理论力学

“理论力学”是高等理工科院校普遍开设的一门技术基础课。它不仅是后续课程及其他专业课程的基础，还能够帮助学生直接分析和解决工程中的某些实际问题。近年来，在专业教学改革中，“理论力学”教学课时有所减少，加之高校扩招所导致学生基础的变化，这些因素使得相关专业“理论力学”教学内容的差别程度越来越大。为了满足由于这些变化所产生的教学以及应用型人才培养的需要，我们组织部分人员，参照教育部高等学校力学教学指导委员会制定的《理论力学课程教学基本要求》，并结合编者近年来的教学改革实践编写了本书。

在本书编写过程中，一方面考虑了学科自身的完整性和系统性，基本延续了传统内容体系，依次讲述静力学、运动学和动力学；另一方面着重考虑了应用型人才培养对基础课程知识需要的针对性与实用性，编写时删去了一些扩展部分的内容，如碰撞、机械振动等。针对学生应用知识能力的不足，在对基本概念进行论述时注重引导学生分析问题，把对物体受力分析和运动分析能力的培养贯穿教学始终。为了强化应用，在对定理进行论证和对公式进行推导时不做冗长叙述，力求简洁，而是把重点放在如何应用这些定理和公式去分析和解决问题上。另外，针对学生理论联系实际能力较差的现状，编写时还加重了物体计算简图所对应的实际工程构件背景的介绍，以达到逐步培养学生由工程实际抽象建立力学模型能力的目的。

本书由胡庆泉、王继燕任主编（负责统编定稿），李琳、杨尚阳、尹大刚、侯善芹任副主编（审读全稿）。具体编写人员及分工如下：刘建忠（绪论、第1章）、蒋彤（第2章、第3章）、王继燕（第4章、第11章）、崔泽（第5章）、高华（第6章）、李琳（第7章）、高曦光（第8章）、马昌红（第9章）、侯善芹（第10章）、杨尚阳（第12章）、胡庆泉（第13章）、倪正银（第14章）。本书编者均常年负责“理论力学”课程教学工作，有较深的理论造诣和丰富的教学经验。

由于时间仓促，书中难免有疏漏之处，恳请读者批评指正。

编 者

2022年8月

前言
绪论 1
0.1 理论力学的研究对象和内容 1
0.2 理论力学的研究方法 2
0.3 学习理论力学的主要目的 3
拓展阅读：牛顿简介 4
第1章　静力学基础 5
1.1 静力学的基本概念 5
1.2 静力学公理 6
1.3 约束及约束反力 9
1.4 物体的受力分析和受力图 13
拓展阅读：静力学发展简史 16
习题 17
第2章　平面汇交力系和平面力偶系 20
2.1 平面汇交力系的合成和平衡的几何法 20
2.2 平面汇交力系的合成和平衡的解析法 22
2.3 力矩的概念及其计算 25
2.4 力偶的概念及其性质 26
2.5 平面力偶系的合成与平衡 28
习题 31
第3章　平面任意力系 36
3.1 力的平移定理 36
3.2 平面任意力系向一点简化 37
3.3 平面任意力系的平衡条件和平衡方程 42
3.4 物体系统的平衡 47
习题 51
第4章　空间力系 60
4.1 力在直角坐标轴上的投影 60
4.2 空间汇交力系 61
4.3 空间力对点之矩和空间力对轴之矩 63
4.4 空间力偶 67
4.5 空间任意力系向一点简化 70
4.6 空间任意力系的平衡方程 73
4.7 重心 78
习题 84
第5章　摩擦 88
5.1 滑动摩擦 88
5.2 摩擦角与自锁 90
5.3 考虑摩擦时物体的平衡问题 92
5.4 滚动摩阻 95
拓展阅读：达•芬奇简介 97
习题 97
第6章　点的运动学 101
6.1 矢量法 101
6.2 直角坐标法 103
6.3 自然法 106
拓展阅读：中国北斗卫星导航系统 114
拓展阅读：伽利略简介 115
习题 116
第7章 刚体的简单运动 121
7.1 刚体的平行移动 121
7.2 刚体绕定轴转动 123
习题 130
第8章 点的合成运动 134
8.1 绝对运动、相对运动和牵连运动 134
8.2 速度合成定理 135
8.3 牵连运动为平移时的加速度合成定理 138
8.4 牵连运动为转动时的加速度合成定理 140
习题 146
第9章　刚体的平面运动 151
9.1 刚体平面运动的概述和运动分解 151
9.2 平面图形上各点的速度分析和瞬时速度中心的概念 154
9.3 平面图形上各点的加速度分析 164
习题 167
第10章　质点动力学的基本方程 172
10.1 动力学基本定律 172
10.2 质点的运动微分方程 174
习题 179
第11章　动量定理 183
11.1 动量和冲量 183
11.2 动量定理和动量守恒定律 186
11.3 质心运动定理和质心运动守恒定律 189
习题 193
第12章　动量矩定理 197
12.1 刚体对轴的转动惯量 197
12.2 动量矩 202
12.3 动量矩定理 204
12.4 刚体绕定轴转动的微分方程 210
12.5 刚体平面运动微分方程 212
习题 215
第13章　动能定理 221
13.1 力的功 221
13.2 动能 226
13.3 动能定理 228
13.4 功率、功率方程、机械效率 233
13.5 动力学普遍定理的综合应用 235
习题 237
第14章　达朗贝尔原理 243
14.1 惯性力及质点的达朗贝尔原理 243
14.2 质点系的达朗贝尔原理 245
14.3 刚体惯性力系的简化 246
14.4 绕定轴转动刚体的轴承动约束力 252
习题 254
参考文献 258

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