力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)專題復(fù)習(xí)

演講人：日期：力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)專題復(fù)習(xí)目錄CONTENTS力學(xué)基本概念與原理彈性力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)靜力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)回顧材料力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)梳理力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法與技能提升01力學(xué)基本概念與原理力的分類根據(jù)力的作用效果，可以將力分為接觸力和非接觸力；根據(jù)力的性質(zhì)，可以分為重力、彈力、摩擦力等。力的定義力是物體之間的相互作用，這種作用能夠改變物體的靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。力的性質(zhì)力具有矢量性，即力有大小和方向；同時(shí)，力還具有傳遞性，可以通過物體傳遞至其他物體。力的定義及性質(zhì)一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。這是物體慣性的表現(xiàn)。牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律（慣性定律）物體的加速度與作用在物體上的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律（加速度定律）兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，并且作用在同一直線上。牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律（作用與反作用定律）牛頓運(yùn)動(dòng)定律力的合成與分解力的合成當(dāng)物體受到多個(gè)力作用時(shí)，這些力可以合成為一個(gè)總力，即力的合成。合成的方法有平行四邊形定則和三角形定則等。力的分解力的平衡為了分析物體受力情況，可以將一個(gè)力分解為多個(gè)分力。分解的方法同樣有平行四邊形定則和三角形定則等。當(dāng)物體受到多個(gè)力作用時(shí)，如果這些力的合力為零，則物體處于平衡狀態(tài)。平衡的條件是合外力為零。平衡狀態(tài)與平衡條件物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，稱為平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，必須滿足合外力為零和力矩平衡兩個(gè)條件。合外力為零保證物體不產(chǎn)生加速度，力矩平衡保證物體不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。平衡條件根據(jù)物體所受力的性質(zhì)，可以將平衡分為穩(wěn)定平衡、不穩(wěn)定平衡和隨遇平衡三種類型。穩(wěn)定平衡是指物體在受到微小擾動(dòng)后能恢復(fù)原平衡狀態(tài)的平衡；不穩(wěn)定平衡是指物體在受到微小擾動(dòng)后不能恢復(fù)原平衡狀態(tài)的平衡；隨遇平衡是指物體在任意位置都處于平衡狀態(tài)的平衡。平衡的分類02彈性力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)彈性形變物體在受到外力作用后，形狀或尺寸發(fā)生改變，當(dāng)外力撤去后，物體能夠恢復(fù)原狀，這種形變稱為彈性形變。胡克定律彈性極限彈性形變與胡克定律在彈性形變范圍內(nèi)，物體的應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即應(yīng)力等于彈性模量與應(yīng)變的乘積，這是胡克定律的基本內(nèi)容。物體在彈性形變范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變保持線性關(guān)系，當(dāng)應(yīng)力超過某一極限值時(shí)，物體將發(fā)生塑性形變，這個(gè)極限值稱為彈性極限。彈性模量彈性模量是指材料在單向應(yīng)力狀態(tài)下應(yīng)力與應(yīng)變的比值，它反映了材料抵抗形變的能力。彈性模量與泊松比泊松比泊松比是材料在單向受拉或受壓時(shí)，橫向正應(yīng)變與軸向正應(yīng)變的比值，它反映了材料在受力時(shí)的橫向變形情況。彈性模量與泊松比的關(guān)系彈性模量和泊松比是描述材料力學(xué)性能的重要參數(shù)，它們之間存在一定的關(guān)系，泊松比越大，彈性模量越小。應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力是物體內(nèi)部各部分之間由于外力作用而產(chǎn)生的相互作用力，它反映了物體內(nèi)部的力學(xué)狀態(tài)。應(yīng)力應(yīng)變是物體在受到外力作用后發(fā)生的形狀或尺寸的改變，它反映了物體在外力作用下的變形程度。應(yīng)變應(yīng)力-應(yīng)變曲線是描述應(yīng)力與應(yīng)變之間關(guān)系的曲線，它可以反映材料的力學(xué)性能和變形特點(diǎn)。應(yīng)力-應(yīng)變曲線建筑結(jié)構(gòu)分析在機(jī)械零件設(shè)計(jì)中，利用彈性力學(xué)原理可以計(jì)算零件在受力后的變形和應(yīng)力分布，從而進(jìn)行強(qiáng)度校核和形狀優(yōu)化。機(jī)械零件設(shè)計(jì)材料性能研究在材料性能研究中，彈性力學(xué)是評(píng)價(jià)材料力學(xué)性能的重要指標(biāo)之一，通過測(cè)試材料的彈性模量、泊松比等參數(shù)可以了解材料的力學(xué)特性。在建筑結(jié)構(gòu)中，利用彈性力學(xué)原理可以分析結(jié)構(gòu)的受力情況和變形情況，從而進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化。彈性力學(xué)在實(shí)際問題中應(yīng)用03動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)動(dòng)力學(xué)定義動(dòng)力學(xué)是理論力學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，主要研究作用于物體的力與物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。動(dòng)力學(xué)研究對(duì)象動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)象是運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀物體。動(dòng)力學(xué)基本方程牛頓第二定律（F=ma），描述了力與加速度之間的關(guān)系。動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用動(dòng)力學(xué)是物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ)，在實(shí)際工程和技術(shù)領(lǐng)域中有廣泛應(yīng)用。動(dòng)力學(xué)基本概念及原理動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律動(dòng)量定理內(nèi)容物體在一個(gè)過程始末的動(dòng)量變化量等于它在這個(gè)過程中所受力的沖量，即FΔt=mΔv。動(dòng)量守恒定律內(nèi)容在沒有外力作用或外力作用極小的系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)總動(dòng)量保持不變。動(dòng)量定理的應(yīng)用動(dòng)量定理可以解釋許多現(xiàn)象，如碰撞、爆炸等過程中的動(dòng)量變化。動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用動(dòng)量守恒定律在解決碰撞、反沖等問題時(shí)非常有用，可以簡(jiǎn)化計(jì)算過程。動(dòng)能定理與機(jī)械能守恒定律動(dòng)能定理內(nèi)容01合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化量，即W=ΔE_k。機(jī)械能守恒定律內(nèi)容02在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢(shì)能（包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能）發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總能量保持不變。動(dòng)能定理的應(yīng)用03動(dòng)能定理可以計(jì)算物體在變力作用下的位移、速度等物理量。機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用04機(jī)械能守恒定律在解決擺動(dòng)、滑動(dòng)等問題時(shí)具有重要意義，可以判斷機(jī)械能是否守恒，從而簡(jiǎn)化計(jì)算。碰撞基本規(guī)律動(dòng)量守恒定律在碰撞過程中總是成立，而機(jī)械能守恒只在完全彈性碰撞中成立。碰撞問題的實(shí)際應(yīng)用碰撞問題在物理學(xué)和工程中非常常見，如交通事故分析、粒子加速器設(shè)計(jì)等。碰撞問題的解決方法根據(jù)動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律（若適用）列方程求解，或者利用恢復(fù)系數(shù)來求解碰撞后的速度。碰撞類型完全彈性碰撞、非完全彈性碰撞和完全非彈性碰撞。碰撞問題及其解決方法04靜力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)回顧靜力學(xué)基本概念及原理靜力學(xué)定義靜力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支，研究物體在受力作用下的平衡規(guī)律。02040301靜力學(xué)基本原理牛頓第一定律（慣性定律）、牛頓第三定律（作用與反作用定律）以及力的合成與分解等?；疚锢砹苛?、質(zhì)量、加速度、速度、位移等。靜力學(xué)的應(yīng)用研究物體在靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的受力情況，分析物體的平衡條件。力的平衡條件作用于物體的合力為零，即物體所受各力的矢量和為零。力的平衡條件的應(yīng)用分析物體的受力情況，判斷物體是否處于平衡狀態(tài)；根據(jù)平衡條件求解未知力的大小和方向。平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性分析物體在受到微小擾動(dòng)后是否能保持平衡狀態(tài)，進(jìn)而判斷物體的穩(wěn)定性。平衡條件的推論若物體在某一方向上靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體在該方向上所受合力為零。力的平衡條件及應(yīng)用01020304物體系統(tǒng)的概念由多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物體組成的整體。物體系統(tǒng)平衡的條件系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的合力為零，且系統(tǒng)對(duì)外界的合力也為零。物體系統(tǒng)平衡問題的分析方法將系統(tǒng)拆分為多個(gè)單獨(dú)的物體，分別分析每個(gè)物體的受力情況，再根據(jù)平衡條件求解未知力；或者利用整體法直接分析系統(tǒng)的受力情況，求解系統(tǒng)的平衡條件。物體系統(tǒng)平衡的應(yīng)用分析復(fù)雜物體的受力情況，判斷系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，為工程設(shè)計(jì)和安全評(píng)估提供依據(jù)。物體系統(tǒng)的平衡問題靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力靜摩擦力的定義當(dāng)兩物體相對(duì)靜止且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，阻礙它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力稱為靜摩擦力。靜摩擦力的特點(diǎn)靜摩擦力的大小與外力的大小相等，方向與外力相反，且靜摩擦力的最大值叫最大靜摩擦力。滑動(dòng)摩擦力的定義當(dāng)兩物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，阻礙它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力稱為滑動(dòng)摩擦力?；瑒?dòng)摩擦力的特點(diǎn)滑動(dòng)摩擦力的大小與正壓力成正比，方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。05材料力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)梳理應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系材料力學(xué)研究材料在受力過程中應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，以及材料的破壞機(jī)制和強(qiáng)度理論等。材料力學(xué)定義材料力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)分支，研究材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)力、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定和導(dǎo)致各種材料破壞的極限?；驹聿牧狭W(xué)基于力學(xué)基礎(chǔ)，如靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和材料科學(xué)等原理，通過對(duì)材料的力學(xué)性能測(cè)試和力學(xué)行為分析，為工程設(shè)計(jì)和材料選擇提供依據(jù)。材料力學(xué)基本概念及原理?xiàng)U的拉伸與壓縮問題拉伸與壓縮的基本概念拉伸是指桿件在受到沿軸線方向的拉力作用時(shí)，發(fā)生的伸長(zhǎng)和橫截面縮小的變形；壓縮是指桿件在受到沿軸線方向的壓力作用時(shí)，發(fā)生的縮短和橫截面增大的變形。桿的內(nèi)力分析在拉伸或壓縮過程中，桿件內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生抵抗外力作用的內(nèi)力，即拉力和壓力。通過求解內(nèi)力的大小和分布，可以判斷桿件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。應(yīng)力計(jì)算根據(jù)材料力學(xué)的基本原理，可以計(jì)算出桿件在拉伸或壓縮過程中的應(yīng)力大小，包括正應(yīng)力和切應(yīng)力等。梁在受到橫向力或彎矩作用時(shí)，會(huì)發(fā)生彎曲變形，包括平面彎曲和扭轉(zhuǎn)彎曲等。梁的彎曲形式梁的彎曲問題在彎曲過程中，梁的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生彎矩和剪力等內(nèi)力，同時(shí)梁的上下表面會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。通過分析內(nèi)力和應(yīng)力分布，可以判斷梁的承載能力和破壞模式。梁的內(nèi)力與應(yīng)力分布梁的彎曲變形包括撓度和轉(zhuǎn)角等，而剛度則是反映梁抵抗變形能力的物理量。根據(jù)材料力學(xué)的原理，可以計(jì)算出梁在特定條件下的撓度和轉(zhuǎn)角，以及提高梁剛度的方法。梁的變形與剛度剪切與擠壓的概念剪切是指材料在受到平行于橫截面的外力作用時(shí)，發(fā)生的相對(duì)滑移現(xiàn)象；擠壓是指材料在受到壓力作用時(shí)，發(fā)生的壓縮變形現(xiàn)象。剪切與擠壓?jiǎn)栴}剪切與擠壓的破壞形式在剪切和擠壓作用下，材料可能會(huì)發(fā)生斷裂、塑性變形等破壞形式。通過分析破壞形式，可以判斷材料的韌性和塑性等力學(xué)性能。剪切與擠壓的強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)材料力學(xué)的原理，可以計(jì)算出材料在剪切和擠壓作用下的強(qiáng)度值，包括剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度等。這些強(qiáng)度值是評(píng)估材料抵抗外力作用能力的重要指標(biāo)。06力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法與技能提升力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路及注意事項(xiàng)明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康纳钊肜斫鈱?shí)驗(yàn)?zāi)康?，確定實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件。理論與實(shí)際相結(jié)合將力學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐相結(jié)合，設(shè)計(jì)合理、可行的實(shí)驗(yàn)方案。安全性考慮在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中充分考慮安全因素，確保實(shí)驗(yàn)人員和設(shè)備的安全。干擾因素控制識(shí)別并控制實(shí)驗(yàn)中的干擾因素，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。測(cè)量工具的選擇與使用根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，選擇合適的測(cè)量工具，并掌握其使用方法和注意事項(xiàng)。誤差來源分析分析測(cè)量過程中可能出現(xiàn)的誤差來源，如儀器誤差、人為誤差等。誤差傳播與計(jì)算了解誤差的傳播規(guī)律，學(xué)會(huì)進(jìn)行誤差的合并與計(jì)算。數(shù)據(jù)處理與誤差評(píng)估掌握數(shù)據(jù)處理方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行誤差評(píng)估和分析。測(cè)量技術(shù)與誤差分析方法典型力學(xué)實(shí)驗(yàn)案例解析自由落體實(shí)驗(yàn)研究物體在自由落體過程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，驗(yàn)證重力加速度的存在。力的合成與分解實(shí)驗(yàn)