理论力学的研究对象和内容

理论力学研究对象
理论力学是研究物体运动规律的基础学科，它以力和物体运动相互关系为研究对象。

力学的研究对象可以分为宏观力学和微观力学两个层面。

宏观力学研究的对象是宏观物体的运动规律。

它主要研究刚体力学和流体力学。

刚体力学研究的是没有变形的物体力学性质，主要包括静力学和动力学。

静力学研究静止物体的平衡条件，分析物体受力平衡的条件和稳定性。

动力学研究物体的运动规律，根据物体所受的力，分析物体的加速度、速度和位移的关系。

流体力学研究的是物质在流体中的运动，通过研究流体的流动特性，分析流体受力和流体在不同速度下的运动行为。

微观力学研究的对象是微观粒子的运动规律。

它主要包括分子动力学和量子力学两个方面。

分子动力学研究分子和原子之间的相互作用力以及它们的运动规律，通过数值模拟和实验手段研究物质的宏观性质。

量子力学研究微观粒子的运动规律，研究物质的微观粒子行为，以波函数描述粒子的运动。

量子力学是解释微观世界行为的基本理论之一。

除了以上两个层面的力学研究对象，理论力学还涉及到统计力学和相对论力学。

统计力学研究大量微观粒子的集体行为，通过统计方法研究物质的宏观热力学性质，如温度、压力和热容等。

相对论力学是研究高速物体运动规律的理论，它修正了牛顿力学中时间和空间的观念，引入了相对论效应，更准确地描述了高速运动物体的规律。

总而言之，理论力学研究的对象包括宏观物体的运动规律和微观粒子的运动规律。

它通过研究力和物体运动的相互关系，揭示物体运动的规律和原理，为其他学科提供了基础和支撑。

绪论一、理论力学的研究对象和内容1．研究对象：理论力学是研究物体机械运动一般规律的一门科学。

机械运动：物体在空间的位置随时间而发生变化。

它是我们在日常生活和生产实践中最常见、最简单的一种运动形式。

如：星、辰、日、月、江、河、湖、海的运动，各种机器的运动，各种交通运输工具的运动等等。

除之而外，在客观世界中，还存在着各种各样的比较复杂的物质运动。

如：热：是分子的运动光：是光子的运动不属我们研究范围电：是电子的运动等等我们研究的是最简单的机械运动。

平衡是机械运动的特殊情况。

2．内容：为了便于研究，理论力学的内容通常分为三部分。

静力学：主要研究物体在力系作用下的平衡规律，同时也研究物体受力的分析方法，以及力系简化的方法等。

运动学：只从几何的角度来研究物体的运动(如轨迹、速度和加速度等)，而不研究引起物体运动的物理原因。

动力学：研究受力物体的运动与作用力之间的关系。

二、理论力学的研究方法是从实践出发，经过抽象化、综合、归纳、建立公理，再应用数学演绎和逻辑推理而得到定理和结论，形成理论体系，然后通过实践来验证理论的正确性。

1．实验是形成理论的重要基础通过观察生活和生产实践中的各种现象，进行多次的科学实验，经过分析、综合和归纳。

总结出力学的最基本的规律。

2．经过抽象化建立力学模型在日常生活和工程实际中，作机械运动的物体是各种各样的，我们不可能一个一个地分别给以研究，这就要求我们从具体事物的复杂现象中，抓住共性，找出主要矛盾，略去次要矛盾，从而抽象为书本上能够研究的力学模型。

例如，在研究物体的机械运动时，就忽略了物体的受力变形，得到一个叫做刚体的模型。

如果忽略摩擦对物体运动的影响，就得到理想约束的模型；在有些情况下，又当我们不考虑物体的几何尺寸时，就得到了质点的模型等等，这样抽象以后，就便于进行研究。

3．实践是检验真理的唯一标准古典力学理论在现实生活和工程中，被大量实践验证为正确，并在不同领域的实践中得到发展，形成了许多分支，如刚体力学、弹塑性力学。

绪论理论力学：研究一类特殊物体——刚体的机械运动的规律。

本章的主要内容：理论力学研究的对象、内容；理论力学的研究方法；理论力学的目的。

对象：物质点、物体。

物质点：包含有真实客观存在的物质，宏观上相对足够小，微观上足够大的物质实体（例：氢原子的体积约为10-24cm3。

那么10-12cm3的空间内将包含足够的氢原子。

10-24cm3是微观尺度，因此微观尺度相对10-12cm3足够小。

在对氢原子的集合进行物理性质的宏观表象进行分析时，10-12cm3就被看作是一个物质点，宏观尺度相对10-12cm3足够大）。

这样的物质实体被称为物质点。

在应用物质点这一抽象概念时应当注意：1．只有分析研究物体的宏观物理现象时才能应用物质点。

2．物质点与几何点的区别。

物质点是一个确实存在的物质实体，具有一定的大小、形状；而几何点是没有大小和形状的几何抽象。

当分析研究物体的宏观物理现象时，物质点可以作为几何点处理。

物体：物质点在三维空间占有确定大小、形状和空间位置的连续分布。

机械运动：由物质点构成的物质在三维空间所占具的位置及物体本身的大小、形状随时间的变化规律。

刚体的分类：质点：当物体的大小、形状在物体的整个机械运动的分析研究中对其自身的机械运动规律的影响可以略去不计时，则物体可以直接抽象成为一个物质点，且在其机械运动的分析研究中将其视为一个几何点。

由于质点是被抽象成单一物质点的物体，因此不存在所谓物质点大小、形状的改变。

质点的机械运动特点是：质点只有空间位置的改变，对被抽象为质点的物体没有形状和大小的属性。

应当注意的质点可以看作是一类特殊的刚体，不同质点间可以存在相对位置的变化。

质点系：由有限个或无限个质点构成的集合。

质点系在其机械运动过程中，质点系集合中的各质点间将发生相对位置改变。

单一刚体：由二个或二个以上离散质点、无限多个物质点连续分布而构成的物质点的集合。

单一刚体在其机械运动过程中，各离散质点或连续分布的物质点之间无相对的位置改变，或无相对大小和形状的改变。

静力学知识要点绪论：1.理论力学研究对象：刚体；物体的运动效应（外效应）。

静力学：物体在力的作用下保持平衡条件；2. 三部分内容的研究对象：运动学：只从几何角度研究物体的运动，不研究其运动产生的原因；动力学：研究受力物体力与运动之间的关系；静力学第一章静力学公理和物体受力分析1.四大公理和二大推论的具体内容。

（熟记+理解）2.二力杆的正确判断，受力方向的确定。

3.三力平衡汇交定理的应用。

4.各种常用的约束和约束反力(I)光滑接触面约束作用点在接触点，方向沿公法线，指向受力物体，受压。

(II)柔索约束作用点在接触点，方向沿绳索背离物体，受拉。

(III)光滑圆柱铰链约束a)中间铰：方向不定用两个正交分力来表示；FxFb)固定铰：方向不定用两个正交分力来表示；Fc）滚动铰支座：限制法线方向运动，通过铰链中心垂直于支撑面，指向不定；N F(IV) 轴承约束a) 向心轴承：方向不定，用两个正交分力来表示；FFb) 止推轴承:三个正交分力；y Fz Fx F(V) 固定端约束:5. 正确画出物体或整体的受力分析图：例题1-1，1-2，1-4（注意内力\外力，作用力\反作用力；正确识别二力杆）；6. P21页 思考题 1-2、3、4 作业题：1-1（c 、e 、f 、j ）、1-2（c 、f ）第二章 平面力系几何条件：力多边形自行封闭；1. 平面汇交力系平衡条件 解析条件： Fx ∑=0Fy ∑=02. 应用平衡条件解题（例题2-3）3. 平面力偶系 力矩的定义，方向判别（为负）平行也无合力。

平面力偶的的两个要素：力偶矩的大小；力偶的转向。

力偶的等效定理：力偶可在平面内任意移动，只要力偶矩的大小、方向不变。

i M ∑=0. 具体应用（例题2-5、2-6）4. 平面任意力系的简化 力的平移定理 P39 简化结果讨论 P41-425. 平面 充要条件：R F =0, Mo=0任意 平衡方程：一矩式：Fx ∑=0 Fy ∑=0()O M F ∑=0 （0点任意取） 力系 二矩式:()A M F ∑=0()B M F ∑=0 Fx ∑=0 (x 不垂直AB 连线) 平衡 : ()A M F ∑=0 ()B M F ∑=0()C M F ∑=0（ABC 不共线） P45 例2-8、2-96. 均布载荷 —— 集中力 大小： 围成图形的面积方向：与q 一致作用点：围成图形的几何中心ql l 31 ql 21q =F 7. 物系的平衡 静定/超静定判别未知量多物系平衡求解思路：以整体为对象———— 选个体为对象求个别未知量具体应用：P51. 例2-11、2-12、2-168. 桁架的内力计算 节点法 例2-18截面法 例 2-199.各种平面力系独立平衡方程数目： 平面任意力系（3个）；平面汇交力系（2个）；平面力偶系（1个）；平面平行力系（2个）各种约束 分析力系类型10.静力学步骤：研究对象 画受力分析 列方程 求解 类型反力确定 确定独立方程数目思考题：P61 2-2、2-3、2-5作业题：2-1、2-3、2-7、2-8c 、2-12、2-14b 、2-20、2-21、2-51、2-57第三章 空间力系1. 空间汇交力系 力在坐标轴上的投影 平衡条件：∑Fx=0、∑Fy=0、∑Fz=0P81 例3-2、3-32. 空间力对点之矩和力对轴之矩力对点之矩：()M O ⨯= 为矢量力多轴之矩：x y yF x —F M Z =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ P84 公式3-12 例3-4 ()[]()M F M Z Z =0 Z 必须经过O 点3. 空间力偶 AB ⨯=r 三要素：力偶矩大小；力偶矢量方向（与作用面垂直）；作用面上转向。

绪论单元测试1.下面哪些运动属于机械运动？A:变形B:平衡C:转动D:发热答案:ABC2.理论力学的内容包括：。

A:运动学B:静力学C:动力学D:基本变形答案:ABC3.理论力学的研究对象是：。

A:力学定理B:数学模型C:力学知识D:力学模型答案:D4.矢量力学方法（牛顿-欧拉力学）的特点是：。

A:以牛顿定律为基础B:以变分原理为基础C:通过力的功（虚功）表达力的作用D:通过力的大小、方向和力矩表达力的作用答案:AD5.学习理论力学应注意做到：。

A:准确地理解基本概念B:学会一些处理力学问题的基本方法C:理论联系实际D:熟悉基本定理与公式，并能在正确条件下灵活应用答案:ABCD第一章测试1.如图所示，带有不平行的两个导槽的矩形平板上作用一力偶M,今在槽内插入两个固连于地面的销钉，若不计摩擦，则。

A:在矩M较小时，板可保持平衡B:板不可能保持平衡状态C:板必保持平衡状态D:条件不够，无法判断板平衡与否答案:B2.A:合力偶B:力螺旋C:合力答案:B3.关于力系与其平衡方程式，下列的表述中正确的是：A:平面力系如果平衡，则该力系在任意选取的投影轴上投影的代数和必为零。

B:平面一般力系的平衡方程式可以是三个力矩方程，也可以是三个投影方程。

C:在求解空间力系的平衡问题时，最多只能列出三个力矩平衡方程式。

D:任何空间力系都具有六个独立的平衡方程式。

E:在平面力系的平衡方程式的基本形式中，两个投影轴必须相互垂直。

答案:A4.A:选项AB:选项CC:选项DD:选项B答案:D5.图示一倾斜角α=20°的斜面上的物块重G=980N。

物块与斜面间的静摩擦因数fs=0.2，动摩擦因数f=0.17。

当水平主动力FP=100N时，问物块是否滑动，这时摩擦力为多大？A:静止，摩擦力的值为162.4N。

B:静止，摩擦力的值为241.2 N。

C:滑动，摩擦力的值为162.4 N。

D:滑动，摩擦力的值为241.2 N。

绪论 (2)第一章静力学公理和物体的受力分析 (3)§1-1 刚体和力的概念 (3)§1-2 静力学公理 (4)§1-3 约束和约束反力 (8)§1-4 物体的受力分析和受力图 (13)第二章平面汇交力系与平面力偶系 (20)§2-1 平面汇交力系合成与平衡的几何法 (20)§2-2 平面汇交力系合成与平衡的解析法 (25)§2-3 平面力对点之矩的概念及计算 (30)§2-4 平面力偶理论 (34)第三章平面任意力系 (41)§3-1 平面任意力系向作用面内一点简化 (41)§3-2平面任意力系的简化结果分析 (45)§3-3 平面任意力系的平衡条件和平衡方程 (48)§3-4 平面平行力系的平衡方程 (54)§3-5 物体系的平衡.静定和静不定问题 (56)§3-6 平面简单桁架的内力计算 (63)第四章空间力系 (69)§4-1 空间汇交力系 (69)§4-2 力对点的矩和力对轴的矩 (75)§4-3 空间力偶 (81)§4-4 空间任意力系向一点的简化.主矢和主矩 (85)§4-5 空间任意力系的简化结果分析 (87)§4-6 空间任意力系的平衡方程 (89)§4-7 空间约束的类型举例 (90)§4-8 空间力系平衡问题举例 (92)§4-9重心 (98)第五章摩擦 (109)§5-1 滑动摩擦 (109)§5-2 考虑摩擦时物体的平衡问题 (111)§5-3 摩擦角和自锁现象 (120)§5-4 滚动摩阻的概念 (124)小结 (128)绪论一、理论力学的研究对象和内容理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。

物体在空间的位置随时间的改变，称为机械运动。