Theoretical Mechanics
《理论力学》课程教学大纲72
《理论⼒学》课程教学⼤纲72《理论⼒学》课程教学⼤纲⼀、课程的基本情况课程中⽂名称:理论⼒学课程英⽂名称：Theoretical Mechanics课程代码：0701017课程类别：专业基础课课程性质：必修课总学时：72 讲课学时：72 实验学时：0课程学分：4授课对象：机械类及相近专业本科学⽣前导课程：⾼等数学⼆、教学⽬的理论⼒学为⼯程类学科的基础课程之⼀。
理论⼒学教育不仅可以培养学⽣的⼒学素质，⽽且可以加强学⽣的⼯程概念。
这对于他们向其他学科或其他⼯程领域扩展是很有利的。
是相关专业后续课程的理论和设计以及⼯程设计规范的基础。
通过理论⼒学的学习可以使学⽣了解刚体的特性及其研究⽅法；了解理论⼒学基本理论以及在⼯程实际中的应⽤；了解理论⼒学与其他相关课程的联系。
三、教学基本要求绪论0.1理论⼒学的研究对象0.2理论⼒学的发展简史0.3理论⼒学的内容和研究⽅法0.4理论⼒学的应⽤及和其他学科的关系基本要求：1.了解理论⼒学的研究对象和内容。
2.了解理论⼒学与其他课程的关系。
3.了解理论⼒学在各个不同领域的应⽤。
重点与难点:1.理论⼒学的内容和研究⽅法。
第⼀部分静⼒学第1章静⼒学公理和物体的受⼒分析1.1静⼒学公理1.2约束和约束⼒1.3物体的受⼒分析和受⼒图基本要求：1.深⼊地理解⼒、刚体、平衡和约束等重要概念，深⼊理解⼒的基本性质。
2.明确基本约束的特征,正确地对物体系统进⾏受⼒分析。
重点与难点:1.约束和物体系的受⼒分析。
2.物体系统的受⼒分析和受⼒图。
第2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⼏何法2.2平⾯汇交⼒系合成与平衡的解析法2.2平⾯⼒对点之矩概念及计算2.3平⾯⼒偶基本要求：1.清晰的理解汇交⼒系和⼒偶系的合成。
2.熟练解汇交⼒系的平衡问题。
3.清晰的理解⼒对点的矩，并能熟练的计算。
4.深⼊理解⼒偶和⼒偶矩的概念。
明确⼒偶的性质和⼒偶的等效条件。
重点与难点:1.汇交⼒系的平衡⽅程。
理论力学(A)课
课程号
00432198
ห้องสมุดไป่ตู้学分
4
英文名称
Theoretical Mechanics (A)
先修课程
普通物理力学、高等数学（微积分、线性代数）
数学物理方法（复变函数部分，也可以同学期选修）
中文简介
理论力学(A)课程属于物理学院中物理类学生在普物力学之后的一门理论课程，对多数物理专业的本科生来说是其遇到的第一门理论物理课程，也是后续多门理论物理课程的基础。该课程主要侧重于分析力学方法（拉格朗日、哈密顿）的讲授。并将分析力学的方法应用于广泛的动力学系统，既包括简单的质点也包括有约束的多自由度体系以及刚体。同时，也会简要介绍具有连续分布的力学系统，如连续介质经典力学以及经典场系统等，这将为其后续课程（例如流体力学、经典电动力学等）打下一定的基础。
开课院系
物理学院
通选课领域
是否属于艺术与美育
否
平台课性质
平台课类型
授课语言
中文
教材
理论力学,刘川,课程讲义；
朗道理论物理学教程力学,Landau, Lifshitz,高等教育出版社,2007,经典力学,H. Goldstein,高等教育出版社,2005,经典动力学现代方法,Jose, Saletan,世界图书出版公司,2004,理论力学简明教程,周乐柱,北京大学出版社,2005,
a) 分析力学的特点
b) 最小作用量原理(Hamilton原理)
c) 欧拉-拉格朗日方程
d) 粒子与外场的相互作用*
e) 对称性
f) 约束的处理
g) 非惯性系的力学*
二、 中心力场问题 9
a) 一般讨论
b) Kepler问题的解
理论力学论文-机械6-11汇总
理论力学论文学院：电子科技大学成都学院导师：杨峰学号：1440840611班级：机械六班姓名：卢剑飞2015 年10 月 6 日摘要理论力学是研究物体机械运动的基本规律的学科。
力学的一个分支。
它是一般力学各分支学科的基础。
理论力学通常分为三个部分：静力学、运动学与动力学。
静力学研究作用于物体上的力系的简化理论及力系平衡条件；运动学只从几何角度研究物体机械运动特性而不涉及物体的受力；动力学则研究物体机械运动与受力的关系。
动力学是理论力学的核心内容。
理论力学的研究方法是从一些由经验或实验归纳出的反映客观规律的基本公理或定律出发，经过数学演绎得出物体机械运动在一般情况下的规律及具体问题中的特征。
理论力学中的物体主要指质点、刚体及刚体系，当物体的变形不能忽略时，则成为变形体力学（如材料力学、弹性力学等）的讨论对象。
AbstractTheoretical mechanics is a subject that studies the basic law of the mechanical movement. One branch of mechanics. It is the foundation of general mechanics. Theoretical mechanics is usually divided into three parts: statics, kinematics and dynamics. The simplified theory and force equilibrium conditions of the force system of the object are studied. The kinematics of the object is not related to the mechanical motion of the object. Dynamics is the core content of theoretical mechanics. The research method of theoretical mechanics is based on the basic axioms or laws of the objective laws, which are derived from experience or experiments. The objects in the theory mechanics mainly refers to the particles, rigid bodies and rigid bodies. When the deformation of the object can not be ignored, it becomes the subject of the deformation body mechanics (such as material mechanics, elastic mechanics, etc.).目录目录第一章理论力学发展以及重要人物................................. V.. 1.1概述 (V)1.2发展历史 (VI)1.3 重要人物 ................................................... V...I.I I 第二章力学发展 ............................................................... X...第三章理论力学学习规划........................................ X..I II 第四章理论力学要提高的能力 (XIV)第一章理论力学发展以及重要人物1.1 概述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。
理论力学(周衍柏)第一章质点力学
（1）矢量形式的运动学方程
rr(t)
理论力学：Theoretical mechanics 当质点运动时r是时间t的单值连续函数。此方程常用来 进行理论推导。它的特点是概念清晰，是矢量法分析质点 运动的基础。
（2）直角坐标形式的运动学方程
x x(t)
y
y (t)
z z ( t )
这是常用的运动学方程，尤其当质点的轨迹未知时。它是 代数方程，虽然依赖于坐标系，但是运算容易。
说明： ① 参照物不同，对同一个物体运动的描述结果可能不同；
② 观察者是站在参照系的观察点上； ③ 不特别说明都以地球为参照系。
2. 坐标系
理论力学：Theoretical mechanics 为了定量研究的空间位置，就必须在参考系上建立坐标 系。参照系确定后，在参照系上选择适宜的坐标系，便于 用教学方式描述质点在空间的相对位置（方法）。
ji
解： 确定动系和静系 静系：河岸 动系：河流 研究对象：小船
理论力学：Theoretical mechanics
:0 牵连速度， ： 绝对速度， :相 对 速度
ji
由：
0
0
c2i
r d
dt
j
c1 cosi c1 sin
j
i
选取极坐标, 得
理论力学：Theoretical mechanics
0:人行走速度， ： 风速(相对于地)， :风 相对于人的速
度 由：
得： 理论力学：Theoretical mechanics
得： 解得：
y
2
2
理论力学：Theoretical mechanics
因此：x 4,y 4
风速： x2y2 4 2km/h
专业英语（专业术语）
专业英语（专业术语）专业术语（Professional T erminology）四大力学1、理论力学Theoretical Mechanics2、材料力学Mechanics of Materials3、结构力学Structural Mechanics4、弹性力学Elastic Mechanics应力应变曲线（应力：stress 应变：strain）5、比例极限proportional limit6、弹性极限elastic limit7、屈服极限yield limit8、强度极限ultimate limit9、强度strength10、刚度stiffness（rigidity）11、稳定性stability（steadiness）结点(joint)12、刚接rigid joint13、铰接hinge joint荷载（load）14、集中荷载concentrated load15、均布荷载uniformly distributed load16、恒荷载dead load17、活荷载live load18、框架梁frame beam19、框剪结构frame-shear wall structure20、钢筋混凝土结构reinforced concrete structure21、预应力构件prestressed member22、门式钢架portal rigid frame23、剪力墙shear wall变形(deformation)24、位移displacement（1）挠度（线位移）buckling/deflection（2）转角（角位移）rotation/angle静定梁25、简支梁simply supported beam26、外伸梁overhanging beam27、悬臂梁fixed beam /cantilever beam内力internal force28、拉力tension29、压力pressure30、弯矩bending moment31、剪力shearing force32、扭矩torsional moment 扭转torsion33、静定结构statically determinate structure34、超静定结构statically indeterminate structure /redundant structure35、框架frame36、长细比slenderness 长宽比aspect ratio37、回转半径radius of rotation inertia38、延性ductility 韧性toughness39、惯性矩moment of inertia40、倾覆overturn41、箍筋confining steel /stirrup42、屈曲形态buckling mode43、固有周期natural period44、固有频率natural frequency45、主应力principal stress 次应力secondary stress46、法相应力（正应力）normal stress 切向应力（剪应力）tangential stress47、屈曲buckle分支屈曲bifurcation buckle极值点屈曲limited point buckle48、预应力混凝土结构prestressed concrete structure49、结构体系structural systems/architecture框剪体系frame-shear wall system50、可靠度possibility of success失效概率possibility of failure51、延性破坏形式ductile failure mode延性结构ductile structure。
理论力学第二章冯维明主编
与同号，刚体加速转动； 与异号，刚体减速转动。
Theoretical Mechanics
单位：弧度/秒2 (rad/s2 ) 或1/秒2 (1/s2 )
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第二章
刚体的基本运动
§2.3 转动刚体内各点的 速度与加速度
Theoretical Mechanics
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2.3 转动刚体内各点的速度与加速度
从动轮B 节圆半径r2 求轮B的角速度2（转速n2）
设两齿轮的节圆之间无相对滑动，接触点M1、 M2具有相同的速度v。
Theoretical Mechanics
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2.4 轮系的传动比
n1π v r1 1 r1 30 n2π v r2 2 r2 30
r1 2 1 , r2 r1 n2 n1tical Mechanics
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2.5 角速度和角加速度及点的速度和加速度的矢量表示法 定轴转动的刚体上任一固定矢量b对时间的变化率
b =常数，固结于定轴转动的刚体上，角速度为
db 结论 ωb dt
证：由于
。
b rB rA
∵ b 固结于刚体上
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2.2 刚体的定轴转动
定轴转动：在运动过程中， 刚体内（或其扩展部分）有 一条直线始终保持不动。 转轴：固定不动的直线。
Theoretical Mechanics
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2.2 刚体的定轴转动
转动方程
平面Ⅰ：固定且通过z轴
平面Ⅱ：与刚体固连
显然平面Ⅱ的位置确定了， 此刚体的位置也就确定了。
Theoretical Mechanics
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第二章
刚体的基本运动
例 题
理论力学Theoreticalmechanics-PPT课件
M
令
F m a ——质点的惯性力 I
F
m a
FN
惯性力的大小:
F I ma 方向:
与加速度相反
惯性力不是作用在质点上的，而是作用在施力物体上 F F F 0 ——质点的达朗伯原理（动静法） 于是 N I
质点的达朗伯原理
F F F 0 N I
F F F 0
iy Niy Iiy
F F F 0
iz Niz Iiz
M ( F ) M ( F ) M ( F ) 0 x i x Ni x Ii
M ( F ) M ( F ) M ( F ) 0 y i y Ni y Ii
z
ri o
i
mi ai
F Ii
y
d L o M Io dt v r d d i d i r m a r m ( r m v ) m v i i i i i i i i i i dt dt dt 惯性力主矩与简化 d v m v 0r m a r m v i i i i i i ( i i i) 中心的选择有关 dt
F F F 0 i Ni Ii
主矩（向简化中心O）：
质点系达 朗伯原理
M ( F ) M ( F ) M ( F ) 0 o o o Ii i Ni
直角坐标投影式：
F F F 0
ix Nix Iix
0
M 0
ix
F B F A
Ii A
2
F cos F 0 F 0
理论力学(B)
课程号
00432199
学分
3
英文名称
Theoretical Mechanics (B)
先修课程
普通物理力学、高等数学、线性代数
中文简介
理论力学(B)课程属于物理学院中物理类学生在普物力学之后的一门理论课程，是后续多门理论物理课程的基础。该课程主要侧重于分析力学方法（具体指拉格朗日力学和哈密顿力学）的讲授。课程将分析力学的方法应用于广泛的动力学系统，既包括简单的质点运动，也包括有约束的多自由度体系以及刚体。课程主要具体内容见课程大纲。
开课院系
物理学院
通选课领域
是否属于艺术与美育
否
平台课性质
平台课类型
授课语言
中文
教材
理论力学课ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ讲义,刘川；
理论力学简明教程,周乐柱,北京大学出版社,2005,
参考书
教学大纲
本课程主要介绍分析力学（拉格朗日、哈密顿）的方法。这一方面使得学生能够学会复杂力学问题的分析方法，更重要的是可以与后续的课程（例如统计物理、电动力学、量子力学等）衔接。课程需要比较良好的物理和数学的背景，适合于物理学院中物理专业的学生选修，也欢迎其他专业具有相关背景知识的同学选修。
内容提要及相应学时分配: 共51
一、 拉格朗日力学 10
a) 分析力学的特点
b) 最小作用量原理(Hamilton原理)
c) 欧拉-拉格朗日方程
d) 对称性与非惯性系
e) 约束的处理
二、 中心力场问题 9
a) 一般讨论
b) Kepler问题的解
c) 潮汐现象
三、 小振动 10
a) 一维小振动的回顾
b) 多自由度体系的简正坐标与频率
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1,This course introduces some basic conceptions, laws, theories about statics(静力学), dynamics （动力学）, and kinematics(运动学).
It mainly studies about simple objects, including particle(质点), particle system, rigid bodies（刚体）and rigid body system.
2,In the statics, we learnt some basic laws to analyze or calculate the force, such as the rule of parallelogram(平行四边形) or polygon（多边形）and two force balance theorem.
The maximum angle between synthesis of all constraint and normal is called the friction angle.
If the angle is smaller than friction angle, self-lock happens. （自锁机制self-lock mechanism）
The theorem of Planar move of force: the forces acting on Rigid Body could be moved from the point it acting on to any other one, but at the same time the force generates a Moment, relative to the point moving to.
平面力系Plane force set, 空间力系Spatial force set
主矢principal vector, 主矩principal moment,条件requirement
力矩moment,力臂moment arm, 力偶couples, 力偶矩The moment of the couple（torque）约束constraint
顺时针(CW)clockwise；逆时针方向(CCW)counter-clockwise
一对大小相同方向相反的力a pair of equal and opposite forces；平衡Equilibrium或者balance 滚动摩擦Rolling friction 滑动摩擦Sliding friction
滚动摩擦力偶矩the torque of rolling friction
3, In the kinematics part the most important content is the analysis and calculation of velocity and acceleration. For example the absolute velocity, the relative velocity, the embroil velocity(牵连速度)/movement(运动), and even the Coriolis acceleration(科氏加速度).
平面运动planar move
The basic moves of Rigid body: parallel and rotate move.
XX的合成synthesize the velocity and acceleration and force
4, Dynamics is a science that studies the interrelationships between object’s move and its mass, and the force acting on it.
In this part, we learnt some definitions and theorems such as the momentum(动量)，impulse(冲量), the momentum theorem(动量定理)，the moment of inertia(转动惯量)，kinetic energy theorem(动能定理).
冲量-动量定理impulse-momentum theorem （定理：theorem或者axiom）动量矩Momentum moment
角动量angular momentum; 动量交换momentum transfer
动能kinetic energy, 势能potential energy
外力External force
功Work, 功率power, 机械效率machinery efficiency
5,达朗贝尔原理D'Alembert's principle
It is the dynamic analogue to the principle of virtual work for applied forces (外力) in a static system.
惯性力inertial force, 主动力active force, 约束力force of constraint 三者在形式上形成平衡。
6,静平衡static balance
动平衡dynamic balance。