第五章质点系动力学

【北航考研辅导班】北航航空科学与工程学院考研科目参考书考研大纲考研分数线报录比考研经验一、北航航空科学与工程学院简介-启道航空科学与工程学院是北航最具有航空航天特色的院系之一,前身是飞机系，成立于1952年，首任系主任是“两弹一星”功勋科学家屠守锷院士。

主要从事大气层内各类航空器（飞机、直升机、飞艇等）、临近空间飞行器、微小型飞行器等的总体设计、气动、结构、强度、飞行力学、人机环境控制等方面的基础性、前瞻性、工程型以及新概念、新理论、新方法研究与教育工作。

曾成功研制了“北京一号”中程旅客机、“蜜蜂”系列轻型飞机、共轴双旋翼飞机，填补了国内空白。

半个多世纪以来培养了大批杰出人才，包括原全国人大副委员长李沛瑶等国家领导人；中央委员、中央军民军民融合办常务副主任金壮龙，中央委员、浙江省委副书记、省长袁家军等一大批治国栋梁；载人航天工程总设计师王永志、“神舟”五号飞船总设计师戚发轫、航空重点型号总设计师唐长红等18位两院院士；以及大族激光董事长高云峰、新湖期货董事长马文胜等一大批优秀年轻企业家。

学院下设6个实体单位：飞机系、空气动力学系（流体力学研究所）、飞行器结构强度系（固体力学研究所）、人机与环境工程系、飞行力学与控制系、动力学与控制系；涉及3个一级学科:航空宇航科学与技术、力学、动力工程及工程热物理学科，在教育部学位与研究生教育发展中心组织的第四轮学科评估中，航空宇航科学与技术获得一流学科奖（A+类），力学获得（A-类）,两个学科双双被列入教育部一流学科建设名单；涉及10个二级学科，其中流体力学、固体力学、飞行器设计、人机与环境工程学科、工程力学、一般力学及力学基础是国家重点二级学科。

学院建有国家计算流体力学国防科技重点实验室、人机工效与环境控制国防重点学科实验室、粉体技术研究开发北京市重点实验室、流体力学教育部重点实验室、航空科学与技术国家实验室（筹）（飞行器设计基础部）、航空器先进设计技术重点实验室；国家航空航天实验教学示范中心、国家工科基础课程（力学）教学基地、航空科学技术虚拟仿真实验教学中心、（北京）航空航天博物馆、北京市力学实验教学示范中心、航空创新实践基地等。

《力学》课程标准第一部分：课程性质、课程目标一、课程性质本课程为物理学专业本科生专业基础课程的必修科目。

力学是物理学其他分支研究的基石和起点。

本课程是物理学专业本科学生必修的第一门专业课，本课程中的知识、物理问题的研究方法、运用高等数学知识解决物理问题的方法等都是后续各专业课程的基础。

二、课程目标通过本课程的学习，使学生比较系统地掌握力学的基本知识，并能灵活地应用力学知识去解决物理学及其它学科中有关力学的基本问题，对牛顿力学及其应用有全面深入的认识，运用牛顿力学的原理和定律，用矢量代数和微积分的方法解决质点力学、质点系力学、刚体力学、振动与波的基本问题，为学习后续课程打好坚实的基础，也为今后从事中学物理教学工作或进一步深造打好基础；了解物理学及力学的基本研究方法；深刻理解中学物理教材中的力学问题，并能独立解决今后在工作中遇到的一般力学问题。

第二部分：教材与主要参考书一、指定教材梁昆淼，力学(上册)(第4版)，高等教育出版社，2010。

二、推荐阅读书籍1、赵凯华，罗蔚茵，新概念物理教程——力学（第二版），高等教育出版社，2004。

2、漆安慎，杜婵英，普通物理学教程——力学（第二版），高等教育出版社，2005。

3、张永德主编，强元棨，程稼夫编著，物理学大题典1力学（上、下册），科学出版社、中国科学技术大学出版社，2005。

4、费恩曼，莱顿，桑兹著，郑永令，华宏鸣，吴子仪等译，费曼物理学讲义（第1卷），上海科学技术出版社，2006。

第三部分：课程教学主要内容及基本要求一、内容概要本课程将主要介绍以下几块内容：质点运动学、质点动力学、质点系动力学、刚体力学、振动与波。

具体将涉及质点运动的描述、质点运动的原因、刚体的运动情况、振动波动的描述及原理等力学所必需的知识结构。

二、基本要求绪论及微积分初步1、了解物理学和力学的研究对象。

2、了解物理学的单位制和量纲。

3、掌握必要的微积分基本方法和基本结论。

第一章质点运动学本章主要研究如何描述质点的机械运动现象，而不涉及引起运动和改变运动的原因。

《力学》课程标准第一部分：课程性质、课程目标一、课程性质本课程为物理学专业本科生专业基础课程的必修科目。

力学是物理学其他分支研究的基石和起点。

本课程是物理学专业本科学生必修的第一门专业课，本课程中的知识、物理问题的研究方法、运用高等数学知识解决物理问题的方法等都是后续各专业课程的基础。

二、课程目标通过本课程的学习，使学生比较系统地掌握力学的基本知识，并能灵活地应用力学知识去解决物理学及其它学科中有关力学的基本问题，对牛顿力学及其应用有全面深入的认识，运用牛顿力学的原理和定律，用矢量代数和微积分的方法解决质点力学、质点系力学、刚体力学、振动与波的基本问题，为学习后续课程打好坚实的基础，也为今后从事中学物理教学工作或进一步深造打好基础；了解物理学及力学的基本研究方法；深刻理解中学物理教材中的力学问题，并能独立解决今后在工作中遇到的一般力学问题。

第二部分：教材与主要参考书一、指定教材梁昆淼，力学(上册)(第4版)，高等教育出版社，2010。

二、推荐阅读书籍1、赵凯华，罗蔚茵，新概念物理教程——力学（第二版），高等教育出版社，2004。

2、漆安慎，杜婵英，普通物理学教程——力学（第二版），高等教育出版社，2005。

3、张永德主编，强元棨，程稼夫编著，物理学大题典1力学（上、下册），科学出版社、中国科学技术大学出版社，2005。

4、费恩曼，莱顿，桑兹著，郑永令，华宏鸣，吴子仪等译，费曼物理学讲义（第1卷），上海科学技术出版社，2006。

第三部分：课程教学主要内容及基本要求一、内容概要本课程将主要介绍以下几块内容：质点运动学、质点动力学、质点系动力学、刚体力学、振动与波。

具体将涉及质点运动的描述、质点运动的原因、刚体的运动情况、振动波动的描述及原理等力学所必需的知识结构。

二、基本要求绪论及微积分初步1、了解物理学和力学的研究对象。

2、了解物理学的单位制和量纲。

3、掌握必要的微积分基本方法和基本结论。

第一章质点运动学本章主要研究如何描述质点的机械运动现象，而不涉及引起运动和改变运动的原因。

质点系动力学在物理学中，质点系动力学是研究物体间相互作用的力以及物体运动轨迹的学科。

本文将讨论质点系动力学中的一个重要概念：刚体运动规律及转动动能定理。

刚体运动规律刚体是一个比较理想化的物理模型，假设物体的形状和大小在运动过程中保持不变。

根据刚体运动规律，刚体在外力作用下会发生运动，根据牛顿第二定律，刚体的运动状态取决于作用在刚体上的合力。

刚体的运动可分为平动和旋转两种类型。

在平动运动中，刚体整体沿直线或曲线运动；而在旋转运动中，刚体绕固定轴线旋转。

根据刚体运动规律，刚体的运动轨迹可以用运动学方程描述，运动方程中包含了速度、加速度等因素。

转动动能定理转动动能定理是描述刚体绕固定轴线旋转动能变化的重要定理。

根据转动动能定理，刚体旋转过程中的动能变化等于作用在刚体上的转动力做功的总和。

假设有一个质量为m、半径为r的刚体，绕垂直轴线（转动惯量为I）旋转。

根据转动动能定理，刚体的转动动能变化ΔK等于转动力做的功W。

转动动能的变化由以下公式给出：ΔK = W = τθ其中，τ为转动力矩，θ为转动角度。

转动角度与角速度的关系为θ = ωt，因此转动动能变化ΔK还可以表示为ΔK = τωt。

结论通过以上讨论，我们了解了质点系动力学中的刚体运动规律以及转动动能定理。

刚体运动规律可以帮助我们理解物体在运动过程中的轨迹和状态变化，而转动动能定理则为解释物体旋转运动提供了重要定量关系。

深入研究质点系动力学中的这些概念，有助于我们更好地理解物体的运动规律和相互作用过程。

在质点系动力学的研究中，刚体运动规律及转动动能定理是重要的基础知识，对于进一步探索物体间相互作用和运动规律具有重要意义。

希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解质点系动力学中的这一部分内容，激发对物理学的兴趣和探索。