)согласована с библиотекой
Сотрудник библиотеки
__________________________________Ю.Б.Марсакова______________________________
личная подпись
расшифровка подписи
дата
Программа утверждена на заседании ученого совета факультета технологии и
дизайна
"22"
марта
2012 г.,
протокол № 7
Председатель ученого совета факультета
_________________________________А. В. Назаренко _______________
личная подпись
расшифровка подписи
дата
Программа согласована с учебным управлением
"___" __________ 20__г., протокол № ____
Начальник учебного управления.
____________________________________________________________________
личная подпись
расшифровка подписи
дата
Программа зарегистрирована в университетском редакционно-издательском
секторе под учетным номером __________ на правах учебно-методического
электронного издания.
Начальник
УРИС
__________________________________________________________________
личная подпись
расшифровка подписи
дата