清华大学本校用理论力学课件Introduction
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理论力学-第1章
约束与约束力
光滑刚性面约束
光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公 法线并指向被物体。
TSINGHUA UNIVERSITY
齿轮啮合力
约束与约束力
光滑刚性面约束
光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公 法线并指向被物体。
FR
TSINGHUA UNIVERSITY
FR′
齿轮啮合力
约束与约束力
力与力系 静力学基本原理
力的基本概念
TSINGHUA UNIVERSITY
力与力系
力的基本概念
力与力系
力（force）是物体间的相互作用，这种作用将使物体 的运动状态发生变化－运动效应（effect of motion），或 使物体发生变形－变形效应（effect of deformation）。
力的基本概念
静力学基本原理
TSINGHUA UNIVERSITY
加减平衡力系原理 在作用于刚体的力系中，加上或减 去任意个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效应，称为 加减平衡力系原理。 加 减 平 衡 力 系 原 理 是 力 系 简 化 (reduction of a force system)的重要依据之一。 推论Ⅰ：力的可传性原理 (principle of transmissibility of a force) 作用于刚体上的力可沿其作用线滑移至刚体内任意 点而不改变力对刚体的作用效应。
约束与约束力
光滑刚性面约束
辊 轴
TSINGHUA UNIVERSITY
FR FR FR
约束与约束力
光滑刚性面约束
辊 轴(实际约束中FR方向也可以向下)
清华大学理论力学课件--点的运动学
重要性
瞬时速度和平均速度可以提供关于物体运动状态的详细信息。
匀加速直线运动
定义
匀加速直线运动是指速度在运动过程中以相同的速 率增加或减少的运动。
加速度公式
加速度 = （末速度 - 初始速度）/ 时间，表征物体 加速或减速的程度。
运动方程
匀加速直线运动中速度和位移之间存在一些重要的 关系。
自由落体运动
曲线运动
曲线运动在三维空间中体现了物体的复杂轨迹和多 维运动。
均匀速直线运动
特点
均匀速直线运动是指速度在 运动过程中保持速度乘以时间。
示例
一个车以20 m/s的速度匀速 直线行驶10秒，位移等于200 米。
变速直线运动
定义
变速直线运动是速度在运动过程中发生变化的运动。
自由落体运动是一种特殊的匀加速直线运动，对象 只受重力作用。
清华大学理论力学课件-点的运动学
本课件将详细介绍点的运动学，包括位移、速度和加速度的定义，以及一维 直线运动、二维平面运动和三维空间运动等内容。
点的运动学概述
基本概念
点的运动学研究物体的位置、速度和加速度等运动状态。
重要性
点的运动学是理论力学的基础，对各种物体的运动进行描述和分析。
应用领域
点的运动学在工程、物理学和运动控制等领域具有广泛的应用。
速度-时间曲线
变速直线运动可以用速度-时间曲线来描述和分析。
加速度-时间曲线
加速度-时间曲线可以表征速度变化的幅度和方向。
运动方程
运用运动方程可以计算变速直线运动中的各个参量。
瞬时速度和平均速度
定义
瞬时速度是指物体在某一时刻的瞬时速度，而平均速度是指物体在整个运动过程中的平均速 度。
瞬时速度和平均速度可以提供关于物体运动状态的详细信息。
匀加速直线运动
定义
匀加速直线运动是指速度在运动过程中以相同的速 率增加或减少的运动。
加速度公式
加速度 = （末速度 - 初始速度）/ 时间，表征物体 加速或减速的程度。
运动方程
匀加速直线运动中速度和位移之间存在一些重要的 关系。
自由落体运动
曲线运动
曲线运动在三维空间中体现了物体的复杂轨迹和多 维运动。
均匀速直线运动
特点
均匀速直线运动是指速度在 运动过程中保持速度乘以时间。
示例
一个车以20 m/s的速度匀速 直线行驶10秒，位移等于200 米。
变速直线运动
定义
变速直线运动是速度在运动过程中发生变化的运动。
自由落体运动是一种特殊的匀加速直线运动，对象 只受重力作用。
清华大学理论力学课件-点的运动学
本课件将详细介绍点的运动学，包括位移、速度和加速度的定义，以及一维 直线运动、二维平面运动和三维空间运动等内容。
点的运动学概述
基本概念
点的运动学研究物体的位置、速度和加速度等运动状态。
重要性
点的运动学是理论力学的基础，对各种物体的运动进行描述和分析。
应用领域
点的运动学在工程、物理学和运动控制等领域具有广泛的应用。
速度-时间曲线
变速直线运动可以用速度-时间曲线来描述和分析。
加速度-时间曲线
加速度-时间曲线可以表征速度变化的幅度和方向。
运动方程
运用运动方程可以计算变速直线运动中的各个参量。
瞬时速度和平均速度
定义
瞬时速度是指物体在某一时刻的瞬时速度，而平均速度是指物体在整个运动过程中的平均速 度。
清华大学本校用理论力学考虑摩擦的平衡问题PPT课件
解 第5章 列出沿斜面和垂直斜面方向的平衡方程
N P cos F P sin
又由于平衡时有 F N
tan tanm 平衡时 m ，即主动力P在摩擦锥内。 讨论：几何法
N
F
P
第5章
例2
上例中，若
，则主动力P落在锥外，物
m
体不平衡。需加一个水平力Q使物体平衡。
求Q的范围
力系简化与平衡问题
n
S
F
mN
Rn
➢ 受力图中多了摩擦力；另一方面，除静力
学平衡方程外还要补充方程：F N
➢ 所得结果是一个范围。
➢ 可求解不等式；也可在极限情况求解等式， 再根据物理意义确定范围。
第5章
例1
设一物块放在粗糙斜面上。斜面与物块间的
摩擦系数为m，问平衡时a满足什么条件？
力系简化与平衡问题
N
F
P
力系简化与平衡问题
物理方程：
FA N A, FB NB
l
b
2
力系简化与平衡问题
第5章
解法二
套 钩 在 全 反 力 RA 、 RB和主动力P三力作
用下平衡，三力必 汇交，其交点必须 位于阴影区中。
由三角形ACD得：
1 2
(b
d
tanm
)
(
d 2
lmin
)
tan m
lmin
b
2 tanm
b
2
平衡条件与工人体重无关？
cos sin
tan(
m
)
Q P
tan(
m
)
N
Q
F
P
解法二 第5章 设Q与P的合力为S，它与P的夹角为b，则
理论力学说课PPT课件
机械运动实例
总结词
机械运动是理论力学的传统应用领域，涉及 各种实际机械系统的运动规律。
详细描述
机械运动是理论力学中最为常见的应用领域 之一。各种实际机械系统，如汽车、飞机、 机器和机器人等的运动规律，都需要通过理 论力学进行分析和描述。通过研究机械运动， 可以深入理解力矩、动量、动能等力学概念， 以及它们在机械系统中的具体应用。
自我评价
通过本课程的学习，我掌握了理论力 学的基本知识和分析方法，对物理学
的理解更加深入
我认为自己的逻辑思维、抽象思维和 创新能力得到了提高，解决问题的能 力也有所增强
建议
建议增加一些与实际应用相关的案例 和实验，以更好地理解理论力学的应 用价值
对于一些较难理解的概念和公式，希 望能够有更多的解释和练习题
详细描述
力的分析方法包括矢量表示法、直角坐标表示法和极坐标表 示法等。通过力的合成与分解，可以确定物体运动状态的变 化。力矩的计算则涉及到转动惯量、角速度和动量矩等概念 。
运动分析方法
总结词
运动分析方法主要研究物体运动轨迹、速度和加速度等参数。
详细描述
运动分析方法包括对质点和刚体的运动学分析，通过求解运动微 分方程或积分方程，可以确定物体的运动轨迹、速度和加速度等 参数。这些参数对于理解力学系统的运动规律和相互作用至关重 要。
本课程总结
提高了学生解决实际问题的能力 改进方向
针对不同专业需求，调整教学内容和深度，更好地满足学生需求
本课程总结
01
加强实验和实践环节，提高学生 的动手能力和实践经验
02
引入更多现代技术和方法，更新 教材和教学方法，保持课程的前 沿性
力学发展历程与展望
力学发展史
清华大学理论力学课件--点的运动学
例3 绳的一端连在小车的A点上另一端跨过B点的小 滑车绕在鼓轮C上，滑车离地的高度为h。若小车以 匀速度v沿着水平方向向右运动，求当 30 时BC 之间绳上一点P的速度和加速度。 P B θ A
接触点加速度讨论
a R 2 j
为什么a向上？
当M点与地面接触时
2kπ
2018/11/27
17
如何求出 和
xO AC R
y
aO xO R
M
u xO R
R
aO R
A
O R C
x
AC MC R
2018/11/27
18
第2节 直角坐标描述法
a b l r l (cos i sin j )
y A l
a l 2 (cos i sin j ) 2 r
加速度指向O点—匀速圆周运动
O
r
M
l B x
2018/11/27
10
第2节 直角坐标描述法
例2 半径为R的轮子沿直线轨道纯滚动(无滑动地 滚动)。设轮子保持在同一竖直平面内运动，且轮 心的速度和加速度分别为u和aO，试求轮子边缘点
这是旋轮线的参数方程。
2018/11/27 12
A
AC MC R
第2节 直角坐标描述法
2018/11/27
13
第2节 直角坐标描述法
M点的速度为：
v xi yj
x R( sin ) y R(1 cos )
O R C
2
R (1 cos )i ( R sin ) j y
第一篇 运动学
第1章 点的运动学
接触点加速度讨论
a R 2 j
为什么a向上？
当M点与地面接触时
2kπ
2018/11/27
17
如何求出 和
xO AC R
y
aO xO R
M
u xO R
R
aO R
A
O R C
x
AC MC R
2018/11/27
18
第2节 直角坐标描述法
a b l r l (cos i sin j )
y A l
a l 2 (cos i sin j ) 2 r
加速度指向O点—匀速圆周运动
O
r
M
l B x
2018/11/27
10
第2节 直角坐标描述法
例2 半径为R的轮子沿直线轨道纯滚动(无滑动地 滚动)。设轮子保持在同一竖直平面内运动，且轮 心的速度和加速度分别为u和aO，试求轮子边缘点
这是旋轮线的参数方程。
2018/11/27 12
A
AC MC R
第2节 直角坐标描述法
2018/11/27
13
第2节 直角坐标描述法
M点的速度为：
v xi yj
x R( sin ) y R(1 cos )
O R C
2
R (1 cos )i ( R sin ) j y
第一篇 运动学
第1章 点的运动学
清华大学本校用理论力学课件3-2 约束和约束反力
-
柔索约束
第3章
牛 顿 定 律 与 达 拉 原 理
-
约束反力为拉力，作用线沿柔索
返回
齿轮啮合
第3章
牛 顿 定 律 与 达 拉 原 理
-
齿轮啮合
第3章
牛 顿 定 律 与 达 拉 原 理
-
啮合角 = 20º
返回
光滑接触面约束
第3章
牛 顿 定 律 与 达 拉 原 理
N
法线
N
切线
-
约束力沿接触面公法线方向
除约束力以外的其它力它不依赖于质点的运动和约束也称载荷约束力约束力几种典型约束及其约束反力方向的分析几种典型约束及其约束反力方向的分析柔索约束柔索约束约束反力为拉力作用线沿柔索返回齿轮啮合齿轮啮合齿轮啮合齿轮啮合啮合角20切线法线光滑接触面约束光滑接触面约束光滑接触面约束光滑接触面约束返回光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链固定铰支座圆柱铰链光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链约束力通过柱铰中心轴固定铰支座光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链滚珠滚珠柱柱轴承轴承光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链辊轴支座约束返回约束力通过球铰中心止推轴承光滑球形铰链光滑球形铰链返回固定端约束固定端约束正确进行受力分析及画好受力图的要点熟知各种约束的性质及其约束反力方向正确运用作用力与反作用力的关系会判断二力构件及三力构件应画出所受的全部外力不能遗漏受力分析受力分析力是运动产生和改变的唯一原因研究质系的动力学问题时首先要弄清楚有那些力作用在该质系上二力平衡及三力平衡条件二力平衡及三力平衡条件二力平衡条件
y
2 2
l
A
2
y
0
2 2
l (t )
A
2
清华大学物理课件力学2
Dt Dt
a = Dr = v 切向
Dt
a = r 2 内法向
ar = 2vtˆ r 2nˆ
在 S 科氏加速度 2v
向心加速度 r 2
在 S`系有两个惯性力，科氏力
和离心力 mr 2
2mv
桌面匀角速转动， 一质点在桌面上的 同心圆环凹槽内， 作无摩擦匀速运动
v
r
在惯性系
f
=
(v r )2
大潮
日 地
月
日
地 月
小潮
固体潮：引潮力对固体作用使之形变，但应变稍有延迟
延迟角
月
地
月球在地球上引起的固体潮形成阻止地球自转的反力矩， 减慢地球自转速度，3亿年前地球400天/每年， 现只有365.25天/每年.
地对月：月球自转和公转周期相同
月球撞击地球前，引潮力将撕碎它 彗星撞击木星
地震与潮汐的关系：引潮力触发地震
在太阳参考系地球受力
r
r
r
FM,E FS,E = M E a0
FM ,E 0.0055 FS , E
r
r
FS,E M E a0
r FS , M
r Finertia
MM ME
r FS , E
r MM a0
0
r
r
FE,M M M a
§2.8 科氏加速度和科氏力
桌面匀角速转动，一质点 在桌面上的径向凹槽内， 作无摩擦匀速运动
dt
dt dt
dt
dt
v = gt v2
l y= 2g
y = l 1 gt 2 2
d( yv) = yg v 2 dt
= yg 2(l y)g
N = 3rg(l y)
a = Dr = v 切向
Dt
a = r 2 内法向
ar = 2vtˆ r 2nˆ
在 S 科氏加速度 2v
向心加速度 r 2
在 S`系有两个惯性力，科氏力
和离心力 mr 2
2mv
桌面匀角速转动， 一质点在桌面上的 同心圆环凹槽内， 作无摩擦匀速运动
v
r
在惯性系
f
=
(v r )2
大潮
日 地
月
日
地 月
小潮
固体潮：引潮力对固体作用使之形变，但应变稍有延迟
延迟角
月
地
月球在地球上引起的固体潮形成阻止地球自转的反力矩， 减慢地球自转速度，3亿年前地球400天/每年， 现只有365.25天/每年.
地对月：月球自转和公转周期相同
月球撞击地球前，引潮力将撕碎它 彗星撞击木星
地震与潮汐的关系：引潮力触发地震
在太阳参考系地球受力
r
r
r
FM,E FS,E = M E a0
FM ,E 0.0055 FS , E
r
r
FS,E M E a0
r FS , M
r Finertia
MM ME
r FS , E
r MM a0
0
r
r
FE,M M M a
§2.8 科氏加速度和科氏力
桌面匀角速转动，一质点 在桌面上的径向凹槽内， 作无摩擦匀速运动
dt
dt dt
dt
dt
v = gt v2
l y= 2g
y = l 1 gt 2 2
d( yv) = yg v 2 dt
= yg 2(l y)g
N = 3rg(l y)
清华大学物理课件力学3
2. 合外力沿某一方向为零； 3. 只适用于惯性系；
pi const.
i
4. 比牛顿定律更普遍的最基本的定律。
§3.4 质心
N个粒子系统，可定义质量中心
z
rc
mi
NN
rc
mi ri
i 1 N
mi ri
i 1
m
mi
i 1
ri
x
N
mi xi
y
xc
i 1
m
同理对 y 和 z 分量
对连续分布的物质，可以将其分为N个小质元
方向用右手螺旋法规定
§3.8 角动量守恒定律
M 0 ----->
L
常矢量
L
v
r
r m
L mvr sin m r r sin
t
开普勒第二定律 行星受力方向与矢径在一条
2m
1 2
rr
sin
2m
S
t
t
直线（中心力），故角动量守恒。
质点系
M i ri (Fi f ij )
i j
Fi
i
i
ri
pi
rc
pi
Li
rc
i P
i
i
rc
P
0
M
L
rc
F
质心系
M
L'
z
绕固定轴的力矩和角动量
vi ri mi
设固定轴为 z 轴
M iz Liz
Lz m( xv y yv x ) M z xFy yFx
绕固定轴的力矩为 0， 则绕该轴的角动量守恒。
脉冲星自转周期不变，绕固定轴角动量守恒， 转速太快，应为中子星（密度太小则被离心力撕裂）。
清华大学本校用理论力学课件3-4 达朗伯-拉格朗日原理
-
讨论
第3章
达朗伯-拉格朗日原理是不包含理想约束力
牛 顿 定 律 与 达 拉 原 理
的动力学方程。 用牛顿力学求解时，将会出现理想约束的 约束反力（未知量）。 对非理想约束，可解除该约束，将约束反 力处理成主动力。 直角坐标形式的达朗伯-拉格朗日方程中的 虚位移不是相互独立的。
-
例3
第3章
牛 顿 定 律 与 达 拉 原 理
已知：离心调速器以匀角速 转动。各杆长 度为l，T型杆宽度为2d，均不计重量。光滑 接触。求：角速度与张角a的关系。
O B
d
A
x
-
C
y
例3
几何法
(F m r ) r 0
i i i i i 1 n
第3章
O
牛 顿 定 律 与 达 拉 原 理
y
g sin 0 l
-
解题步骤
第3章
牛 顿 定 律 与 达 拉 原 理
确定研究对象：整体 受力分析：画出作功的主动力 运动分析：分析加速度 给出虚位移，找出它们之间的关系 几何法：根据约束的几何关系，直接 找出各点虚位移之间的关系 解析法：对约束方程进行变分，即可 求得各点虚位移之间的关系 5. 列出动力学方程，并求解 1. 2. 3. 4.
设质系的质点Pi受主动力Fi的作用，质系的 约束都是理想、双面约束，可能运动ri = ri(t) 是真实运动的充分必要条件是：
(F m r ) r 0
i i i i i 1 n
动力学普遍方程
牛顿定律和达朗伯-拉格朗日原理是等价的， 但它们的思路是不同的。
牛顿定律—将约束用反力来代替，直接给出各质 点真实运动和主动力、约束反力的关系
理论力学第一章PPT课件
一般不必分析销钉受力，当要分 析时，必须把销钉单独取出．
-
36
（3） 固定铰链支座
约束特点： 由上面构件1或2 之一与地面或机架固定而成． 约束力：与圆柱铰链相同
以上三种约束（径向轴承、光滑圆柱铰链、固定铰链支 座）其约束特性相同，均为轴与孔的配合问题，都可称作 光滑圆柱铰链．
-
37
固定铰链支座
（3）光滑铰链——FAy , FAx
（4）滚动支座—— F⊥N 光滑面
球铰链——空间三正交分力
止推轴承——空间三正交分力
-
45
§1-3 物体的受力分析和受力图 力学模型与力学简图
物体的受力分析和受力图
在受力图上应画出所有力，主动力和约束力（被动力） 画受力图步骤： 1.取所要研究物体为研究对象（分离体），画出其简图
-
15
推理2 三力平衡汇交定理
作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作 用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力 的作用线通过汇交点。
-
16
注意： 三力平衡不一定汇交
特例
F
2F
F
杆称
-
17
公理4 作用和反作用定律
作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、 反向、共线，作用在相互作用的两个物体上．
绪
论
-
1
一、理论力学的研究对象和内容
1、研究对象 是研究物体机械运动一般规律的科学
机械运动是指物体在空间的位置随时间的改变
平衡 指物体相对于地面保持静止或匀速直线运
动的状态，平衡是机械运动的一种特殊形式。
-
2
2、理论力学的研究内容:
静力学
运动学
动力学
清华大学本科物理PPT课件
=
mv
y
pz
p4
mvz
icm
mvz iE c
或写成
P=pp4=imcm v=imE vc
16
一、质能关系 由 p4=ic= m iEc得质能关系
E=m2c
一定的能量相当于一定的质量，只差因子c2.
称 m0c2 为粒子的静能量。 粒子的静质量一般用静能量表示
电子 0.510 999 06 Mev/c2
（粒子运动引起）
6
二、方程的形式 在S 系中，假定方程为
fx
px
f f
y z
=
d dt
p p
y z
f 4
p 4
其中 dt 为原时，[px,py,pz,p4]T代表动量矢量，
[fx, fy, fz, f4]T代表力矢量。 形式上满足
力矢量＝动量矢量的时间变化率
如何保证具有洛仑兹变换协变对称性？ 7
2、满足爱因斯坦相对性原理 在不同惯性系中方程形式相同。 方程在洛仑兹变换下形式不变，具有洛仑
兹变换协变对称性。
5
S 参考系和粒子参考系：
v
m0
dr
r1(t1)
r2(t2)
S参考系
静质量 m0是不变量
测时 dt = t2 - t1
m0
粒子参考系
原时是不变量
dt =t 2- t 1
dt
=
dt 0
0=1 1-v2 c2
对于v c情况
Ek
1 2
m0v
2
.
22
测时间 t
Ek =eV v =8.4 t 作 v2 ~ Ek 曲线
贝托齐电子极限速率实验（1962）
清华大学-大学物理力学课件 (2)
§4.3 一对力的功
系统内力总是成对出现
r 1
B1
f
1
r
B2
r
21
f
r
2
2
W f1 r1 f2 r2 f 2 (r2 r1 ) f 2 r21
一对力所做的功，等于
1
r 2
A1
A2
其中一个物体所受的力 沿两个物体相对移动的 路径所做的功。
O
m
R
M
上一例，内力与相对位移 总垂直，故内力所做的功 总和为零。
面密度 s M 4R2s
M环 2R sinq Rq s
EP
G
mM r
m
r1 r
q
q
R o
r1 r
r1 j90o
j
q q
R
E P环
G
m
s
2R2
r1
s i nqq
r r1
si nj si nq si nj r si nq
r1
r1 Rq sinj
r1 (r R r R)
E P环
G
m s 2Rr1
水平方向无外力，系统保持 水平方向动量守恒。
mv MV 0
W重力
W内力
1 2
MV 2
1 2
mv2
对M，内力所做的功 1 MV 2 m2v 2
2
2M
对m，内力所做的功 1 mv 2 mgR 2
* 本例中实际内力对两个物体分别所做功互相抵消。
质心系
E K
i
1 2 mi (vi
vc )2
2
ri
fi
A
B
w AB
B f dr
清华大学本校用理论力学课件5-6 刚体系和变形体的平衡
刚体系和变形体的平衡
第5章
力 系 简 化 与 平 衡 问 题
平衡方程不是非刚体平衡 的充分条件，但却是非刚 体平衡的必要条件。
刚化原理（硬化原理）：已知非刚体处于平 衡状态，如果把它刚化（想象成刚体），则 平衡条件不变。
解决变形体的平衡还需要考虑变形条件。
例1
第5章
力 系 简 化 与 平 衡 问 题
(2) 再考虑连续梁整体AC
M A 0 mA 2( m qa 2 )
Rx 0 X A 0
B XB
q 2a
YC
(3) 校核
Ry 0 YA 2qa m YA m A a A XA
m
B
C
YC
M C m q 2a 2a mA YA 3a 0
第5章
各杆在端点用光滑铰链相连接，连接点称
力 系 简 化 与 平 衡 问 题
为节点
桁架的实际节点
理想节点
焊接或铆接，杆的端点不 能转动，可承受力矩。
光滑铰链，不能 承受力矩
杆的自重相对载荷可以忽略不计 载荷及支座反力均作用在节点上。
在以上假设下各杆均为二力杆
关于平面桁架的构成
第5章
简单桁架(三角形扩大法则)
北京首都国际机场航空港内钢结构飞机库 返回
塔架
第5章
力 系 简 化 与 平 衡 问 题
卫星发射塔。1983年 8月19日发射科学试 验卫星。
塔架
第5章
力 系 简 化 与 平 衡 问 题
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起重机
第5章
力 系 简 化 与 平 衡 问 题
ZT120型塔式起重机
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平面桁架的基本假设 (理想桁架)
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航空工程
绪 论
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力学的应用
机械工程
绪 论
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力学的应用
土木工程
上海南浦大桥
绪 论
力学的应用
土木工程
高层建筑与大型桥梁
绪 论
浦东开发区
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力学的应用
水利工程 美国胡佛大坝
绪 论
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力学的应用
核反应堆工程
绪 论
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力学的应用
石油工程
绪 论
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力学的应用
计算机工程
绪 论
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力学的应用
其它领域
力学模型 研究卫星运动轨道时,卫星可视为 质点；但研究卫星姿态控制时，则 不能视为质点。
绪 论
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力学学科
学科分类
一般力学
重点研究一般质点系和刚体系
绪 论
固体力学
流体力学
重点研究固体
重点研究流体(液体和气体)
理论力学是力学的基础！
学科的性质
力学是一门基础学科 力学又是一门技术学科
课程要求
学习目标
准确理解基本概念；
绪
熟练掌握基本定理和公式并能灵活应用；
学会处理力学问题的基本方法。
所需基础知识
数学：向量运算、矩阵运算、微积分、
论
常微分方程
物理：有关力学的基本内容
学习方法
绪 论
基本物理概念 高等数学工具 比较新旧知识 及时答疑讨论，独立思考 认真完成作业 勇于回答问题； 敢于提出问题； 培养创新精神； 增强综合能力；
力学是横跨理工的桥梁！
力学的应用
航天工程
航空工程 机械工程 土木工程
核反应堆工程 石油工程 电子工程
绪 论
计算机工程
其他工程领域
水利工程
力学的应用
航天工程
神州二号
绪 论
力学的应用
航天工程
清华一号微小卫星
绪 论
力学的应用
航天工程
绪 论
发现号航天飞机
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力学的应用
理论力学 绪论
2013年8月23日
什么是力学？
力学 —研究物质机械运动规律的科学 物体的空间位形随时间的变化，包括
绪 论
静止、移动、转动、振动、变形、流
动、波动、扩散等。
力学的研究方法 工程问题
力学知识 工程经验 力学知识
绪 论
否
力学模型 数学模型
力学知识
符合 实际
？ 是
分析计算
结束
数学工具
力学模型
星系
力学的应用
其它领域
绪 论
大气、海洋、地壳
力学的应用
其它领域
绪 论
大型射电望远镜
力学的应用
其它领域
Vibration Modes of aananotube Vibration Modes of nanotube
绪 论
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理论力学课程内容
理论力学研究物体的运动，研究作用在物体 上的力与运动之间的关系。
绪
矢量力学（几何力学）：以牛顿定律为基础。 分析力学：以变分原理为基础。
论
运动学：研究运动的描述。 动力学：研究运动的原因(力)与运动的关系。 静力学：动力学特例，研究力与平衡的关系。
课程特点
绪 论
理论力学课程内容是对数学、物理中有关 的基础理论进一步综合提高，面向工程实 际，形成独立的完整理论。 理论力学是学生进入大学后接触到的第一 门技术基础课，是工科教育中的第一个至 关重要的转折点。 理论密切联系实际。 形成整体分析能力和综合分析能力。
力学模型 — 质点与质点系
当所研究的物体运动范围远远超过其本身 的几何尺寸时，物体的形状和大小对运动 的影响很小，这时可以将其抽象为只有质 量而无体积的质点。 质点系 — 包括质点、刚体、弹塑性体和 流体等
绪 论
王仁：力学模型及其局限性，力学与实践， 2001年第2期，70-72
力学模型
绪 论
研究飞机的运动 轨迹时，飞机可 视为质点。