考研備考期末復(fù)習(xí)專業(yè)課理論力學(xué)總緒論

1、(1)1)古代力學(xué)古代力學(xué)( (從遠(yuǎn)古到公元從遠(yuǎn)古到公元6 6世紀(jì)世紀(jì)) )(2)(2)中世紀(jì)的力學(xué)中世紀(jì)的力學(xué)(6(61616世紀(jì)世紀(jì)) )(3) (3) 經(jīng)典力學(xué)時(shí)代經(jīng)典力學(xué)時(shí)代(16-18(16-18世紀(jì)世紀(jì)) )1.1.理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 岷江上的大型引水樞紐工程，也是現(xiàn)有世界上歷史最長(zhǎng)的無(wú)壩岷江上的大型引水樞紐工程，也是現(xiàn)有世界上歷史最長(zhǎng)的無(wú)壩引水工程。始建于公元前引水工程。始建于公元前256256前前251251年。年。都江堰都江堰1.1.理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 趙州橋趙州橋( (安濟(jì)橋安濟(jì)橋) )591591599599年，跨度年，跨度37.437.4米米

2、, ,采用拱高只有采用拱高只有7 7米的淺拱米的淺拱- -敞肩拱，敞肩拱，敞肩拱的運(yùn)用為世界橋梁史上的首創(chuàng)，并有敞肩拱的運(yùn)用為世界橋梁史上的首創(chuàng)，并有“世界橋梁鼻祖世界橋梁鼻祖”的美譽(yù)。的美譽(yù)。1.1.理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 10561056年建成，采用筒年建成，采用筒體結(jié)構(gòu)和各種斗拱，體結(jié)構(gòu)和各種斗拱，900900多年來(lái)經(jīng)受過(guò)多次多年來(lái)經(jīng)受過(guò)多次地震的考驗(yàn)。地震的考驗(yàn)。山西應(yīng)縣木塔1.1.理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 東漢時(shí)期，中國(guó)發(fā)生地震的次數(shù)是比較多的，為了測(cè)定地東漢時(shí)期，中國(guó)發(fā)生地震的次數(shù)是比較多的，為了測(cè)定地震方位，及時(shí)地挽救人民的生命財(cái)產(chǎn)，公元震方位，及時(shí)地挽救人民的

3、生命財(cái)產(chǎn)，公元126126年，張衡在第年，張衡在第二次擔(dān)任太史令之后，二次擔(dān)任太史令之后， 就注意掌握收集地震的情報(bào)和記錄，就注意掌握收集地震的情報(bào)和記錄，經(jīng)過(guò)多年的潛心研究，終于在公元經(jīng)過(guò)多年的潛心研究，終于在公元132132年年( (東漢順帝陽(yáng)嘉元年?yáng)|漢順帝陽(yáng)嘉元年) )，發(fā)明了世界上第一臺(tái)測(cè)定地震方位的科學(xué)儀器發(fā)明了世界上第一臺(tái)測(cè)定地震方位的科學(xué)儀器候風(fēng)地動(dòng)儀候風(fēng)地動(dòng)儀。張衡與地動(dòng)儀 1.1.理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 3 3 經(jīng)典力學(xué)時(shí)代經(jīng)典力學(xué)時(shí)代(16-18(16-18世紀(jì)世紀(jì)) ) 力學(xué)開(kāi)始形成一門獨(dú)立的系統(tǒng)的學(xué)科，伽利略力學(xué)開(kāi)始形成一門獨(dú)立的系統(tǒng)的學(xué)科，伽利略提出了加速度

4、的概念，從而奠定了動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。牛提出了加速度的概念，從而奠定了動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。牛頓在總結(jié)前人的研究成果后，寫出了頓在總結(jié)前人的研究成果后，寫出了自然哲學(xué)之?dāng)?shù)自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理學(xué)原理一書(shū)一書(shū)(1687(1687年年) )，對(duì)動(dòng)力學(xué)作了系統(tǒng)的描述，對(duì)動(dòng)力學(xué)作了系統(tǒng)的描述，提出了牛頓三定律，它是整個(gè)古典力學(xué)的基礎(chǔ)提出了牛頓三定律，它是整個(gè)古典力學(xué)的基礎(chǔ)。1.1.理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 十八、十九世紀(jì)是理論力學(xué)發(fā)展成熟的時(shí)期，相繼提十八、十九世紀(jì)是理論力學(xué)發(fā)展成熟的時(shí)期，相繼提出了重要的虛位移原理、達(dá)朗伯原理以及拉格朗日方出了重要的虛位移原理、達(dá)朗伯原理以及拉格朗日方程。在此基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了分

5、析力學(xué)。進(jìn)入二十世紀(jì)，程。在此基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了分析力學(xué)。進(jìn)入二十世紀(jì)，由于新技術(shù)革命的需要，又相繼產(chǎn)生了非線性振動(dòng)、由于新技術(shù)革命的需要，又相繼產(chǎn)生了非線性振動(dòng)、陀螺力學(xué)、飛行力學(xué)、彈道學(xué)等一系列分支力陀螺力學(xué)、飛行力學(xué)、彈道學(xué)等一系列分支力學(xué)。1.1.理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史理論力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 2 2 理論力學(xué)的研究對(duì)象理論力學(xué)的研究對(duì)象理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的科學(xué)理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的科學(xué) 所謂機(jī)械運(yùn)動(dòng)就是物體在空間的位置隨時(shí)間而變化所謂機(jī)械運(yùn)動(dòng)就是物體在空間的位置隨時(shí)間而變化的運(yùn)動(dòng)形態(tài)的運(yùn)動(dòng)形態(tài) 理論力學(xué)研究速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀物體的機(jī)械運(yùn)理論力學(xué)研究速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀物

6、體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。屬于古典力學(xué)的范疇動(dòng)。屬于古典力學(xué)的范疇 3 3 理論力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容理論力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容 理論力學(xué)分為靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)三部分。理論力學(xué)分為靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)三部分。 靜力學(xué)靜力學(xué)研究力的性質(zhì)、力系的簡(jiǎn)化方法和力系的研究力的性質(zhì)、力系的簡(jiǎn)化方法和力系的平衡論平衡論 運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)從幾何的角度研究物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律而不從幾何的角度研究物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律而不考慮產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原因考慮產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原因 動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)研究物體的運(yùn)動(dòng)變化與作用力之間的關(guān)系。研究物體的運(yùn)動(dòng)變化與作用力之間的關(guān)系。 概括地說(shuō)，理論力學(xué)的研究方法概括地說(shuō)，理論力學(xué)的研究方法 1 1 、從對(duì)事物的觀察、實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)出發(fā)，經(jīng)

7、、從對(duì)事物的觀察、實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)出發(fā)，經(jīng)過(guò)分析、綜合歸納和抽象化，建立起力學(xué)模型，總過(guò)分析、綜合歸納和抽象化，建立起力學(xué)模型，總結(jié)出力學(xué)的最基本的概念和規(guī)律；結(jié)出力學(xué)的最基本的概念和規(guī)律； 4 4、理論力學(xué)的研究方法、理論力學(xué)的研究方法 2 2 、從基本規(guī)律出發(fā)，利用數(shù)學(xué)推理演繹，得出具、從基本規(guī)律出發(fā)，利用數(shù)學(xué)推理演繹，得出具有物理意義和實(shí)用意義的結(jié)論和定理，構(gòu)成力學(xué)理有物理意義和實(shí)用意義的結(jié)論和定理，構(gòu)成力學(xué)理論；論； 3 3 、然后再回到實(shí)踐中去驗(yàn)證理論的正確性，并在、然后再回到實(shí)踐中去驗(yàn)證理論的正確性，并在更高的水平上指導(dǎo)實(shí)踐，同時(shí)從這個(gè)過(guò)程中獲得新更高的水平上指導(dǎo)實(shí)踐，同時(shí)從這個(gè)過(guò)程

8、中獲得新的材料、新的認(rèn)識(shí)，再進(jìn)一步完善和發(fā)展理論力學(xué)。的材料、新的認(rèn)識(shí)，再進(jìn)一步完善和發(fā)展理論力學(xué)。4 4、理論力學(xué)的研究方法、理論力學(xué)的研究方法 緒 論 工程問(wèn)題工程問(wèn)題力學(xué)知識(shí)力學(xué)知識(shí)工程經(jīng)驗(yàn)工程經(jīng)驗(yàn)力學(xué)模型力學(xué)模型力學(xué)知識(shí)力學(xué)知識(shí)數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型力學(xué)知識(shí)力學(xué)知識(shí)數(shù)學(xué)工具數(shù)學(xué)工具分析計(jì)算分析計(jì)算符合符合實(shí)際實(shí)際 ？ 結(jié)束結(jié)束是否4 4、理論力學(xué)的研究方法、理論力學(xué)的研究方法5. 5. 理論力學(xué)的性質(zhì)與任務(wù)理論力學(xué)的性質(zhì)與任務(wù) （1 1）課程性質(zhì)：理論力學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的技術(shù)）課程性質(zhì)：理論力學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課基礎(chǔ)課 （2 2）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)械本課

9、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，初步學(xué)會(huì)運(yùn)用這些運(yùn)動(dòng)（包括平衡）的基本規(guī)律和研究方法，初步學(xué)會(huì)運(yùn)用這些理論和方法去分析、解決實(shí)際問(wèn)題，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和有關(guān)的理論和方法去分析、解決實(shí)際問(wèn)題，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和有關(guān)的科學(xué)技術(shù)打好基礎(chǔ)?？茖W(xué)技術(shù)打好基礎(chǔ)。 6 6 理論力學(xué)的教學(xué)特點(diǎn)理論力學(xué)的教學(xué)特點(diǎn) 1 1、理論力學(xué)比較注重基本概念、基本理論以及、理論力學(xué)比較注重基本概念、基本理論以及解決問(wèn)題的基本方法的學(xué)習(xí)和掌握。因此概念的引解決問(wèn)題的基本方法的學(xué)習(xí)和掌握。因此概念的引入，理論的建立思路，以及方法的應(yīng)用都是貫穿在入，理論的建立思路，以及方法的應(yīng)用都是貫

10、穿在教學(xué)中的重要方面。教學(xué)中的重要方面。 2 2、某些力學(xué)概念比較抽象，但大多與工程、生、某些力學(xué)概念比較抽象，但大多與工程、生活實(shí)際中的物理現(xiàn)象為背景，因此了解力學(xué)工程背活實(shí)際中的物理現(xiàn)象為背景，因此了解力學(xué)工程背景是建立概念，將力學(xué)理論應(yīng)用于實(shí)際的重要環(huán)節(jié)。景是建立概念，將力學(xué)理論應(yīng)用于實(shí)際的重要環(huán)節(jié)。 6 6 理論力學(xué)的教學(xué)特點(diǎn)理論力學(xué)的教學(xué)特點(diǎn) 3 3、理論力學(xué)邏輯、系統(tǒng)性較強(qiáng)，對(duì)人的思維鍛煉比、理論力學(xué)邏輯、系統(tǒng)性較強(qiáng)，對(duì)人的思維鍛煉比較有利，通過(guò)理論力學(xué)的學(xué)習(xí)，可以鍛煉抽象思維、較有利，通過(guò)理論力學(xué)的學(xué)習(xí)，可以鍛煉抽象思維、邏輯思維、辨證思維及創(chuàng)造性思維。因此教學(xué)中自邏輯思維、辨證

11、思維及創(chuàng)造性思維。因此教學(xué)中自由環(huán)境的創(chuàng)設(shè)、激勵(lì)及思維的引導(dǎo)都是非常重要的由環(huán)境的創(chuàng)設(shè)、激勵(lì)及思維的引導(dǎo)都是非常重要的4 4、理論力學(xué)的掌握，提高分析和解決問(wèn)題的能力是、理論力學(xué)的掌握，提高分析和解決問(wèn)題的能力是重點(diǎn)，但這要以對(duì)概念和理論的掌握為基礎(chǔ)。因此重點(diǎn)，但這要以對(duì)概念和理論的掌握為基礎(chǔ)。因此只有多實(shí)踐，多做題，?？偨Y(jié)，才會(huì)有所感悟，克只有多實(shí)踐，多做題，常總結(jié)，才會(huì)有所感悟，克服困難，不斷提高服困難，不斷提高。力學(xué)的應(yīng)用力學(xué)的應(yīng)用航天工程航天工程 核反應(yīng)堆工程核反應(yīng)堆工程 航空工程航空工程 石油工程石油工程 機(jī)械工程機(jī)械工程 電子工程電子工程 土木工程土木工程 計(jì)算機(jī)工程計(jì)算機(jī)工程 水

12、利工程水利工程 其它工程領(lǐng)域其它工程領(lǐng)域力力學(xué)的應(yīng)用學(xué)的應(yīng)用 航天工程航天工程 航天工程航天工程微小衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)力學(xué)的應(yīng)用力學(xué)的應(yīng)用 航空工程航空工程力學(xué)的應(yīng)用力學(xué)的應(yīng)用 機(jī)械工程機(jī)械工程力學(xué)的應(yīng)用力學(xué)的應(yīng)用 土木工程土木工程上海南浦大橋力學(xué)的應(yīng)用力學(xué)的應(yīng)用土木工程土木工程浦東開(kāi)發(fā)區(qū)高層建筑力學(xué)的應(yīng)用力學(xué)的應(yīng)用 水利工程水利工程美國(guó)胡佛大壩力學(xué)的應(yīng)用力學(xué)的應(yīng)用 水利工程水利工程長(zhǎng)江三峽工程力學(xué)的應(yīng)用力學(xué)的應(yīng)用 核反應(yīng)堆工程核反應(yīng)堆工程力學(xué)的應(yīng)用 石油工程石油工程力學(xué)的應(yīng)用 計(jì)算機(jī)工程計(jì)算機(jī)工程力學(xué)的應(yīng)用 其它領(lǐng)域其它領(lǐng)域星系力學(xué)的應(yīng)用 其它領(lǐng)域其它領(lǐng)域大氣海洋力學(xué)的應(yīng)用 其它領(lǐng)域其它領(lǐng)域

13、大型射電望遠(yuǎn)鏡力學(xué)的應(yīng)用“工程力學(xué)走過(guò)了從工程設(shè)計(jì)的輔助手段到中心主要手段的過(guò)程，不是唱配角而是唱主角了” 錢學(xué)森 1997年9月 34靜力學(xué)：靜力學(xué)： 研究物體在力系作用下的平衡條件的科學(xué)研究物體在力系作用下的平衡條件的科學(xué) 1 1、物體的受力分析物體的受力分析：2、力系的等效替換力系的等效替換（或簡(jiǎn)化）：（或簡(jiǎn)化）： 力系力系: :作用于物體上的一群力作用于物體上的一群力. . 35 3 3 、建立各種力系的平衡條件建立各種力系的平衡條件： 。36介紹靜力學(xué)介紹靜力學(xué)5 5條公理，條公理，37一、 剛體剛體剛體是一種理想的力學(xué)模型。剛體是一種理想的力學(xué)模型。 一個(gè)物體能否視為剛體，不僅取決

14、于變形的大小，而一個(gè)物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問(wèn)題本身的要求有關(guān)。且和問(wèn)題本身的要求有關(guān)。剛體剛體在外力作用下形狀和大小都始終保持不變的在外力作用下形狀和大小都始終保持不變的物體。物體。 或者在力的作用下，任意兩點(diǎn)間的或者在力的作用下，任意兩點(diǎn)間的距離保持不變的物體距離保持不變的物體38二二 、力力1 1. .力的定義力的定義 力是物體相互間的機(jī)械作用，其作用結(jié)果使物力是物體相互間的機(jī)械作用，其作用結(jié)果使物體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。確定力的必要因素確定力的必要因素3. 力的三要素力的三要素大小大小 方向方向作用作用點(diǎn)點(diǎn)2. 力的效應(yīng)力的效應(yīng)外效應(yīng)

15、外效應(yīng)改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的效應(yīng)。改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的效應(yīng)。內(nèi)效應(yīng)內(nèi)效應(yīng)引起物體變形的效應(yīng)。引起物體變形的效應(yīng)。394 4. . 力的表示法力的表示法5 5. . 力的單位力的單位_力是一矢量，用數(shù)學(xué)上的矢量記號(hào)力是一矢量，用數(shù)學(xué)上的矢量記號(hào)來(lái)表示，如圖。來(lái)表示，如圖。F_在國(guó)際單位制中，力的單位是牛頓在國(guó)際單位制中，力的單位是牛頓(N) (N) 1 N= 1kg1 N= 1kg米米/ /秒秒2 2 （kg kg m/sm/s2 2 ) )。40三三 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理1 11 1 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理公理公理1 1 力的平行四邊形法力的平行四邊形法則則 41公理公理2 2 二力平衡條件二力平衡條

16、件 使剛體平衡的充分必要條使剛體平衡的充分必要條件件最簡(jiǎn)單力系的平衡條件最簡(jiǎn)單力系的平衡條件合力（合力的大小）合力（合力的大?。?( (矢量和矢量和) )亦可用力三角形求得合力亦可用力三角形求得合力矢矢此公理表明了最簡(jiǎn)單力系的簡(jiǎn)化規(guī)律，是復(fù)雜力此公理表明了最簡(jiǎn)單力系的簡(jiǎn)化規(guī)律，是復(fù)雜力系簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)。系簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)。42只在兩個(gè)力作用下處于平只在兩個(gè)力作用下處于平衡的物體衡的物體二力構(gòu)件二力構(gòu)件不是二力構(gòu)件不是二力構(gòu)件43公理公理3 3 加減平衡力系原理加減平衡力系原理推理推理1 1 力的可傳性力的可傳性作用在剛體上的力是滑動(dòng)矢量，力的三要素為作用在剛體上的力是滑動(dòng)矢量，力的三要素為大小、方向和作用線大小、方向和作用線。 44推論推論 2 2 三力平衡匯交定理三力平衡匯交定理若剛體在三個(gè)力的作用下處于平衡，若其中二力相若剛體在三個(gè)力的作用下處于平衡，若其中二力相交于一點(diǎn)時(shí)，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個(gè)交于一點(diǎn)時(shí)，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個(gè)力的作用線必通過(guò)同一點(diǎn)力的作用線必通過(guò)同一點(diǎn)A=證明：A3AA2A145A=A3A3AA2A146公理公理4 4 作用和反作用定律作用和反作用定律作用力和反作用力總是同時(shí)存在，同時(shí)消失，作用力和反作用力總是同時(shí)存在，同時(shí)消失，等值、反向、共線，作