本書為適應理論力學中學時課程教學要求,以教育部頒布的“理論力學課程教學基本要求(B類)”為依據,參考了范欽珊、陳建平等編著的《理論力學(第2版)》以及部分國內外教材,結合作者多年來開展“突出力學素質培養”的教學改革實踐和研究成果而編寫。與現行同類教材相比,本書具有以下特色:
(1)適當提高了起點,刪除了與大學物理重疊的一些部分,按中學時教學要求精練了內容,篇幅有較大幅度的減少,力圖做到用有限的學時使學生既掌握最基本的經典內容,又能了解理論力學的工程應用以及新進展。
(2)加強工程概念,引入了大量涉及廣泛領域的工程實例以及與工程有關的例題和習題,從不同的角度提出問題,揭示矛盾,培養讀者在工程中發現問題、分析問題和解決問題的能力。
(3)以簡單剛體系統的靜力學、運動學和動力學為主線,突出理論力學的主要研究對象剛體和簡單剛體系統,與大學物理中力學部分的主要研究對象質點形成區別。
(4)書中增加了數字化教學資源,讀者可以通過掃描書中的二維碼鏈接相關的數字化教學資源,更便于讀者學習參考。
全書共12章,其中1~3章為靜力學部分,4~6章為運動學部分,7~12章為動力學部分。本書初稿在南京航空航天大學相關專業中學時理論力學課程多年教學實踐的基礎上形成。本書敘述嚴謹,由淺入深,可作為高等院校機械、土木、交通、材料、水利、兵器等相關專業的理論力學中學時課程教材,也可供有關工程技術人員參考。
清華大學教授、南京航空航天大學錢偉長講座教授范欽珊先生審閱了全書書稿并提出了寶貴意見,在本書編寫過程中還得到了南京航空航天大學航空宇航學院和科學出版社的大力支持與幫助,在此一并表示衷心感謝。相關數字化教學資源有些來源于網絡媒體,在此向原發布者致謝。
由于作者水平有限,書中不足和疏漏之處,懇請讀者指正。
緒論
第1章 基本力學概念與物體受力分析
1.1 基本力學模型與概念
1.1.1 物體的模型
1.1.2 力的概念
1.1.3 力的作用效應
1.1.4 力系
1.2 靜力學基本原理
1.2.1 力的平行四邊形法則·矢量的合成
1.2.2 二力平衡原理
1.2.3 加減平衡力系原理
1.2.4 作用和反作用定律
1.2.5 剛化原理
1.3 力的投影與正交分解
1.3.1 力在直角坐標軸上投影
1.3.2 力的正交分解與矢量表達
1.4 力矩概念的擴展和延伸
1.4.1 力對點之矩及其矢量表示
1.4.2 力對軸之矩
1.4.3 合力矩定理
1.4.4 力矩關系定理
1.5 力偶及其力偶矩
1.5.1 力偶的定義
1.5.2 力偶的基本性質及力偶矩
1.6 約束與約束力
1.6.1 約束的概念
1.6.2 工程中常見的約束與約束力
1.7 受力分析初步
習題
第2章 力系的簡化與平衡
2.1 匯交力系的簡化與平衡
2.1.1 匯交力系的簡化
2.1.2 匯交力系的平衡
2.2 力偶系的簡化與平衡
2.2.1 力偶系的簡化
2.2.2 力偶系的平衡
2.3 任意力系的簡化
2.3.1 力的平移定理
2.3.2 力系的主矢與主矩
2.3.3 任意力系向一點的簡化
2.3.4 任意力系簡化結果的討論
2.3.5 同向平行分布力系的簡化·重心和質心
2.4 任意力系的平衡
2.4.1 空間任意力系的平衡
2.4.2 平面任意力系的平衡
2.5 物體系統的平衡及靜定與靜不定問題
2.5.1 物體系統的平衡
2.5.2 平衡的靜定與靜不定問題
習題
第3章 靜力學應用專題
3.1 平面靜定桁架的靜力分析
3.1.1 桁架的概念
3.1.2 桁架的簡化
3.1.3 平面桁架內力分析的基本方法
3.1.4 關于零力桿
3.2 考慮摩擦的平衡問題
3.2.1 摩擦的概念
3.2.2 滑動摩擦力·庫侖摩擦定律
3.2.3 摩擦角與自鎖現象
3.2.4 具有滑動摩擦的平衡問題
3.2.5 滾動摩阻概述
習題
第4章 點的一般運動與剛體的基本運動
4.1 點的一般運動
4.1.1 描述點運動的矢量法
4.1.2 描述點運動的直角坐標法
4.1.3 描述點運動的弧坐標法
4.2 剛體的基本運動
4.2.1 剛體的平移
4.2.2 剛體的定軸轉動
習題
第5章 點的復合運動
5.1 點的復合運動的概念
5.1.1 兩種參考系
5.1.2 三種運動
5.1.3 三種速度和三種加速度
5.1.4 絕對運動方程與相對運動方程
5.2 速度合成定理
5.3 牽連運動為平移的加速度合成定理
5.4 牽連運動為轉動的加速度合成定理
5.4.1 牽連運動為轉動時點的加速度合成定理
5.4.2 科氏加速度
習題
第6章 剛體平面運動
6.1 剛體平面運動的概念
6.1.1 剛體平面運動力學模型的簡化
6.1.2 剛體平面運動的運動方程
6.2 平面運動的分解
6.3 平面圖形上各點的速度分析
6.3.1 基點法
6.3.2 速度投影法
6.3.3 瞬時速度中心法
6.4 平面圖形上各點的加速度分析
習題
第7章 質點系動量定理
7.1 質點系動力學普遍定理概述
7.1.1 動力學普遍定理概述
7.1.2 質點系的質心
7.1.3 質點系的外力和內力
7.2 質點系的動量
7.3 質點系動量定理與質心運動定理
7.3.1 動量定理
7.3.2 質心運動定理
7.3.3 動量定理與質心運動定理的投影式與守恒式
7.4 動量定理應用于簡單剛體系統
習題
第8章 質點系動量矩定理
8.1 質點系對定點的動量矩定理
8.1.1 質點對定點的動量矩
8.1.2 質點系對定點的動量矩
8.1.3 質點系對定點的動量矩定理
8.2 剛體定軸轉動動力學方程·剛體對軸的轉動慣量
8.2.1 剛體定軸轉動動力學方程
8.2.2 剛體對軸的轉動慣量
8.3 質點系對質心的動量矩定理
8.3.1 質點系對質心的動量矩
8.3 。2質點系對質心的動量矩定理
8.3.3 關于質點系相對質心(平移參考系)動量矩定理的討論
8.4 剛體平面運動動力學方程及討論
8.4.1 剛體平面運動動力學方程
8.4.2 關于剛體平面運動動力學方程的討論
習題
第9章 質點系動能定理
9.1 力的功
9.1.1 力的功的定義
9.1.2 彈簧力的功
9.1.3 作用在剛體上力偶的功
9.1.4 內力的功
9.1.5 約束力的功
9.2 質點系與剛體的動能
9.2.1 質點系的動能
9.2.2 柯尼希定理
9.2.3 剛體的動能
9.3 質點系動能定理與機械能守恒
9.3.1 質點系動能定理
9.3.2 有勢力和勢能
9.3.3 機械能守恒
9.4 動力學普遍定理綜合應用
習題
第10章 達朗貝爾原理
10.1 質點的達朗貝爾原理
10.2 質點系的達朗貝爾原理
10.3 慣性力系的簡化
10.3.1 一般質點系慣性力系的簡化
10.3.2 剛體慣性力系的簡化
10.3.3 慣性力系的主矢與主矩的物理意義
習題
第11章 分析靜力學
11.1 分析力學的基本概念
11.1.1 剛體靜力學與分析靜力學的比較
11.1.2 約束與約束方程
11.1.3 廣義坐標與自由度
11.1.4 虛位移與虛功
11.1.5 理想約束
11.2 虛位移原理及應用
11.2.1 虛位移原理
11.2.2 虛位移原理應用概述
11.3 勢能駐值定理與最小勢能原理
11.3.1 勢能駐值定理
11.3.2 最小勢能原理
習題
第12章 動力學應用專題
12.1 非慣性參考系中的質點動力學
12.1.1 質點在非慣性系中的動力學微分方程
12.1.2 幾種特殊情況
12.1.3 應用舉例
12.1.4 幾點討論
12.2 振動分析基礎
12.2.1 單自由度線性系統的振動微分方程
12.2.2 單自由度系統的無阻尼自由振動
12.2.3 單自由度系統的有阻尼自由振動
12.2.4 單自由度線性系統的受迫振動
12.2.5 單自由度線性系統振動實驗
習題
附錄A 習題答案
附錄B 主要參考書目