理论力学

本书结合作者长期从事理论力学教学与改革的经验与体会，按照教育部高等学校力学教学指导委员会制定的新版《理论力学课程教学基本要求》（A类），形成了有一定特色的理论力学知识体系。该教材在理论力学教学内容的系统性、逻辑性、完整性以及在一些概念的阐述等方面都作了新的探索和改革。 本书共三篇，即运动学篇、静力学篇和动力学篇。运动学篇包括运动学基础、点的合成运动、刚体的平面运动三章；静力学篇包括静力学基础及物体的受力分析、力系的简化、平衡方程及其应用、摩擦、分析静力学五章；动力学篇包括质点动力学、达朗贝尔原理、动量定理、动量矩定理、动能定理、分析动力学基础六章。书后附有关于基础知识及简单均质几何体的重心和转动惯量的两个附录和习题答案。书中包含较多的例题、思考题及习题，为控制篇幅，个别例题以二维码形式给出，并对部分习题给出其解答的二维码。另外，为了帮助读者了解学习效果，以二维码的形式给出几套模拟试题及答案。为了方便教学，本书还配有电子课件等教学资源包，任课教师和学生可以登录“我们爱读书”网（www.ibook4us.com）免费注册并浏览，或者发邮件至[email protected]索取。 本书可用作高等学校土木水利类、机械类、地质矿产类等专业的理论力学课程教材或考研复习用书，也可供高职高专相关专业的师生及工程技术人员学习参考。 

本书结合作者长期从事理论力学教学与改革的经验与体会，按照教育部高等学校力学教学指导委员会制定的新版《理论力学课程教学基本要求》（A类），形成了有一定特色的理论力学知识体系。该教材在理论力学教学内容的系统性、逻辑性、完整性以及在一些概念的阐述等方面都作了新的探索和改革。

绪论

0.1理论力学的内容和任务

0.2理论力学的研究方法

0.3理论力学的学习方法

 

 

第1篇运动学

 

第1章运动学基础

1.1约束及约束方程

1.2自由度和广义坐标

1.3点的运动学

1.4刚体的基本运动

思考题

习题

 

第2章点的合成运动

2.1绝对运动、相对运动和牵连运动

2.2速度合成定理

2.3加速度合成定理

思考题

习题

 

第3章刚体的平面运动

3.1刚体的平面运动及其运动方程

3.2平面图形上各点的速度分析

3.3平面图形上各点的加速度分析

3.4刚体平面运动与点的合成运动综合应用

思考题

习题

 

 

第2篇静力学

 

第4章静力学基础及物体的受力分析

4.1力及力系

4.2刚体静力学的基本公理

4.3力矩力偶及力偶矩

4.4约束及约束反力

4.5物体的受力分析

思考题

习题

 

第5章力系的简化

5.1力的平移定理

5.2力系的简化

5.3重心和形心

5.4平行分布力系的简化

思考题

习题

 

第6章平衡方程及其应用

6.1汇交力系的平衡

6.2力偶系的平衡

6.3一般力系的平衡

6.4物体系统的平衡静定和静不定问题

6.5平面静定桁架

思考题

习题

 

第7章摩擦

7.1摩擦力与摩擦角

7.2考虑摩擦时物体系统的平衡

7.3滚动摩阻

7.4柔性体的摩擦

思考题

习题

 

第8章分析静力学

8.1力的功

8.2虚位移的概念与分析方法

8.3虚位移原理

8.4势力场、有势力和势能

8.5势力场中物体系统的平衡条件及平衡稳定性

思考题

习题

 

 

第3篇动力学

 

第9章质点动力学

9.1牛顿运动定律

9.2质点的运动微分方程

9.3质点动力学的两类基本问题

思考题

习题

 

第10章达朗贝尔原理

10.1质点和质点系的达朗贝尔原理

10.2转动惯量与惯性积

10.3惯性力系的简化

10.4达朗贝尔原理的应用

10.5一般定轴转动刚体的轴承动反力

思考题

习题

 

第11章动量定理

11.1动量与冲量

11.2动量定理

11.3质心运动定理

思考题

习题

 

第12章动量矩定理

12.1质点及质点系的动量矩

12.2动量矩定理

12.3矩心为动点的动量矩定理

12.4刚体的平面运动微分方程

12.5碰撞问题

思考题

习题

 

第13章动能定理

13.1动能

13.2动能定理

13.3机械能守恒定律功率方程

13.4动力学普遍定理的综合应用

思考题

习题

 

第14章分析动力学基础

14.1动力学普遍方程

14.2第二类拉格朗日方程

14.3第一类拉格朗日方程

14.4哈密顿正则方程

14.5哈密顿原理

思考题

习题

二维码

 

参考文献

本书是华中科技大学出版社组织编写的土木工程专业系列规划教材之一。作者结合长期从事理论力学课程教学的经验与体会，按照教育部高等学校力学教学指导委员会制定的新版《理论力学课程教学基本要求》（A类），参照国内外理论力学及工程力学的经典教材组织编写了这本理论力学教材。该教材具有如下一些特点：（1） 对理论力学知识体系的讲授顺序进行调整，将原来的第1篇由静力学改为运动学，这样安排主要是为了更系统地讲授静力学。例如，可以在讨论滚动摩擦时将滚子不同状态下的运动条件与摩擦力服从的规律讲清楚，并可以将分析静力学（即虚位移原理）一并在静力学篇中讨论，更有利于学生全面深入理解好静力学。（2） 将约束、自由度、广义坐标等概念置于教材的开端，作为统领整部教材的基本概念，既满足了运动学的需要，也满足了静力学和动力学的需要，同时对今后结构力学课程的学习打下基础。（3） 相比传统的教学体系，本书将静力学分析静力学与矢量静力学一起安排在静力学篇，不仅仅考虑到静力学知识体系的完整性，同时也是考虑到虚位移原理的重要性以及开始学习时的困难，为学生在学习过程中深入理解该原理留有更多与教师讨论的时间，分散这一教学难点。（4） 将动力学的达朗贝尔原理置于动力学三大定理之前。这样安排主要是考虑到达朗贝尔原理对于学生而言有一定的新鲜感，原理简单、实用性和通用性较好，又是很多专业课程或工程实际中处理动力学问题的首选方法，但能够灵活运用并不容易，也是教学中的一个重点和难点。所以将之置于动力学三大定理之前目的是给学生留出时间消化吸收。而动力学三大定理主要是通过动量、动量矩及动能等物理量，来建立作用量（力、力偶等）与运动量（速度、加速度等）之间的关系，这些内容学生已经在中学及大学物理课程中有了初步了解，深入学习的难度相对较低。达朗贝尔原理的前移有利于活跃学生的思维，使学生对动量定理和动量矩定理有更深入的认识，对各类动力学问题可以一题多解，从而提高学生解决问题的能力。（5） 考虑到目前很多高校理论力学实际授课课时比较紧张，没有将振动基础及碰撞的内容单独成章安排，而是分别在质点动力学和动量矩定理中介绍。（6） 将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（A类）专题中的部分理论内容集中在一起，作为分析动力学基础一章，这样内容紧凑，前后联系密切，便于按逻辑思维展开。（7） 引用了作者的一些教学研究成果。例如对摩擦力、摩擦角概念的引入，复杂摩擦问题的求解，复杂虚位移之间关系的建立，无功约束的概念等。（8） 为控制篇幅，并为读者提供更多学习材料，本书大量采用二维码技术，将习题参考答案、一些例题和习题的解答过程利用二维码的方式提供给读者，在使用时建议先独自完成，再扫码核对。（9） 提供六套模拟试题及其解答过程，以便于读者了解自己的学习程度，供读者学习参考。本书在编写过程中，坚持以学生为中心的理念，以有效教学、激发学生的积极思维为导向，文中引用了大量典型例题，并在正文中及例题后通过【说明】、【评注】、【思考】等环节，加强学生思维能力、以及提出和分析问题能力的培养，力求做到使学生的知识与能力协调发展，理论与实际相结合。作者相信，学生只有不断提出新的问题，才能激发学习兴趣，才能学好理论力学。本书由厦门大学嘉庚学院苏振超主编，厦门大学嘉庚学院薛艳霞、成都理工大学陈臻林、湖南理工学院童小龙、湖北理工学院杨友全、大连海洋大学应用技术学院张春玲，湖北文理学院理工学院李淑一和张巧巧任副主编。全书由苏振超负责规划、组织并统稿。在教材编写中，作者们参考了很多国内外优秀理论力学或工程力学教材，在此向这些教材的作者们致以谢意！本书作者对所在学校的领导和同事给予的指导和帮助表示感谢。本教材引用的一些材料部分来自福建省教育科学“十三五”规划课题（重点资助）（FJJKCGZ16-152）的成果，对福建省教育厅的部分经费资助表示感谢。为了方便教学，本书还配有电子课件等教学资源包，任课教师和学生可以登录“我们爱读书”网（www.ibook4us.com）免费注册并浏览，或者发邮件至[email protected]索取。限于作者的水平，书中定有疏漏或错误之处，敬请读者批评指正。作者

该教材具有如下一些特点：（1） 对理论力学知识体系的讲授顺序进行调整，将原来的第1篇由静力学改为运动学，这样安排主要是为了更系统地讲授静力学。例如，可以在讨论滚动摩擦时将滚子不同状态下的运动条件与摩擦力服从的规律讲清楚，并可以将分析静力学（即虚位移原理）一并在静力学篇中讨论，更有利于学生全面深入理解好静力学。（2） 将约束、自由度、广义坐标等概念置于教材的开端，作为统领整部教材的基本概念，既满足了运动学的需要，也满足了静力学和动力学的需要，同时对今后结构力学课程的学习打下基础。（3） 相比传统的教学体系，本书将静力学分析静力学与矢量静力学一起安排在静力学篇，不仅仅考虑到静力学知识体系的完整性，同时也是考虑到虚位移原理的重要性以及开始学习时的困难，为学生在学习过程中深入理解该原理留有更多与教师讨论的时间，分散这一教学难点。（4） 将动力学的达朗贝尔原理置于动力学三大定理之前。这样安排主要是考虑到达朗贝尔原理对于学生而言有一定的新鲜感，原理简单、实用性和通用性较好，又是很多专业课程或工程实际中处理动力学问题的*方法，但能够灵活运用并不容易，也是教学中的一个重点和难点。所以将之置于动力学三大定理之前目的是给学生留出时间消化吸收。而动力学三大定理主要是通过动量、动量矩及动能等物理量，来建立作用量（力、力偶等）与运动量（速度、加速度等）之间的关系，这些内容学生已经在中学及大学物理课程中有了初步了解，深入学习的难度相对较低。达朗贝尔原理的前移有利于活跃学生的思维，使学生对动量定理和动量矩定理有更深入的认识，对各类动力学问题可以一题多解，从而提高学生解决问题的能力。（5） 考虑到目前很多高校理论力学实际授课课时比较紧张，没有将振动基础及碰撞的内容单独成章安排，而是分别在质点动力学和动量矩定理中介绍。（6） 将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（A类）专题中的部分理论内容集中在一起，作为分析动力学基础一章，这样内容紧凑，前后联系密切，便于按逻辑思维展开。（7） 引用了作者的一些教学研究成果。例如对摩擦力、摩擦角概念的引入，复杂摩擦问题的求解，复杂虚位移之间关系的建立，无功约束的概念等。（8） 为控制篇幅，并为读者提供更多学习材料，本书大量采用二维码技术，将习题参考答案、一些例题和习题的解答过程利用二维码的方式提供给读者，在使用时建议先独自完成，再扫码核对。（9） 提供六套模拟试题及其解答过程，以便于读者了解自己的学习程度，供读者学习参考。