哈工大,机械专业,理论力学大纲
哈工大第七版 理论力学
F1
FR
F1 F2
FR
F2
☆ 公理2
二力平衡条件
作用在 刚 体 上的两个力，使刚体保持平衡 的充分必要条件是：这两个力大小相等，方向相 反，且在同一直线上 即 F1 = - F2
F1
F2
☆ 公理3
加减平衡力系原理
在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，不改变原力 系对刚体的作用。（效应不变）
力可分为两类：主动力和被动力。 把受力体从施力体中分离出来，单独画简图的过 程叫取研究对象或取分离体。
把受力体所受的所有力（外力）全画出来的图称 为受力图。
• 受力图举例
例1-1
F F
试画出图示重为P的石磙的受力图。
A
B
FA
p
A B
FB
P F B A
例1-2
试画出图示自重为 P，AC 边承受均 布风力 （单位长度上的力的载荷集度为 q）的 屋架的受力图。
光滑铰链的特点是只限制两物体径向 的相对位移，而不限制两物体绕铰链 中心的相对转动及沿轴向的位移。
4. 其它约束
（1） 滚动支座（辊轴支座） 约束力 实物简图
（2）球铰链
Fz
Fy
Fx
约束力 实物简图
（3）止推轴承
√ ×
实物简图
Fz Fy Fx
约束力
§1-4 物体的受力分析和受力图
在求解之前，首先要确定构件受几个力，及其位 置和作用方向。此过程称为物体的受力分析。
C
A
B
铰链和固定铰支的构造
C
C
销钉A
A A
销钉C
B
B
销钉B
固定在地面上的支架
哈工大版理论力学课件
哈工大版理论力学课件本文档主要介绍哈尔滨工业大学的理论力学课件，包括课程大纲、教学计划、章节内容等。
理论力学是物理学的重要分支，主要研究物体在作用力下的静力学和动力学现象，是工程和科学领域中必不可少的基础课程。
而哈工大版的理论力学课件以其内容全面、知识点详实的特点，受到了广大学生和教师的高度认可，也成为国内理论力学课程中的佼佼者。
1. 课程大纲理论力学的课程大纲主要包括三部分，静力学、刚体动力学和弹性力学。
其中，静力学部分重点关注物体在静力平衡下的现象和条件，包括平衡状态、力和力矩平衡、简支梁和悬挂链等；刚体动力学部分主要探究运动刚体的力学规律，包括动量和角动量定理、角速度和角加速度等；弹性力学部分则侧重于弹性材料的变形与应力分析，包括弹性模量和泊松比等。
2. 教学计划哈工大版的理论力学课程，一般分为三个学期来完成。
第一学期主要介绍静力学部分的内容，包括平衡静力学、平面力系和空间力系、单自由度和多自由度系统等相关知识点；第二学期主要学习刚体动力学，包括刚体的运动学与动力学、转动惯量和刚体的平衡点等；第三学期则着重弹性力学的学习，包括线弹性材料的基本理论和设计、板和壳的弹性理论、弹性波等内容。
3. 章节内容理论力学课程的章节内容较为繁多，这里仅就每个部分的重点内容进行简要说明。
3.1 静力学部分•平衡静力学：包括平衡状态、支持反力和阻力计算等；•平面力系和空间力系：重点探究平面力系和空间力系的平衡条件和相关问题；•单自由度和多自由度系统：介绍弹簧振子、简谐振动、多自由度系统等知识点。
3.2 刚体动力学部分•刚体的运动学与动力学：包括刚体运动的描述、角位移和角速度的概念以及相应的公式；•质心和转动惯量：主要介绍质心和惯性张量的概念及其作用；•刚体平衡点和稳定性：介绍刚体的平衡条件和解法等相关知识点。
3.3 弹性力学部分•线弹性材料的基本理论和设计：重点探究材料力学、材料本构方程、弹性模量和泊松比等；•板和壳的弹性理论：介绍板和壳的弹性方程和解法、叠加原理等；•弹性波：着重介绍弹性波的描述、性质和传播规律等。
(完整版)哈工大版理论力学复习
第一章静力学的基本概念与公理一、重点及难点1.力的概念力是物体间的相互机械作用，其作用效果可使物体的运动状态发生改变和使物体产生变形。
前者称为力的运动效应或外效应，后者称为力的变形效应或内效应。
力对物体的作用效果，取决于三个要素：①力的大小：②力的方向；⑧力的作用点。
力是定位矢量。
2．刚体的概念所谓刚体，是指在力的作用下形状和大小都始终保持不变的物体；或者说，刚体内任意两点间的距离保持不变。
刚体是实际物体抽象化的一种力学模型。
3．平衡的概念在静力学中，平衡是指物体相对惯性坐标系（地球）处于静止或作匀速直线运动的状态。
它是机械运动的特殊情况。
4．静力学公理静力学公理概括了力的基本性质，是静力学的理论基础。
公理一（二力平衡原理）：作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等。
方向相反，作用在同一直线上。
公理二（加减平衡力系原理）：可以在作用于刚体的任何一个力系上加上或去掉几个互成平衡的力，而不改变原力系对刚体的作用效果。
推论（力在刚体广的可传性）：作用在刚体上的力可沿其作用线在刚体内移动，而不改变它对该刚体的作用效果。
公理三（力的平行四边形法则）：作用于物体上任一点的两个力可合成为作用于同一点的一个力，即合力。
合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。
即合力为原两力的矢量和。
推论（三力平衡汇交定理）：作用于刚体上3个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于—点，则此3个力必在同一平面内，且第3个力的作用线通过汇交点。
公理四（作用和反作用定律）任何两个物体相互作用的力，总是大小相等，方向相反，沿同一直线，并分别作用在这两个物体上。
公理五（刚化原理）：变形体在某一力系作用下处于平衡时，如将此变形体刚化为刚体，则平衡状态保持不变。
应当注意这些公理中有些是对刚体，而有些是对物体而言。
5．约束与约束反力限制物体运动的条件称为约束。
构成约束的物体称为约束体，也称为约束。
哈工大803考纲
哈工大803考纲的详细内容如下：
**一、理论力学**
1. 运动学部分：掌握平面运动刚体的描述，速度和加速度的瞬时平移不变性，点的速度和加速度的投影法；动力学部分：掌握牛顿三定律及其应用，质点在简单弹性恢复弹簧系统作用下的振动。
**二、材料力学**
1. 应力和应变基本概念及性质；材料的力学性能；杆件的基本变形：拉伸（压缩）、弯曲、剪切（切）以及组合变形的概念和计算。
2. 杆件拉伸（压缩）或弯曲时横力弯曲时的强度计算；复杂应力状态及其分类；组合变形杆件的强度计算。
**三、材料力学性能试验方法**
1. 拉伸（压缩）试验的主要步骤、数据处理及强度指标；硬度试验的目的和方法。
2. 弯曲试验的目的和方法。
**四、流体力学**
1. 流体的主要物理性质；流体静压强的基本概念；流体运动的基本概念（流场、流体流动现象、流体运动方程）。
2. 流体动力学基本方程（伯努利方程、连续性方程、动量定理、动量矩定理及其应用）。
五、热工基础**
**
1. 工质的基本热物理性质，传热过程和热交换器的工作原理和基本概念。
2. 热传导和热对流的基本规律及其宏观表现（热平衡方程）。
3. 辐射传热的基本概念和基本定律（普朗克辐射定律），热辐射的基本性质。
以上内容供大家参考，实际考纲内容可能会根据年份有所变化，请以当年公布的考纲为准。
第1-2章哈工大理论力学
第二章
平面汇交力系与平面力偶系
§2-1 平面汇交力系合成与平衡的几何法
一.多个汇交力的合成
力多边形规则
FR1 F1 F2
3 FR 2 FR1 FR3 Fi i 1
3 FR 2 FR1 FR 3 Fi
FR1 F1 F2
约束力通过接触点,并指向球心,是一个不能预先确定的空间 力.可用三个正交分力表示．
（3）止推轴承 约束特点：
止推轴承比径向轴承多一个轴向的 位移限制．
约束力：比径向轴承多一个轴向的约束反力，亦有三个正 交分力 FAx , FAy , FAz ．
（1）光滑面约束——法向约束力 FN
解： 绳子受力图如图（b）所示
梯子左边部分受力图 如图（c）所示
梯子右边部分受力图 如图（d）所示
整体受力图如图（e）所示
提问：左右两部分梯子在A处，绳子对左右两部分梯子均有 力作用，为什么在整体受力图没有画出？
作业：
1-1 (a),(d),(e),(i),(j)
1-2（a),(d),(e),(f),(h)
约 束 力
大小——待定 方向——与该约束所能阻碍的位移方向相反 作用点——接触处
主动力：约束力以外的力.
工程常见的约束 1、具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束）
光 滑 支 承
2 、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束
柔索只能受拉力，又称张力.用 FT表示．
柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体． 胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力．
二、学习理论力学的目的 1、解决工程实际问题 2、为后续课打基础
静力学
引言
《理论力学》课程大纲
《理论力学》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标（一）总体目标《理论力学》是各门力学课程的基础，同时是一门对工程对象进行静力学、运动学与动力学分析的技术基础课，在诸多工程技术领域有着广泛的应用。
本课程的任务和目的是使车辆工程、机械类等专业的学生掌握质点、质点系、刚体和刚体系机械运动（包括平衡）的基本规律和研究方法，为学习相关的后继课程以及将来学习和掌握新的科学技术打好必要的基础；使学生初步学会应用理论力学的理论和方法分析、解决一些简单的工程实际问题；结合本课程的特点，培养学生科学的思维方式和正确的世界观，培养学生的建模能力、分析能力和自学能力。
（二）课程目标课程目标1：掌握静力学、运动学和动力学的基本内容、公式推导和计算，为后续课程的学习打下坚实基础；课程目标2：掌握力学分析的逻辑性、基本方法和技巧，提高分析问题的能力；课程目标3：掌握建立力学模型的方法，具有解决简单车辆、机械等工程实际问题的能力。
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求1、毕业要求2和毕业要求4。
毕业要求观测点1-2.能够运用数学与自然科学的基本概念和语言对复杂工程问题进行合理描述。
毕业要求观测点2-2.针对复杂工程问题，具有运用数学与自然科学的基本概念和语言进行识别、提炼、定义、表达和建模的能力。
毕业要求观测点4-1.能够基于科学原理与方法，通过文献研究或相关方法，调研和分析车辆复杂工程问题的解决方案。
表1：课程目标与毕业要求的对应关系表表2：课程目标与课程内容的对应关系表三、教学内容绪论1.教学目标（1）掌握理论力学的研究对象、目的和任务；（2）掌握理论力学的主要内容及研究方法。
2.教学重难点理论力学主要内容及研究方法。
3.教学内容（1）理论力学的研究对象、目的和任务；（2）理论力学的主要内容及研究方法。
4.教学方法讲授、自学5.教学评价回答问题：理论力学的研究对象、主要内容、研究方法分别是什么？第一部分静力学第一章静力学公理和物体的受力分析1.教学目标（1）完全理解和掌握静力学5个公理及两个推理；（2）掌握约束的概念和各种常见约束力的性质；（3）能熟练地画出单个物体及物体系的受力图；（4）能根据实际的力学问题抽象为简单的力学模型。
理论力学1哈工大版
10
我们称动系上的原点Ａ为基点，于是
车轮的平面运动
刚体的平面运动可以分 解为随基点的平移（牵 连运动）和绕基点的转 动（相对运动）。
车轮随基点A的平移
车轮绕基点A'的转动
理论力学
中南大学土木建筑学院
11
再例如: 平面图形S在t 时间内从位置I运动到位置II
Ⅰ
B
Ⅱ
B
B
j1 j2
A
A
A
①以A为基点: 随基点A平移到A'B''后, 绕基点转j1角到A'B'； ②以B为基点: 随基点B平移到B' A'' 后, 绕基点转j2角到B' A'。
AB
vB
j
AB
vBA l
vA
l sinj
转向如图所示。
vA
A
若以B为基点，分析A点的速度 vA vB vAB
vAB
得到相同的结果。注意公式的
写法和速度矢量图不能画在基点。
理论力学
中南大学土木建筑学院
17
解：由速度投影定理得 [vB ]AB [vA ]AB
vA B vA cot j
理论力学
中南大学土木建筑学院
2
理论力学
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3
内 内燃机的运动过程 燃 机 的 运 动 过 程
理论力学
中南大学土木建筑学院
4
例如: 曲柄连杆机构中连杆AB的运动， A点作圆周运动，B点作直线运动，因 此，AB 杆的运动既不是平移也不是定 轴转动，而是平面运动。
理论力学
中南大学土木建筑学院
三种运动都
例如 车轮的运动
哈尔滨工业大学理论力学教研组编,《理论力学》(第六版)教学大纲
《理论力学》教学大纲课程编码：3597英文名称：Theoretical Mechanics总学时：80 实验：上机：适合专业：土木工程一、课程内容及要求本课程主要内容：对质点、质点系的刚体的机械运动（包括平衡）的规律有较系统的理解，掌握其中的基本概念，基本理论和基本方法及其应用。
学习重点：1．熟悉各种常见约束的性质，对简单的物体系统，能熟练地取分离体并画出受力图。
2．能运用平衡条件求解单个物体和简单物体系的平衡问题（包括考虑滑动摩擦的问题）。
对平面问题要求熟练。
3．熟悉刚体平动、定轴转动和平面运动的特征，并能熟练地计算刚体的角速度和角加速度、刚体内各点的速度和加速度，包括简单机构的运动分析。
4．掌握运动合成和分解的基本概念和方法。
熟练掌握点的速度合成定理和牵连运动为平动时的加速度合成定理的应用。
5．能正确地列出质点运动和刚体运动（包括刚体定轴转动和平面运动）的动力学微分方程并能求解有关的问题。
6．熟练掌握动力学普遍定理及相应的守恒定理，能熟练选择和综合应用这些定理去求解工程中简单的理论力学问题。
7．能掌握虚位移原理的有关概念及其应用。
学习难点：1．常见约束的性质，对简单的物体系统，能熟练地取分离体并画出受力图。
2．能运用平衡条件求解单个物体和简单物体系的平衡问题（包括考虑滑动摩擦的问题）。
对平面问题要求熟练。
3．掌握描述点的运动弧坐标法，能求点的运动方程，并能熟练地计算点的速度、加速度及其有关问题。
4．掌握运动合成和分解的基本概念和方法。
熟练掌握点的速度合成定理和牵连运动为平动时的加速度合成定理的应用。
掌握牵连运动为定轴转动时加速度合成定理及其应用。
5．能理解并熟练计算动力学中各基本物理量（动量、动量矩、动能、冲量、功、势能等）6．能正确地列出质点运动和刚体运动（包括刚体定轴转动和平面运动）的动力学微分方程并能求解有关的问题。
7．熟练掌握动力学普遍定理及相应的守恒定理，能熟练选择和综合应用这些定理去求解工程中简单的理论力学问题。
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理论力学课程教学大纲
课程名称：理论力学/ Theory Mechanics
课程代码：01123002
课程类型：拓展课/选修
总学时数：48
学分：3
先修课程：高等数学、大学物理、线性代数、工程图学
开课单位：机械与汽车工程学院
适用专业：机械设计制造及自动化专业；材料成型及控制工程专业；车辆工程；
一、课程的性质、目的和任务
《理论力学》是机械类专业中研究宏观机械运动一般规律的一门专业基础拓展课。
在学习高等数学、大学物理、线性代数、工程图学的基础上，通过本课程的学习，可以掌握并运用理论力学的理论和方法分析、解决一些简单的工程实际问题（包括把一些简单的工程实际问题抽象为力学模型），为学习后继课程打好必要的基础，并为将来学习和掌握新科学技术创造条件。
二、教学内容及教学基本要求
1．绪论
了解简介理论力学课程的研究对象、研究内容、研究方法以及课程的作用。
2．静力学专题－桁架、重心、摩擦
掌握用节点法和截面法求简单桁架的内力；能熟练计算均质物体的重心；在清晰理解滑动摩擦定律的基础上区分滑动摩擦力与极限滑动摩擦力；应用解析法熟练地计算考虑摩擦力时物体的平衡问题；理解摩擦角的概念和自锁现象，能用摩擦角解物体的平衡问题；理解滚动摩阻定律；会解滑动摩擦和滚动摩阻同时存在的平衡问题。
3．点的运动学
掌握描述点的运动的矢量法，直角坐标法和自然法，能建立点作平面曲线运动时的运动轨迹，并熟练地求解与点的速度和加速度有关的问题。
4．刚体的简单运动
掌握刚体平动和定轴转动的特征；能熟练地求解与定轴转动刚体的角速度以及刚体内各点的速度和加速度有关的问题；会求传动比；了解角速度、角加速度的矢量表示法。
5．点的合成运动
掌握运动合成和分解的基本概念和方法；熟练应用点的速度合成定理求解有关速度问题，能应用牵连运动为平动和定轴转动时，点的加速度合成定理求解有关加速度问题，了解科氏加速度的概念。
6．刚体的平面运动
熟悉刚体平面运动的特征；能熟练运用基点法、瞬心法和速度投影定理对常见的平面机构进行速度分析，并能应用基点法求解有关加速度问题。
7．质点动力学的基本方程
会建立质点运动微分方程，能运用运动微分方程的两类较简单的实际问题进行分析。
8．动量定理
理解并能熟练计算动量、冲量，掌握动量定理、动量守恒定律、质心运动定理及质心守恒定理，能运用这些定理求解有关的动力学问题。
9．动量矩定理
理解并能熟练计算动量矩，掌握动量矩及动量矩守恒定律，能运用这些定理求解有关的动力学问题；会计算简单形体的转动惯量，熟练掌握刚体定轴转动微分方程求解定轴转动刚体的动力学问题；掌握刚体的平面运动微分方程。
10．动能定理
理解并能熟练计算功、动能、势能等，掌握动能定理、功率方程及机械能守恒定律，能运用这些定理求解有关的动力学问题；了解功率、机械效率等概念。
11．达朗伯原理
理解惯性力的概念，掌握刚体作平动以及定轴转动和平面运动时的惯性力系的简化结果；能熟练运用达朗伯原理（动静法）求解刚体作平动、对称刚体作定轴转动及平面运动的动力学问题；了解静平衡和动平衡的概念。
12．虚位移原理
了解虚位移原理，能应用其求解简单问题。
三、学时分配表
四、课程考核方法及要求
1．考核方式：考试（√）；考查（）
2．成绩评定：
计分制：百分制（√）；五级分制（）；两级分制（）
总评成绩构成：平时考核（35）％；中期考核（）％；期末考核（65）％
平时成绩构成：考勤考纪（5）％；作业（15）％；其他（15）％
五、建议教材及参考资料
建议教材：
哈尔滨工业大学理论力学教研组编，《理论力学（Ⅰ）（第七版）》，北京：高等教育出版社，2009年版
参考资料：
1．洪嘉振等主编，《理论力学(第2版)》，北京：高等教育出版社，2002年版
2．郝桐生主编，《理论力学(第3版)》，北京：高等教育出版社，2003年版
3．范钦珊主编，《理论力学》，北京：高等教育出版社，2000年版
六、大纲说明
1.理论力学静力学部分是以专题的形式进行，主要是提高解决静力学问题的能力。
2.本大纲提高平时成绩的比重提高到35%，主要是为了提高过程考核的重要性，以强调了上课、作业及练习的重要性，以确保学生牢固掌握理论力学的基本原理与方法，提高用理论力学方法解决实际问题的能力。
平时成绩构成中的其他部分主要是指学生大作业的成绩、小测验的成绩等。
执笔人：
审核人：
审批人：。