理论力学基础知识
理论力学知识点总结
理论力学知识点总结理论力学是研究物体运动规律的一门基础物理学科，它主要研究在力的作用下物体的运动状态。
以下是理论力学的知识点总结：1. 基本概念- 力：物体间的相互作用，可以改变物体的运动状态。
- 质量：物体所含物质的多少，是物体惯性大小的量度。
- 惯性：物体保持其运动状态不变的性质。
- 运动：物体位置随时间的变化。
- 静止：物体相对于参照系位置不发生改变的状态。
2. 牛顿运动定律- 第一定律（惯性定律）：物体在没有外力作用下，将保持静止或匀速直线运动。
- 第二定律（加速度定律）：物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比，方向与作用力方向相同。
- 第三定律（作用与反作用定律）：对于任何两个相互作用的物体，它们之间的作用力和反作用力大小相等、方向相反。
3. 功和能- 功：力在物体上做功，等于力与位移的乘积，是能量转化的量度。
- 动能：物体由于运动而具有的能量，与物体质量和速度的平方成正比。
- 势能：物体由于位置而具有的能量，与物体位置有关。
- 机械能守恒定律：在没有非保守力做功的情况下，系统的机械能（动能加势能）保持不变。
4. 动量和角动量- 动量：物体运动状态的量度，等于物体质量与速度的乘积。
- 角动量：物体绕某一点旋转运动状态的量度，等于物体质量、速度与该点到物体距离的乘积。
- 动量守恒定律：在没有外力作用的系统中，系统总动量保持不变。
- 角动量守恒定律：在没有外力矩作用的系统中，系统总角动量保持不变。
5. 刚体运动- 平动：刚体上所有点的运动状态相同，即刚体整体移动。
- 转动：刚体绕某一点或某一轴的旋转运动。
- 刚体的转动惯量：衡量刚体对转动的抵抗程度，与刚体的质量分布和旋转轴的位置有关。
6. 振动和波动- 简谐振动：物体在回复力作用下进行的周期性振动，其运动方程为正弦或余弦函数。
- 阻尼振动：在阻尼力作用下的振动，振幅随时间逐渐减小。
- 波动：能量在介质中的传播，包括横波和纵波。
7. 分析力学- 拉格朗日力学：通过拉格朗日量（动能减势能）来描述物体的运动。
理论力学讲义
第一篇理论力学理论力学，它是研究物体机械运动一般规律的一门科学；理论性较强，且在工程技术领域中有着广泛应用的技术基础课，是近代工程技术的重要理论基础之一；为大家的后继课程，材料力学、机械原理、机械设计等等提供必要的基础知识。
一、基本概念1.机械运动：指物体在空间的位置随时间的变化；2.物体的平衡：指物体相对于地面静止或作匀速直线运动；注：我们这里说的位置是相对的量，需要借助参考系对位置进行具体描述。
二、理论力学的主要内容：1.静力学：研究力系的简化与物体在力系作用下的平衡规律；2.运动学：从几何学的角度来研究物体的运动规律；3.动力学：研究作用于物体上的力与物体运动变化的关系；4.研究对象：刚体，指任何情况下都不发生变形的物体，也就是说，一个物体受力后，其内部任意两点的距离保持不变，其尺寸又不可忽略的物体，即不考虑受力时的变形；质点：同刚体相类似，不考虑变形，且其大小尺寸也可忽略不计的受力体。
第一章静力学基础静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学，其主要内容之一就是建立力系的平衡条件，并借此对物体进行受力分析。
一、概念：1.力系：指作用于同一物体上的一组力；2.物体的平衡状态：指物体相对于地球处于静止或匀速直线运动；3.平衡力系：物体处于平衡状态时，作用于该物体上的力系；4.力系的简化：它是静力学建立力系平衡条件的主要方法，指用简单的力系代替复杂的力系，这种代替必须在两力系对物体的作用效应完全相同的条件下进行；5.等效力系：对同一物体作用效应相同的两力系；6.合力：一个力与一个力系等效，则此力为该力的合力。
二、静力学研究的主要问题1. 力系的简化；2. 建立物体在各种力系作用下的平衡条件。
第一节 力的概念一、力的概念1. 力是相互的；力是物体间的相互作用，这种作用将引起物体机械运动状态发生变化；2. 力作用于物体的两种效果：力的外效应：使机械运动状态发生变化（静力学）力的内效应：使物体产生变形（材料力学）3. 力的三要素：力的大小、方向和作用点（线）4. 力的单位：牛顿（牛）：N ；千牛顿：kN5. 力的矢量表示：FA B −−→ ：力是矢量：既有大小，又有方向的物理量。
《理论力学》考试知识点.
《理论力学》考试知识点静力学第一章静力学基础1、掌握平衡、刚体、力的概念以及等效力系和平衡力系，静力学公理。
2、掌握柔性体约束、光滑接触面约束、光滑铰链约束、固定端约束和球铰链的性质。
3、熟练掌握如何计算力的投影和平面力对点的矩，掌握空间力对点的矩和力对轴之矩的计算方法，以及力对轴的矩与对该轴上任一点的矩之间的关系。
4、对简单的物体系统，熟练掌握取分离体并画出受力图。
第二章力系的简化1、掌握力偶和力偶矩矢的概念以及力偶的性质。
2、掌握汇交力系、平行力系、力偶系的简化方法和简化结果。
3、熟练掌握如何计算主矢和主矩；掌握力的平移定理和空间一般力系和平面力系的简化方法和简化结果。
4、掌握合力投影定理和合力矩定理。
5、掌握计算平行力系中心的方法以及利用分割法和负面积法计算物体重心。
第三章力系的平衡条件1、了解运用空间力系（包括空间汇交力系、空间平行力系和空间力偶系）的平衡条件求解单个物体和简单物体系的平衡问题。
2、熟练掌握平面力系（包括平面汇交力系、平面平行力系和平面力偶系）的平衡条件及其平面力系平衡方程的各种形式；熟练掌握利用平面力系平衡条件求解单个物体和物体系的平衡问题。
3、了解静定和静不定问题的概念。
4、掌握平面静定桁架计算内力的节点法和截面法，掌握判断零力杆的方法。
第四章摩擦1、掌握运用平衡条件求解平面物体系的考虑滑动摩擦的平衡问题。
2、了解极限摩擦定律、滑动摩擦系数、摩擦角、自锁现象、摩阻的概念。
运动学第五章点的运动1、掌握描述点的运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法，能求点的运动方程。
2、熟练掌握如何计算点的速度、加速度及其有关问题。
第六章刚体的基本运动1、掌握刚体平动和定轴转动的特征；掌握刚体定轴转动的转动方程、角速度和角加速度；掌握定轴转动刚体角速度矢量和角加速度矢量的概念以及刚体内各点的速度和加速度的矢积表达式。
2、熟练掌握如何计算定轴转动刚体的角速度和角加速度、刚体内各点的速度和加速度。
理论力学知识点总结
理论力学知识点总结理论力学是物理学中的一个重要分支，研究物体的运动规律和受力情况。
其基础在于牛顿力学，也称为经典力学。
本文将总结理论力学领域中的一些重要知识点，包括牛顿定律、动量、能量等概念。
1. 牛顿定律牛顿定律是理论力学的基石，共分为三个定律。
第一定律也称为惯性定律，描述了物体的运动状态。
它指出，任何物体都保持静止或匀速直线运动，除非有外力作用于它。
第二定律是物体的运动状态与作用在其上的力成正比的关系。
其公式为F = ma，其中F为物体所受力，m为物体的质量，a为物体的加速度。
第三定律是作用力和反作用力总是成对存在的。
这些定律对于解释物体的运动行为和相互作用提供了基础。
2. 动量动量是物体运动的重要物理量，定义为物体质量与速度的乘积。
动量为矢量量，方向与速度方向一致。
动量的变化率等于作用在物体上的力。
这一关系可以表示为F = dp/dt，其中F为物体的受力，p为物体的动量，t为时间。
动量在碰撞、运动和相互作用等情况下起着重要的作用，也是守恒定律的基础之一。
3. 动能和势能动能是物体运动时具有的能量形式，定义为物体质量与速度平方的乘积的一半。
动能可以表示为K = 1/2 mv^2，其中m为物体质量，v为物体速度。
动能与物体的质量和速度平方成正比，是运动状态的指示器。
势能是与物体位置有关的能量，通常体现为引力和弹性力。
势能是因物体在某一位置而具有的能量，可以转化为动能，也可以从动能转化为势能，满足能量守恒定律。
4. 转动理论力学不仅研究物体的直线运动，还涉及到了转动的问题。
刚体的转动是指刚体绕固定轴线旋转的运动。
转动的物理量包括角位移、角速度和角加速度。
角位移表示物体绕轴线旋转的角度，角速度是单位时间内角位移的变化率，角加速度是单位时间内角速度的变化率。
转动存在着转动惯量、角动量、角动量守恒和角动量定理等重要概念。
5. 平衡在理论力学中，平衡是指物体处于静止或匀速直线运动的状态。
平衡可以分为静平衡和动平衡。
理论力学教材知识点总结
理论力学教材知识点总结1. 牛顿运动定律牛顿运动定律是理论力学的基础，它包括牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。
牛顿第一定律：一个物体如果受到合外力作用，将保持静止状态或匀速直线运动状态。
这一定律反映出了物体的运动状态与外力的关系。
牛顿第二定律：物体的加速度与作用在其上的合外力成正比，与物体的质量成反比。
即F=ma，其中F为合外力，m为物体的质量，a为物体的加速度。
牛顿第三定律：任何两个物体之间的相互作用都是相等的，方向相反。
即作用力等于反作用力，它们的方向相反，大小相等。
这三条定律是理论力学的基石，它们为我们理解物体的运动提供了基本的规律。
在学习理论力学的过程中，我们要深刻理解这些定律，并能够灵活运用它们来解决实际问题。
2. 力的概念力是物体之间相互作用的表现，它是导致物体产生加速度的原因。
力的大小可以用牛顿（N）作为单位来表示，力的方向对物体的运动状态有着重要的影响。
在学习力的概念时，我们要了解各种不同类型的力，例如重力、弹力、摩擦力、弦力等，以及它们的性质和作用规律。
3. 动力学动力学是研究物体运动状态变化规律的学科，它包括物体的运动参数、牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律等内容。
动量是描述物体运动状态的物理量，它等于物体质量乘以速度。
动量定理指出，当合外力作用于物体时，物体的动量将发生改变，这个变化率等于作用力的大小与方向。
动量守恒定律说明了在某些特定条件下，物体的总动量是守恒的，即在某个过程中总动量保持不变。
通过学习动力学，我们可以更好地理解物体的运动状态变化规律，掌握物体的动量和动能等重要概念。
4. 静力学静力学是研究物体静止状态和平衡的学科，它包括物体受力平衡条件、力的分解、受力分析等内容。
物体受力平衡条件是指物体受到的各个力的合力和合力矩均为零时，物体处于平衡状态。
通过受力平衡条件，我们可以分析物体受力的情况，判断物体的平衡状态。
力的分解是指将一个斜面上的力分解为平行于斜面和垂直于斜面的两个分力，这样可以更好地分析斜面上物体的运动状态。
理论力学总结知识点
理论力学总结知识点1. 牛顿力学牛顿力学是经典力学的基础，主要包括牛顿三定律、万有引力定律和动量定理等内容。
牛顿三定律是牛顿力学的基本定律，它分别描述了物体的运动状态、受力作用和反作用的关系。
动量定理则是描述了力对物体运动状态的影响，通过动量定理可以得到物体的运动规律。
而万有引力定律则描述了质点之间的引力作用，是描述天体运动和行星运动的基础。
2. 哈密顿力学哈密顿力学是经典力学的一种形式，它以哈密顿量为基础，通过哈密顿正则方程描述物体的运动规律。
哈密顿量是描述系统动能和势能的函数，通过对哈密顿量的推导和求解可以得到系统的运动规律。
哈密顿正则方程则是描述了对应于哈密顿量的广义动量和广义坐标的变化规律，通过它可以得到物体的运动轨迹。
3. 拉格朗日力学拉格朗日力学是经典力学的另一种形式，它以拉格朗日函数为基础，描述了物体在一定势场中的运动规律。
拉格朗日函数是描述系统动能和势能的函数，通过对拉格朗日函数的求导和求解可以得到系统的运动规律。
拉格朗日方程则是描述了对应于拉格朗日函数的广义坐标和时间的变化规律，通过它可以得到物体的运动轨迹。
4. 动力学动力学是研究物体在受力作用下的运动规律的一门学科，它主要包括质点动力学、刚体动力学和连续体动力学等内容。
质点动力学是研究质点在受力作用下的运动规律，通过牛顿三定律和动量定理可以得到质点的运动规律。
刚体动力学则是研究刚体在受力作用下的运动规律，它包括刚体的平动和转动运动规律。
而连续体动力学是研究连续体在受力作用下的变形和运动规律，它是弹性力学和流体力学的基础。
5. 卡诺周期卡诺周期是描述热力学循环过程的一个理论模型，它包括等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩四个基本过程。
在卡诺周期中，工质从高温热源吸热，然后做功，再放热到低温热源，最后再做功回到原始状态。
卡诺周期是理想热机的工作过程，它具有最高的热效率，是实际热机效率的理论上界。
总之，理论力学是研究物体在受力作用下的运动规律的一门基础学科，它包括牛顿力学、哈密顿力学和拉格朗日力学等内容。
理论力学
物体运动的改变除与作用力有关外，还与本身的惯性有关。对于质点，惯性的量度是其质量。对于刚体，除 其总质量外，惯性还与质量在体内的分布状况有关，即与质心位置及惯性矩、惯性积有关。刚体对于三个互相垂 直的坐标轴的各惯性矩及惯性积组成刚体对该坐标系的惯性张量。
理论力学从变分法出发，最早由拉格朗日《分析力学》作为开端，引出拉格朗日力学体系、哈密顿力学体系、 哈密顿-雅克比理论等，是理论物理学的基础学科。哈密顿方法是量子力学中的正则量子化的起点，拉格朗日方法 是量子力学中路径积分量子化的起点。
发展简史
发展简史
力学是最古老的科学之一，它是社会生产和科学实践长期发展的产物。随着古代建筑技术的发展，简单机械 的应用，静力学逐渐发展完善。公元前5—前 4世纪，在中国的《墨经》中已有关于水力学的叙述。古希腊的数 学家阿基米德（公元前 3世纪）提出了杠杆平衡公式（限于平行力）及重心公式，奠定了静力学基础。荷兰学者 S.斯蒂文（16世纪）解决了非平行力情况下的杠杆问题，发现了力的平行四边形法则。他还提出了著名的“黄金 定则”，是虚位移原理的萌芽。这一原理的现代提法是瑞士学者约翰·伯努利于1717年提出的。
理论力学建立科学抽象的力学模型（如质点、刚体等）。静力学和动力学都联系运动的物理原因——力，合 称为动理学。有些文献把kinetics和dynamics看成同义词而混用，两者都可译为动力学，或把其中之一译为运动 力学。此外，把运动学和动力学合并起来，将理论力学分成静力学和动力学两部分。
理论力学依据一些基本概念和反映理想物体运动基本规律的公理、定律作为研究的出发点。例如，静力学可 由五条静力学公理演绎而成；动力学是以牛顿运动定律、万有引力定律为研究基础的。理论力学的另一特点是广 泛采用数学工具，进行数学演绎，从而导出各种以数学形式表达的普遍定理和结论 。
理论力学基础知识
《理论力学教程》基础知识第一章 质点力学1. 在求解平面曲线运动问题时，可采用平面极坐标系，常将速度矢量分解为径向速度和横向速度，其表达式分别为：rv r =；θθ r v =；将加速度矢量分解为径向加速度和横向加速度，其表达式分别为2θ r r a r -=； θθθ r r a 2+=。
第2题图2. 求解线约束问题，通常用内禀方程，它的优点是运动规律和约束反作用力可以分开解算，这套方程可表示为，切向：τF dtdv m =；法向：n n R F v m +=ρ2；副法向：b b R F +=0。
3. 试写出直角坐标系表示的质点运动微分方程式x F x m =、y F y m = 、z F z m = 。
4. 质点在有心力作用下，只能在垂直于动量矩J 的平面内运动，它的两个动力学特征是：（1）对力心的动量矩守恒；（2）机械能守恒。
5. 牛顿运动定律能成立的参考系，叫做惯性系；牛顿运动定律不能成立的参考系，叫做非惯性系，为了使得牛顿运动定律在此参考系中仍然成立，则需加上适当的惯性力。
6. 在平面自然坐标系中，切向加速度的表达式为dtdv a =τ，它是由于速度大小改变产生的；法向加速度的表达式为ρ2v a n =，它是由于速度方向改变产生的。
7. 质心运动定理反映了质点组运动的总趋势，而质心加速度完全取决于作用在质点组上的外力，而内力不能使质心产生加速度。
第8题图8. 一质量为m 的小环穿在光滑抛物线状的钢丝上并由A 点向顶点O 运动，其建立起的运动微分方程为：θsin mg dt dv m =；θρcos 2mg R v m -=。
注：此题答案不唯一。
第9题图9．一物体作斜抛运动，受空气阻力为v mk R -=，若采用直角坐标系建立其在任意时刻的运动微分方程为：x x mkv dtdv m -=；y y mkv mg dt dv m --=；若采用自然坐标系建立其在任意时刻的运动微分方程为：θsin mg mkv dtdv m--=； θρc o s 2mg v m =。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
例1：r 已 知2 质ti点 运(1 动 方9 2 程t2 ) ： j
求：（1）在 t=1s 到 t=2s 这一段时
间内，质点位移大小和方向。
位矢、位移、速度、加速度。
注度意a，t0，求必质须点根在据某运个动时方刻程t0（的矢速量度式或vt分和0 量加式速），
通过对t求导，得到任意时刻的v 和a，再将t=t0 代入即可。
2. 已知质点的加速度 at 和运动的初始条件（t=0
时的r0和v0），通过积分，求出质点的速度和位 置矢量。
理论力学基础知识
r
d
r2 r
r1 d
x
x
i
i dy
j
y
j
a
dt dv
d d
t
2
r
dt d 2x
i
d2y
j
dt dt 2 dt 2 dt 2
理论力学基础知识
描述质点运动的物理量的三个共性：
1. 矢量性 2. 瞬时性 3. 相对性 ：与参考系的选择有关。
理论力学基础知识
质点运动学的两类问题
1. 已知质点的运动方程 rr,求(t)4个基本物理量：
速度的大小: v
v
vx2 vy2 vz2
t 时刻速度的方向：质点沿运动轨迹的切线， 且指向运动一方。
速率和速度是两个不同概念
1. 平均速率 2. 瞬时速率
v
v
s
t
lim v
s ds
t0 t dt
速率是标量，瞬时速度的大小等于瞬时速率
理论力学基础知识
瞬时速度的大小与瞬时速率的关系
t 0
y P(x,y,z)
r
x o
z
r
OP
rxiyjzk
理论力学基础知识
质点被限制在一平面内， 大小和方向分别为：
如在XY平面内运动，其位
置矢量表示为：
r x2 y2
r xi yj
arctg( y x )
质点的运动方程：
质点的位置随时间t的变化，即位置矢量的大小
和方向随时间t的变化。
dvx dt dvy dt
d 2x dt2 d2y dt2
az
dvz dt
d 2z dt2
aa
ax 2a2 yaz2
当质点作曲线运动时，a 的方向总是指
向轨迹曲线凹的一侧。
理论力学基础知识
1. 掌握位矢、位移、速度、加速度等描述质点运
动的物理量（基本概念）。
r
r
t
xt
i
y
t
j
v
drdS
lim lim
v v
r
r S
t 0 t t 0 S t
limlim
r
S
S t t 0
t 0
lim S dS
t t0 dt
瞬时速度的大小等于瞬时速率.
理论力学基础知识
质点作平面曲线运动，运动方程为
r t2 tit2 j
求：质点在1～3秒内的平均速度大小和第三秒
r r (t) x(t)i y(t) j z(t)k
矢量式
x x(t), y y(t), z z(t) 分量式
消去 t 即为质点运动的轨道方程(在空间经过的路径）
理论力学基础知识
位移：质点在一段时间内位置的改变（大小和方向）
y
P (x1,y1 ,z1,t)Q (x 2,y2,z2,t t) r P x 1 i y 1j z1 k rQx2iy2jz2k
参考系 为描述一个物体运动而选作参考的另一物体。
坐标系 固定在参考系上，定量描述空间位置的有次序的
一组数。（直角坐标系、极坐标系、自然坐标系）
理论力学基础知识
二、 运动的描述－位置、位移、速度、加速度
位置矢量
质点位置的确定：
直角坐标系 P（x ,y , z） 位置矢量r : 原点到P点的有向线段OP，其 方向说明了P点相对于坐标轴 的方位，其大小（即它的模） 表明了P点到原点的距离。
第一篇 力 学
力学 研究物体机械运动规律的一门学科。
机械运动 物体在空间的位置随时间的变化，是最
简单、最基本、最常见的一种运动形式。
理论力学基础知识
力学分三部分：
静力学 研究力的基本性质、力系的简化与平衡 条件。
运动学 从几何方面研究物体运动的规律，不考 虑影响其运动的原因。（第一章）
动力学 研究物体的运动与所受作用力间的关系。 （第二章～第五章）
在t 内
1. 平均速度
v
r
2. 瞬时速度
t
r
dr
位置矢量对时
vlti m 0 t
dt
间的一阶导数
在直角坐标 系中:
r x (t)i y (t)j z (t)k
v d r dx (t)i y (t) j z (t)k d td t
vxivyjvzk
理论力学基础知识
速度是矢量，有大小有方向
末的速度大小。
解：
v
r
t 2 r r (3 ) r 1
r 1 t2 i j r ( 3 ) 6 i 9 j
r4i8j v2i4j
v 2 24 24 .4m 7/s
理论力学基础知识
加速度：描述质点运动速度（大小与方向）变
化的物理量
z
vP
1. 平均加速度:
P(ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)
r
rP
rQ
Q(t+△t)
x
o
位移矢量：质点初位置指向末
位 置r的有P向Q 线rQ 段。rP
z
r xi ( x2 y jx 1) iz k (y2 y1 r ) j ( zx 2 2 z1 )k y2 z2
理论力学基础知识
1、位移是矢量，既有大小又有方向。 2、位移与路程是两个不同的物理量。
位移只决定于始末位置，与 过程无关，状态量；
路程是实际通过的路径长度， 是标量，过程量。
一般 r S
y
P(t) S
r
rP
rQ
o
Q(t+△t)
x
z
以下两种情况中，位移的大小与路程相等：
1、方向不变的直线运动中，
r s
2、当△t→0
时，
r
s
理论力学基础知识
速度：描述质点位置变化快慢和方向的矢量
a
v
t
是向矢为量v，的其方方向。
P
vP
v
Q vQ
rP
rQ
vQ
o
y
2. 瞬时加速度:
x
a lt i0 m v t d d v t d d t d d r t d d 2 tr 2
理论力学基础知识
在直角坐标系中，a的分量式
ax
a axiay jazk a y
理论力学基础知识
主要内容：
➢ 质点运动学的三个基本概念 ➢ 运动的描述—四个基本量 ➢ 典型运动—圆周运动 ➢ 相对运动
理论力学基础知识
一、 三个基本概念—质点、参考系、坐标系
质点 研究一个物理现象必须分离出所有那些使我们的 日常经验复杂化的外部因素。建立理论模型以突 出主要性质。 只有质量而忽略物体大小和形状的理想物体。