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)時代經(jīng)典力學(xué)時代(16-18(16-18世紀(jì)世紀(jì)) )1.1.理論力學(xué)發(fā)展簡史理論力學(xué)發(fā)展簡史 岷江上的大型引水樞紐工程，也是現(xiàn)有世界上歷史最長的無壩岷江上的大型引水樞紐工程，也是現(xiàn)有世界上歷史最長的無壩引水工程。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)展簡史理論力學(xué)發(fā)展簡史 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，敞肩拱的運用為世界橋梁史上的首創(chuàng)，并有敞肩拱的運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。的美譽。1.1.理論力學(xué)發(fā)展簡史理論力學(xué)發(fā)展簡史 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多年來經(jīng)受過多次多年來經(jīng)受過多次地震的考驗。地震的考驗。山西應(yīng)縣木塔1.1.理論力學(xué)發(fā)展簡史理論力學(xué)發(fā)展簡史 東漢時期，中國發(fā)生地震的次數(shù)是比較多的，為了測定地東漢時期，中國發(fā)生地震的次數(shù)是比較多的，為了測定地震方位，及時地挽救人民的生命財產(chǎn)，公元震方位，及時地挽救人民的

3、生命財產(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和記錄，就注意掌握收集地震的情報和記錄，經(jīng)過多年的潛心研究，終于在公元經(jīng)過多年的潛心研究，終于在公元132132年年( (東漢順帝陽嘉元年東漢順帝陽嘉元年) )，發(fā)明了世界上第一臺測定地震方位的科學(xué)儀器發(fā)明了世界上第一臺測定地震方位的科學(xué)儀器候風(fēng)地動儀候風(fēng)地動儀。張衡與地動儀 1.1.理論力學(xué)發(fā)展簡史理論力學(xué)發(fā)展簡史 3 3 經(jīng)典力學(xué)時代經(jīng)典力學(xué)時代(16-18(16-18世紀(jì)世紀(jì)) ) 力學(xué)開始形成一門獨立的系統(tǒng)的學(xué)科，伽利略力學(xué)開始形成一門獨立的系統(tǒng)的學(xué)科，伽利略提出了加速度

4、的概念，從而奠定了動力學(xué)的基礎(chǔ)。牛提出了加速度的概念，從而奠定了動力學(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)原理一書一書(1687(1687年年) )，對動力學(xué)作了系統(tǒng)的描述，對動力學(xué)作了系統(tǒng)的描述，提出了牛頓三定律，它是整個古典力學(xué)的基礎(chǔ)提出了牛頓三定律，它是整個古典力學(xué)的基礎(chǔ)。1.1.理論力學(xué)發(fā)展簡史理論力學(xué)發(fā)展簡史 十八、十九世紀(jì)是理論力學(xué)發(fā)展成熟的時期，相繼提十八、十九世紀(jì)是理論力學(xué)發(fā)展成熟的時期，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、由于新技術(shù)革命的需要，又相繼產(chǎn)生了非線性振動、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)展簡史理論力學(xué)發(fā)展簡史 2 2 理論力學(xué)的研究對象理論力學(xué)的研究對象理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運動一般規(guī)律的科學(xué)理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運動一般規(guī)律的科學(xué) 所謂機(jī)械運動就是物體在空間的位置隨時間而變化所謂機(jī)械運動就是物體在空間的位置隨時間而變化的運動形態(tài)的運動形態(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)械運動。屬于古典力學(xué)的范疇動。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)、運動學(xué)和動力學(xué)三部分。理論力學(xué)分為靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)三部分。 靜力學(xué)靜力學(xué)研究力的性質(zhì)、力系的簡化方法和力系的研究力的性質(zhì)、力系的簡化方法和力系的平衡論平衡論 運動學(xué)運動學(xué)從幾何的角度研究物體的運動規(guī)律而不從幾何的角度研究物體的運動規(guī)律而不考慮產(chǎn)生運動的原因考慮產(chǎn)生運動的原因 動力學(xué)動力學(xué)研究物體的運動變化與作用力之間的關(guān)系。研究物體的運動變化與作用力之間的關(guān)系。 概括地說，理論力學(xué)的研究方法概括地說，理論力學(xué)的研究方法 1 1 、從對事物的觀察、實踐和科學(xué)實驗出發(fā)，經(jīng)

7、、從對事物的觀察、實踐和科學(xué)實驗出發(fā)，經(jīng)過分析、綜合歸納和抽象化，建立起力學(xué)模型，總過分析、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用意義的結(jié)論和定理，構(gòu)成力學(xué)理有物理意義和實用意義的結(jié)論和定理，構(gòu)成力學(xué)理論；論； 3 3 、然后再回到實踐中去驗證理論的正確性，并在、然后再回到實踐中去驗證理論的正確性，并在更高的水平上指導(dǎo)實踐，同時從這個過程中獲得新更高的水平上指導(dǎo)實踐，同時從這個過程

8、中獲得新的材料、新的認(rèn)識，再進(jìn)一步完善和發(fā)展理論力學(xué)。的材料、新的認(rèn)識，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 工程問題工程問題力學(xué)知識力學(xué)知識工程經(jīng)驗工程經(jīng)驗力學(xué)模型力學(xué)模型力學(xué)知識力學(xué)知識數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型力學(xué)知識力學(xué)知識數(shù)學(xué)工具數(shù)學(xué)工具分析計算分析計算符合符合實際實際 ？ 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)是一門理論性較強的技術(shù)）課程性質(zhì)：理論力學(xué)是一門理論性較強的技術(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，質(zhì)點系和剛體機(jī)械本課

9、程的任務(wù)是使學(xué)生掌握質(zhì)點，質(zhì)點系和剛體機(jī)械運動（包括平衡）的基本規(guī)律和研究方法，初步學(xué)會運用這些運動（包括平衡）的基本規(guī)律和研究方法，初步學(xué)會運用這些理論和方法去分析、解決實際問題，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和有關(guān)的理論和方法去分析、解決實際問題，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)特點理論力學(xué)的教學(xué)特點 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題的基本方法的學(xué)習(xí)和掌握。因此概念的引解決問題的基本方法的學(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、生活實際中的物理現(xiàn)象為背景，因此了解力學(xué)工程背活實際中的物理現(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)用于實際的重要環(huán)節(jié)。 6 6 理論力學(xué)的教學(xué)特點理論力學(xué)的教學(xué)特點 3 3、理論力學(xué)邏輯、系統(tǒng)性較強，對人的思維鍛煉比、理論力學(xué)邏輯、系統(tǒng)性較強，對人的思維鍛煉比較有利，通過理論力學(xué)的學(xué)習(xí)，可以鍛煉抽象思維、較有利，通過理論力學(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，提高分析和解決問題的能力是、理論力學(xué)的掌握，提高分析和解決問題的能力是重點，但這要以對概念和理論的掌握為基礎(chǔ)。因此重點，但這要以對概念和理論的掌握為基礎(chǔ)。因此只有多實踐，多做題，?？偨Y(jié)，才會有所感悟，克只有多實踐，多做題，?？偨Y(jié)，才會有所感悟，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 計算機(jī)工程計算機(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 計算機(jī)工程計算機(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)走過了從工程設(shè)計的輔助手段到中心主要手段的過程，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（或簡化）：（或簡化）： 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。 一個物體能否視為剛體，不僅取決

14、于變形的大小，而一個物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問題本身的要求有關(guān)。且和問題本身的要求有關(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，任意兩點間的或者在力的作用下，任意兩點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動狀態(tài)發(fā)生改變體的形狀和運動狀態(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點2. 力的效應(yīng)力的效應(yīng)外效應(yīng)

15、外效應(yīng)改變物體運動狀態(tài)的效應(yīng)。改變物體運動狀態(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)上的矢量記號力是一矢量，用數(shù)學(xué)上的矢量記號來表示，如圖。來表示，如圖。F_在國際單位制中，力的單位是牛頓在國際單位制中，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單力系的平衡條件最簡單力系的平衡條件合力（合力的大?。┖狭Γê狭Φ拇笮。?( (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單力系的簡化規(guī)律，是復(fù)雜力此公理表明了最簡單力系的簡化規(guī)律，是復(fù)雜力系簡化的基礎(chǔ)。系簡化的基礎(chǔ)。42只在兩個力作用下處于平只在兩個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矢量，力的三要素為作用在剛體上的力是滑動矢量，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力的作用下處于平衡，若其中二力相若剛體在三個力的作用下處于平衡，若其中二力相交于一點時，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個交于一點時，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個力的作用線必通過同一點力的作用線必通過同一點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存在，同時消失，作用力和反作用力總是同時存在，同時消失，等值、反向、共線，作