理論力學(xué)緒論講解課件

理論力學(xué)EngineeringMechanics山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院理論力學(xué)EngineeringMechanics山東農(nóng)業(yè)大1緒論

(Introduction)緒論緒論

(Introduction)緒論2一、理論力學(xué)的研究對(duì)象二、學(xué)習(xí)理論力學(xué)的目的三、理論力學(xué)的研究方法緒論一、理論力學(xué)的研究對(duì)象緒論3理論力學(xué)的研究對(duì)象理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律的科學(xué)機(jī)械運(yùn)動(dòng)：物體在空間的位置隨時(shí)間而改變。機(jī)械運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單、最直觀、最普遍、最基本的形式（運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)存在的形式）。一般規(guī)律：物體的運(yùn)動(dòng)與作用力之間的關(guān)系。理論力學(xué)的研究對(duì)象理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律的科學(xué)4理論力學(xué)的內(nèi)容靜力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)靜力學(xué)—研究物體在力系作用下的平衡條件。運(yùn)動(dòng)學(xué)—研究物體運(yùn)動(dòng)的幾何性質(zhì)（軌跡、速度、加速度）。動(dòng)力學(xué)—研究受力物體的運(yùn)動(dòng)與作用力之間的關(guān)系。理論力學(xué)的內(nèi)容靜力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)5學(xué)習(xí)理論力學(xué)的目的理論力學(xué)是高等院校中力學(xué)、機(jī)械、土建等各專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，是物理課程的力學(xué)部分內(nèi)容的進(jìn)一步深入。為學(xué)習(xí)后續(xù)課程（材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等）打基礎(chǔ)。為解決工程技術(shù)中有關(guān)的力學(xué)問題打基礎(chǔ)。為學(xué)習(xí)和掌握科學(xué)研究的方法打基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)理論力學(xué)的目的理論力學(xué)是高等院校中力學(xué)、機(jī)械、土建等各專6理論力學(xué)應(yīng)用的若干例子理論力學(xué)應(yīng)用的若干例子71.高速公路直道與彎道的連接1.高速公路直道與彎道的連接82.載人宇宙飛船的交會(huì)與對(duì)接交會(huì)（Rendezvous)與對(duì)接（Docking)

（MannedSpacecraft）2.載人宇宙飛船的交會(huì)與對(duì)接交會(huì)（Rendezvous)與對(duì)9給定不變的角加速度，從啟動(dòng)到正常運(yùn)行所需的時(shí)間以及所需經(jīng)歷的轉(zhuǎn)數(shù)？已知轉(zhuǎn)臺(tái)的質(zhì)量及其分布，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器到達(dá)正常運(yùn)行所需角速度時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的功率如何確定？3.計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器給定不變的角加速度，從啟動(dòng)到正常運(yùn)行所需的時(shí)間以及所需經(jīng)104.艦載飛機(jī)的起飛若已知推力和跑道的長(zhǎng)度，需要多大的初速度和多少時(shí)間間隔才能達(dá)到飛離甲板時(shí)的速度？若已知初速度和一定時(shí)間間隔后飛離甲板時(shí)的速度，則需要彈射器施加多大推力，或者確定需要多長(zhǎng)的跑道？4.艦載飛機(jī)的起飛若已知推力和跑道的長(zhǎng)度，需要多大的初速度和11ωvC

藝術(shù)體操運(yùn)動(dòng)員使圈高速轉(zhuǎn)動(dòng)，并在地面上向前拋出，不久圓圈可自動(dòng)返回到運(yùn)動(dòng)員跟前。我們應(yīng)該怎樣來解釋這種現(xiàn)象？圈操C5.圈操的圓圈自動(dòng)返回ωvC藝術(shù)體操運(yùn)動(dòng)員使圈高速轉(zhuǎn)動(dòng)，并在地面上向12

棒球在被球棒擊打后，其速度的大小和方向發(fā)生了變化。如果已知這種變化即可確定球與棒的相互作用力。6.打棒球

棒球在被球棒擊打后，其速度的大小和方向發(fā)生了變化。如果已知13學(xué)習(xí)要求：理論聯(lián)系實(shí)際系統(tǒng)掌握理論培養(yǎng)提出、分析、解決問題的能力理論力學(xué)的研究方法生活實(shí)踐生產(chǎn)實(shí)踐科學(xué)實(shí)驗(yàn)歸納抽象概念公理定律數(shù)學(xué)演繹定理結(jié)論方程實(shí)踐檢驗(yàn)實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐理論再實(shí)踐學(xué)習(xí)要求：理論力學(xué)的研究方法生活實(shí)踐生產(chǎn)實(shí)踐科學(xué)實(shí)驗(yàn)歸納概念14第一篇靜力學(xué)

研究物體在力系作用下的平衡條件的學(xué)科（Statics）第一篇靜力學(xué)研究物體在力系作用下的平衡條件的學(xué)科（Sta15靜力學(xué)研究的三大問題物體或物系的受力分析作用在剛體上的力系的等效替換或簡(jiǎn)化

等效替換——兩個(gè)作用效果相同的力系間的相互替換。

簡(jiǎn)化——用簡(jiǎn)單的力系替換復(fù)雜的力系。作用在剛體上的力系的平衡條件及其應(yīng)用

平衡條件——物體處于平衡時(shí)，作用力系應(yīng)滿足的條件。靜力學(xué)研究的三大問題物體或物系的受力分析16F怎樣確定O、B二處的受力？靜力學(xué)問題舉例F怎樣確定O、B二處的受力？靜力學(xué)問題舉例17FDED、E二處為活頁(yè)鉸鏈怎樣確定D、E二處的受力？靜力學(xué)問題舉例FDED、E二處為活頁(yè)鉸鏈怎樣確定D、E二處的受力？靜18A對(duì)于處于某一位置的機(jī)械臂怎樣確定A、B、G三處的受力？靜力學(xué)問題舉例A對(duì)于處于某一怎樣確定A、B、G三處的受力？靜力學(xué)問題舉例19第一章靜力學(xué)的基本概念和公理第一章靜力學(xué)的基本概念和公理20基本概念和公理一、靜力學(xué)的基本概念二、約束和約束力（Constraints）三、靜力學(xué)公理四、物體的受力分析和受力圖

（ForceAnalysisandForceDiagram）基本概念和公理一、靜力學(xué)的基本概念21平衡剛體（RigidBody）力（Force）基本概念和公理平衡基本概念和公理22靜力學(xué)的基本概念——平衡平衡：

機(jī)械運(yùn)動(dòng)的特殊情況，指物體相對(duì)于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。（慣性參考系：牛頓定律適用的特定坐標(biāo)系）靜力學(xué)的基本概念——平衡平衡：23靜力學(xué)的基本概念——?jiǎng)傮w剛體：

物體內(nèi)任意兩點(diǎn)始終保持不變的距離，或形狀和尺寸始終保持不變的物體。剛體——理想化的力學(xué)模型實(shí)際的物體都是變形體，例如：固體、流體（液體和氣體）靜力學(xué)的基本概念——?jiǎng)傮w剛體：24物體在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變剛體的例子物體在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變剛體的25變形體的例子變形體的例子26靜力學(xué)的基本概念——力力：

物體間相互的機(jī)械作用。（受力體、施力體）力的作用效應(yīng)：外效應(yīng)——機(jī)械運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)發(fā)生變化

內(nèi)效應(yīng)——物體發(fā)生變形力的三要素：作用點(diǎn)、大小、方向F靜力學(xué)的基本概念——力力：物體間相互的機(jī)械作用。F27汽車通過輪胎作用在橋面上的力集中力力的分類：集中力與分布力內(nèi)力與外力主動(dòng)力與約束力汽車通過輪胎作用在橋面上的力集中力力的分類：28橋面板作用在鋼梁的力分布力橋面板作用在鋼梁的力分布力29二、靜力學(xué)公理1.平行四邊形公理2.二力平衡公理3.加減平衡力系公理4.作用與反作用公理5.剛化公理推論（1）力的可傳性原理推論（2）三力平衡匯交定理二、靜力學(xué)公理1.平行四邊形公理推論（1）30靜力學(xué)公理——平行四邊形公理1.平行四邊形公理（ParallelogramAxiom）

作用在物體的同一點(diǎn)上的兩個(gè)力的合力仍作用在該點(diǎn)上，其大小和方向由兩個(gè)力組成的平行四邊形的對(duì)角線表示。F1F2RF1F2R12靜力學(xué)公理——平行四邊形公理1.平行四邊形公理（Paral31靜力學(xué)公理——二力平衡公理2.二力平衡公理（EquilibriumofTwoForces）

作用在同一剛體上兩力平衡的充分和必要條件是：兩個(gè)力等值、反向、共線。ABFAFB二力構(gòu)件靜力學(xué)公理——二力平衡公理2.二力平衡公理（Equilibr32靜力學(xué)公理——加減平衡力系公理3.加減平衡力系公理

若在作用于剛體上的已知力系上添加或減去任何平衡力系，則對(duì)剛體的作用效應(yīng)并不改變。=靜力學(xué)公理——加減平衡力系公理3.加減平衡力系公理=33靜力學(xué)公理——推論（1）推論（1）：

力的可傳性原理

作用于剛體上的力可沿其作用線移到剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變對(duì)剛體的作用。FFFF（剛體上）力的三要素：作用線、大小、方向作用在剛體上力是滑移矢量靜力學(xué)公理——推論（1）推論（1）：力的可傳性原理FFFF34靜力學(xué)公理——推論（2）推論（2）：三力平衡匯交定理作用于剛體上的三個(gè)相互平衡的力，若其中兩力匯交，則三力必然共面且匯交于同一點(diǎn)。靜力學(xué)公理——推論（2）推論（2）：三力平衡匯交定理作用于剛35靜力學(xué)公理——作用與反作用公理4.作用與反作用公理(ActionandReaction)

兩物體間的相互作用力總是同時(shí)存在，且其大小相等、方向相反、沿同一直線，但作用在兩個(gè)不同的物體上。FF’靜力學(xué)公理——作用與反作用公理4.作用與反作用公理(Acti36靜力學(xué)公理——?jiǎng)偦?.剛化公理變形體在已知力系作用下處于平衡，若將之變成剛體（剛化），則其平衡狀態(tài)并不改變。?靜力學(xué)公理——?jiǎng)偦?.剛化公理?37靜力學(xué)公理1.平行四邊形公理2.二力平衡公理（剛體）3.加減平衡力系公理（剛體）4.作用與反作用公理5.剛化公理推論（1）（剛體）力的可傳性原理推論（2）（剛體）三力平衡匯交定理靜力學(xué)公理1.平行四邊形公理推論（1）（剛體）38三、約束和約束力

（Constraints）三、約束和約束力

（Constraints）39約束和約束力約束：限制物體自由運(yùn)動(dòng)的條件；對(duì)非自由體的某些運(yùn)動(dòng)起限制作用的周圍物體。約束力：約束對(duì)物體的作用力。作用線—由約束對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的限制情況而定。

方向—與所限制的運(yùn)動(dòng)方向相反。

大小—與主動(dòng)力的大小有關(guān)，用平衡條件求得。約束和約束力約束：限制物體自由運(yùn)動(dòng)的條件；對(duì)非自由體的某些運(yùn)40常見的約束和約束力——軟索約束軟索約束：由柔性體（繩索、膠帶、鏈條）構(gòu)成。常見的約束和約束力——軟索約束軟索約束：由柔性體（繩索、膠帶41纜索FR軟索約束纜索FR軟索約束42軟索約束軟索約束力的作用線：沿柔性體

作用方向：離開非自由體（拉力）F1F2軟索約束軟索約束力的作用線：沿柔性體F1F243柔索對(duì)物體的約束力沿著柔索背向被約束物體．膠帶對(duì)輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力．柔索對(duì)物體的約束力沿著柔索背向被約束物體．膠帶對(duì)輪的約束力沿44常見的約束和約束力——光滑接觸面約束N常見的約束和約束力——光滑接觸面約束N45光滑接觸面約束N光滑接觸面約束N46作用線：沿約束面的公法線

方向：指向非自由體（壓力）光滑接觸面約束作用線：沿約束面的公法線光滑接觸面約束47作用線：沿約束面的公法線

方向：指向非自由體（壓力）光滑接觸面約束作用線：沿約束面的公法線光滑接觸面約束48常見的約束和約束力——光滑圓柱鉸鏈約束常見的約束和約束力——光滑圓柱鉸鏈約束49常見的約束和約束力——活動(dòng)鉸鏈支座作用線：通過鉸鏈中心

方向：垂直于支承面常見的約束和約束力——活動(dòng)鉸鏈支座作用線：通過鉸鏈中心50常見的約束和約束力——固定鉸鏈支座作用線：通過鉸鏈中心

方向：待定（可用兩個(gè)正交的徑向分力表示）常見的約束和約束力——固定鉸鏈支座作用線：通過鉸鏈中心51常見的約束和約束力——光滑中間鉸鏈作用線：通過鉸鏈中心

方向：可用兩個(gè)正交的徑向分力表示常見的約束和約束力——光滑中間鉸鏈作用線：通過鉸鏈中心52向心（徑向）軸承作用線：通過鉸鏈中心

方向：可用兩個(gè)正交的徑向分力表示FxFy向心（徑向）軸承作用線：通過鉸鏈中心FxFy53常見的約束和約束力——止推軸承作用線：通過鉸鏈中心

方向：可用兩個(gè)徑向分力和一個(gè)軸向分力表示FxFyFz常見的約束和約束力——止推軸承作用線：通過鉸鏈中心FxFyF54常見的約束和約束力——光滑球鉸鏈作用線：通過鉸鏈中心

方向：待定（可用三個(gè)正交的分力表示）FyFxFz常見的約束和約束力——光滑球鉸鏈作用線：通過鉸鏈中心FyFx55實(shí)際約束實(shí)際約束56實(shí)際約束實(shí)際約束57理論力學(xué)緒論講解課件58理論力學(xué)緒論講解課件59理論力學(xué)緒論講解課件60理論力學(xué)緒論講解課件61理論力學(xué)緒論講解課件62理論力學(xué)緒論講解課件63理論力學(xué)緒論講解課件64四、物體的受力分析和受力圖

(ForceAnalysisandForceDiagram)主要步驟：1.首先必須（聲明）明確研究對(duì)象（取分離體）2.然后進(jìn)行受力分析（畫出受力圖）3.最后利用平衡條件列出方程求解本節(jié)只介紹第一步和第二步四、物體的受力分析和受力圖

(ForceAnalysis65受力分析例（1）：圓柱與斜面受力分析例（1）：圓柱與斜面66取隔離體W受力分析例（1）：圓柱與斜面取隔離體W受力分析例（1）：圓柱與斜面67畫受力圖FRAFRBABW受力分析例（1）：圓柱與斜面畫受力圖FRAFRBABW受力分析例（1）：圓柱與斜面681.畫出圓盤的受力圖2.比較AB桿與BC桿的受力受力分析例（2）：圓盤與支架圓盤的受力圖解：1.畫出圓盤的受力圖受力分析例（2）：圓盤與支架圓盤的受力圖69CFBC′FBC二力桿（二力構(gòu)件）OFR1′FAFB三力匯交受力分析例（2）：圓盤與支架CFBC′FBC二力桿（二力構(gòu)件）OFR1′FAFB三70三力匯交受力分析例（3）：圓柱、斜桿與繩索三力匯交受力分析例（3）：圓柱、斜桿與繩索71二力構(gòu)件說明：三力平衡必匯交當(dāng)三力平行時(shí)，在無限遠(yuǎn)處匯交，它是一種特殊情況。受力分析例（4）：橫梁二力構(gòu)件說明：三力平衡必匯交當(dāng)三力平行時(shí)，在無限遠(yuǎn)處匯交，它72畫出各構(gòu)件的受力圖受力分析例（5）：滑輪與支架畫出各構(gòu)件的受力圖受力分析例（5）：滑輪與支架73

在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質(zhì)球A

重G1，借本身重量和摩擦不計(jì)的理想滑輪C和柔繩維持在仰角是的光滑斜面上，繩的一端掛著重G2的物塊B。試分析物塊B,球A和滑輪C的受力情況，并分別畫出平衡時(shí)各物體的受力圖。CGBHEG1AFDG2受力分析例（6）：勻質(zhì)球與斜面在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質(zhì)球A重G1，借本身重量和摩74解：

1.物塊B的受力圖：BDG2FDCGBHEG1AFDG22.球A的受力圖：

AEFG1FFFE3.滑輪

C的受力圖：CFCFHFGIGH受力分析例（6）：勻質(zhì)球與斜面解：1.物塊B的受力圖：BDG2FDCGBHEG1A75

等腰三角形構(gòu)架ABC

的頂點(diǎn)A，B，C

都用鉸鏈連接，底邊AC固定，而AB

邊的中點(diǎn)D作用有平行于固定邊AC

的力F，如圖所示。不計(jì)各桿自重，試畫出桿AB

和BC

的受力圖。BECABFD受力分析例（7）：三角形構(gòu)架等腰三角形構(gòu)架ABC的頂點(diǎn)A，B，C都用鉸鏈連762.

桿AB的受力圖：表示法一表示法二BDAFFAxFAyFBBDAHFFAFB解：BECABFD1.桿BC的受力圖：FBFCBC受力分析例（7）：三角形構(gòu)架2.桿AB的受力圖：表示法一表示法二BDAFFAxF77如圖所示，水平梁AB用斜杠支撐，A，C，D三處均為光滑鉸鏈連接。勻質(zhì)梁重G1，其上放一重為G2的電動(dòng)機(jī)。如不計(jì)桿CD的自重，試分別畫出桿CD和梁AB（包括電機(jī)）的受力圖。ABDCG1G2受力分析例（10）：梁與斜杠解：

1.斜桿CD

的受力圖：

CDFDFC2.梁AB（含電機(jī)）的受力圖：ABDFAyFAxG1G2如圖所示，水平梁AB用斜杠支撐，A，C，D三處均為光滑鉸78受力分析例（11）：三鉸拱F

如下圖所示的三鉸拱橋，由左右兩拱橋鉸接而成。設(shè)各拱橋的自重不計(jì)，在拱上作用有載荷F，試分別畫出左拱和右拱的受力圖。受力分析例（11）：三鉸拱F如下圖所79CBFCFB右拱BC

的受力圖解：受力分析例（11）：三鉸拱CBFCFB右拱BC的受力圖解：受力分析例（11）：三鉸80ACFFAxFAy表示法一ACFAFD表示法二左拱AC

的受力圖受力分析例（11）：三鉸拱ACFFAxFAy表示法一ACFAFD表示法二左拱AC的81

如圖所示，重物重G=20kN,用鋼絲繩掛在支架的滑輪B上，鋼絲繩的另一端繞在鉸車D上。桿AB與BC鉸接，并以鉸鏈A、C與墻連接。如兩桿與滑輪的自重不計(jì)并忽略摩擦和滑輪的大小，試畫出桿AB和BC以及滑輪B的受力圖。ABDCG受力分析例（13）：重物、滑輪與機(jī)架如圖所示，重物重G=20kN,用鋼絲繩掛在支架的滑輪821.桿AB的受力圖：ABFABFCBBC解：2.桿BC

的受力圖：受力分析例（13）：重物、滑輪與機(jī)架ABDCG1.桿AB的受力圖：ABFABFCBBC解：2.桿BC的受83BFBCFBAF2F1B3.滑輪B（不帶銷釘）的受力圖：4.滑輪B（帶銷釘）的受力圖：FBxF2F1FBy受力分析例（13）：重物、滑輪與機(jī)架ABDCGBFBCFBAF2F1B3.滑輪B（不帶銷釘）的受力圖：84受力分析例（14）：平面構(gòu)架DⅡKCABEⅠG如圖所示平面構(gòu)架，由桿AB、DE及DB鉸接而成。鋼繩一端拴在K處另一端繞過定滑輪Ⅰ和動(dòng)滑輪Ⅱ后拴在銷釘B上。重物的重量為G，各桿和滑輪的自重不計(jì)。（1）試分別畫出各桿，各滑輪、銷釘B以及整個(gè)系統(tǒng)受的受力圖（2）畫出銷釘B與滑輪Ⅰ一起的受力圖（3）畫出桿AB，滑輪Ⅰ、Ⅱ、鋼繩和重物作為一個(gè)系統(tǒng)時(shí)的受力圖受力分析例（14）：平面構(gòu)架DⅡKCABEⅠG如圖所示平面構(gòu)85FBDFDBDB1.桿BD（B處為沒有銷釘?shù)目祝┑氖芰D：ACBFAFCyFCxFBxFBy2.桿AB（B處仍為沒有銷釘?shù)目祝┑氖芰D：解：受力分析例（14）：平面構(gòu)架DⅡKCABEⅠGFBDFDBDB1.桿BD（B處為沒有銷釘?shù)目祝┑氖芰D86ECKDFKFExFEy3.桿DE的受力圖：BⅠFB1yFB1x4.輪Ⅰ（B處為沒有銷釘?shù)目祝┑氖芰D：受力分析例（14）：平面構(gòu)架DⅡKCABEⅠGECKDFKFExFEy3.桿DE的受力圖：BⅠFB1yFB87ⅡF2F1FB5.輪Ⅱ的受力圖：6.銷釘B的受力圖：B受力分析例（14）：平面構(gòu)架DⅡKCABEⅠGⅡF2F1FB5.輪Ⅱ的受力圖：6.銷釘B的受力圖：B受88DⅡKCABEⅠGFAFExFEy7.整體的受力圖：受力分析例（14）：平面構(gòu)架DⅡKCABEⅠGDⅡKCABEⅠGFAFExFEy7.整體的受力圖：受力分898.銷釘B與滑輪Ⅰ一起的受力圖：BⅡCABⅠFCyGFAFCx9.桿AB，滑輪Ⅰ，Ⅱ

以及重物、鋼繩（包括銷釘B）一起的受力圖：受力分析例（14）：平面構(gòu)架8.銷釘B與滑輪Ⅰ一起的受力圖：BⅡCABⅠFCyGFAF90

受力分析

力系的等效

力系的簡(jiǎn)化

力系的平衡剛體靜力學(xué)的基礎(chǔ)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)

工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)剛體靜力學(xué)的主要內(nèi)容受力分析剛體靜力學(xué)的基礎(chǔ)動(dòng)力91謝謝大家謝謝大家92理論力學(xué)EngineeringMechanics山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院理論力學(xué)EngineeringMechanics山東農(nóng)業(yè)大93緒論

(Introduction)緒論緒論

(Introduction)緒論94一、理論力學(xué)的研究對(duì)象二、學(xué)習(xí)理論力學(xué)的目的三、理論力學(xué)的研究方法緒論一、理論力學(xué)的研究對(duì)象緒論95理論力學(xué)的研究對(duì)象理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律的科學(xué)機(jī)械運(yùn)動(dòng)：物體在空間的位置隨時(shí)間而改變。機(jī)械運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單、最直觀、最普遍、最基本的形式（運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)存在的形式）。一般規(guī)律：物體的運(yùn)動(dòng)與作用力之間的關(guān)系。理論力學(xué)的研究對(duì)象理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律的科學(xué)96理論力學(xué)的內(nèi)容靜力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)靜力學(xué)—研究物體在力系作用下的平衡條件。運(yùn)動(dòng)學(xué)—研究物體運(yùn)動(dòng)的幾何性質(zhì)（軌跡、速度、加速度）。動(dòng)力學(xué)—研究受力物體的運(yùn)動(dòng)與作用力之間的關(guān)系。理論力學(xué)的內(nèi)容靜力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)97學(xué)習(xí)理論力學(xué)的目的理論力學(xué)是高等院校中力學(xué)、機(jī)械、土建等各專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，是物理課程的力學(xué)部分內(nèi)容的進(jìn)一步深入。為學(xué)習(xí)后續(xù)課程（材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等）打基礎(chǔ)。為解決工程技術(shù)中有關(guān)的力學(xué)問題打基礎(chǔ)。為學(xué)習(xí)和掌握科學(xué)研究的方法打基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)理論力學(xué)的目的理論力學(xué)是高等院校中力學(xué)、機(jī)械、土建等各專98理論力學(xué)應(yīng)用的若干例子理論力學(xué)應(yīng)用的若干例子991.高速公路直道與彎道的連接1.高速公路直道與彎道的連接1002.載人宇宙飛船的交會(huì)與對(duì)接交會(huì)（Rendezvous)與對(duì)接（Docking)

（MannedSpacecraft）2.載人宇宙飛船的交會(huì)與對(duì)接交會(huì)（Rendezvous)與對(duì)101給定不變的角加速度，從啟動(dòng)到正常運(yùn)行所需的時(shí)間以及所需經(jīng)歷的轉(zhuǎn)數(shù)？已知轉(zhuǎn)臺(tái)的質(zhì)量及其分布，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器到達(dá)正常運(yùn)行所需角速度時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的功率如何確定？3.計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器給定不變的角加速度，從啟動(dòng)到正常運(yùn)行所需的時(shí)間以及所需經(jīng)1024.艦載飛機(jī)的起飛若已知推力和跑道的長(zhǎng)度，需要多大的初速度和多少時(shí)間間隔才能達(dá)到飛離甲板時(shí)的速度？若已知初速度和一定時(shí)間間隔后飛離甲板時(shí)的速度，則需要彈射器施加多大推力，或者確定需要多長(zhǎng)的跑道？4.艦載飛機(jī)的起飛若已知推力和跑道的長(zhǎng)度，需要多大的初速度和103ωvC

藝術(shù)體操運(yùn)動(dòng)員使圈高速轉(zhuǎn)動(dòng)，并在地面上向前拋出，不久圓圈可自動(dòng)返回到運(yùn)動(dòng)員跟前。我們應(yīng)該怎樣來解釋這種現(xiàn)象？圈操C5.圈操的圓圈自動(dòng)返回ωvC藝術(shù)體操運(yùn)動(dòng)員使圈高速轉(zhuǎn)動(dòng)，并在地面上向104

棒球在被球棒擊打后，其速度的大小和方向發(fā)生了變化。如果已知這種變化即可確定球與棒的相互作用力。6.打棒球

棒球在被球棒擊打后，其速度的大小和方向發(fā)生了變化。如果已知105學(xué)習(xí)要求：理論聯(lián)系實(shí)際系統(tǒng)掌握理論培養(yǎng)提出、分析、解決問題的能力理論力學(xué)的研究方法生活實(shí)踐生產(chǎn)實(shí)踐科學(xué)實(shí)驗(yàn)歸納抽象概念公理定律數(shù)學(xué)演繹定理結(jié)論方程實(shí)踐檢驗(yàn)實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐理論再實(shí)踐學(xué)習(xí)要求：理論力學(xué)的研究方法生活實(shí)踐生產(chǎn)實(shí)踐科學(xué)實(shí)驗(yàn)歸納概念106第一篇靜力學(xué)

研究物體在力系作用下的平衡條件的學(xué)科（Statics）第一篇靜力學(xué)研究物體在力系作用下的平衡條件的學(xué)科（Sta107靜力學(xué)研究的三大問題物體或物系的受力分析作用在剛體上的力系的等效替換或簡(jiǎn)化

等效替換——兩個(gè)作用效果相同的力系間的相互替換。

簡(jiǎn)化——用簡(jiǎn)單的力系替換復(fù)雜的力系。作用在剛體上的力系的平衡條件及其應(yīng)用

平衡條件——物體處于平衡時(shí)，作用力系應(yīng)滿足的條件。靜力學(xué)研究的三大問題物體或物系的受力分析108F怎樣確定O、B二處的受力？靜力學(xué)問題舉例F怎樣確定O、B二處的受力？靜力學(xué)問題舉例109FDED、E二處為活頁(yè)鉸鏈怎樣確定D、E二處的受力？靜力學(xué)問題舉例FDED、E二處為活頁(yè)鉸鏈怎樣確定D、E二處的受力？靜110A對(duì)于處于某一位置的機(jī)械臂怎樣確定A、B、G三處的受力？靜力學(xué)問題舉例A對(duì)于處于某一怎樣確定A、B、G三處的受力？靜力學(xué)問題舉例111第一章靜力學(xué)的基本概念和公理第一章靜力學(xué)的基本概念和公理112基本概念和公理一、靜力學(xué)的基本概念二、約束和約束力（Constraints）三、靜力學(xué)公理四、物體的受力分析和受力圖

（ForceAnalysisandForceDiagram）基本概念和公理一、靜力學(xué)的基本概念113平衡剛體（RigidBody）力（Force）基本概念和公理平衡基本概念和公理114靜力學(xué)的基本概念——平衡平衡：

機(jī)械運(yùn)動(dòng)的特殊情況，指物體相對(duì)于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。（慣性參考系：牛頓定律適用的特定坐標(biāo)系）靜力學(xué)的基本概念——平衡平衡：115靜力學(xué)的基本概念——?jiǎng)傮w剛體：

物體內(nèi)任意兩點(diǎn)始終保持不變的距離，或形狀和尺寸始終保持不變的物體。剛體——理想化的力學(xué)模型實(shí)際的物體都是變形體，例如：固體、流體（液體和氣體）靜力學(xué)的基本概念——?jiǎng)傮w剛體：116物體在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變剛體的例子物體在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變剛體的117變形體的例子變形體的例子118靜力學(xué)的基本概念——力力：

物體間相互的機(jī)械作用。（受力體、施力體）力的作用效應(yīng)：外效應(yīng)——機(jī)械運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)發(fā)生變化

內(nèi)效應(yīng)——物體發(fā)生變形力的三要素：作用點(diǎn)、大小、方向F靜力學(xué)的基本概念——力力：物體間相互的機(jī)械作用。F119汽車通過輪胎作用在橋面上的力集中力力的分類：集中力與分布力內(nèi)力與外力主動(dòng)力與約束力汽車通過輪胎作用在橋面上的力集中力力的分類：120橋面板作用在鋼梁的力分布力橋面板作用在鋼梁的力分布力121二、靜力學(xué)公理1.平行四邊形公理2.二力平衡公理3.加減平衡力系公理4.作用與反作用公理5.剛化公理推論（1）力的可傳性原理推論（2）三力平衡匯交定理二、靜力學(xué)公理1.平行四邊形公理推論（1）122靜力學(xué)公理——平行四邊形公理1.平行四邊形公理（ParallelogramAxiom）

作用在物體的同一點(diǎn)上的兩個(gè)力的合力仍作用在該點(diǎn)上，其大小和方向由兩個(gè)力組成的平行四邊形的對(duì)角線表示。F1F2RF1F2R12靜力學(xué)公理——平行四邊形公理1.平行四邊形公理（Paral123靜力學(xué)公理——二力平衡公理2.二力平衡公理（EquilibriumofTwoForces）

作用在同一剛體上兩力平衡的充分和必要條件是：兩個(gè)力等值、反向、共線。ABFAFB二力構(gòu)件靜力學(xué)公理——二力平衡公理2.二力平衡公理（Equilibr124靜力學(xué)公理——加減平衡力系公理3.加減平衡力系公理

若在作用于剛體上的已知力系上添加或減去任何平衡力系，則對(duì)剛體的作用效應(yīng)并不改變。=靜力學(xué)公理——加減平衡力系公理3.加減平衡力系公理=125靜力學(xué)公理——推論（1）推論（1）：

力的可傳性原理

作用于剛體上的力可沿其作用線移到剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變對(duì)剛體的作用。FFFF（剛體上）力的三要素：作用線、大小、方向作用在剛體上力是滑移矢量靜力學(xué)公理——推論（1）推論（1）：力的可傳性原理FFFF126靜力學(xué)公理——推論（2）推論（2）：三力平衡匯交定理作用于剛體上的三個(gè)相互平衡的力，若其中兩力匯交，則三力必然共面且匯交于同一點(diǎn)。靜力學(xué)公理——推論（2）推論（2）：三力平衡匯交定理作用于剛127靜力學(xué)公理——作用與反作用公理4.作用與反作用公理(ActionandReaction)

兩物體間的相互作用力總是同時(shí)存在，且其大小相等、方向相反、沿同一直線，但作用在兩個(gè)不同的物體上。FF’靜力學(xué)公理——作用與反作用公理4.作用與反作用公理(Acti128靜力學(xué)公理——?jiǎng)偦?.剛化公理變形體在已知力系作用下處于平衡，若將之變成剛體（剛化），則其平衡狀態(tài)并不改變。?靜力學(xué)公理——?jiǎng)偦?.剛化公理?129靜力學(xué)公理1.平行四邊形公理2.二力平衡公理（剛體）3.加減平衡力系公理（剛體）4.作用與反作用公理5.剛化公理推論（1）（剛體）力的可傳性原理推論（2）（剛體）三力平衡匯交定理靜力學(xué)公理1.平行四邊形公理推論（1）（剛體）130三、約束和約束力

（Constraints）三、約束和約束力

（Constraints）131約束和約束力約束：限制物體自由運(yùn)動(dòng)的條件；對(duì)非自由體的某些運(yùn)動(dòng)起限制作用的周圍物體。約束力：約束對(duì)物體的作用力。作用線—由約束對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的限制情況而定。

方向—與所限制的運(yùn)動(dòng)方向相反。

大小—與主動(dòng)力的大小有關(guān)，用平衡條件求得。約束和約束力約束：限制物體自由運(yùn)動(dòng)的條件；對(duì)非自由體的某些運(yùn)132常見的約束和約束力——軟索約束軟索約束：由柔性體（繩索、膠帶、鏈條）構(gòu)成。常見的約束和約束力——軟索約束軟索約束：由柔性體（繩索、膠帶133纜索FR軟索約束纜索FR軟索約束134軟索約束軟索約束力的作用線：沿柔性體

作用方向：離開非自由體（拉力）F1F2軟索約束軟索約束力的作用線：沿柔性體F1F2135柔索對(duì)物體的約束力沿著柔索背向被約束物體．膠帶對(duì)輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力．柔索對(duì)物體的約束力沿著柔索背向被約束物體．膠帶對(duì)輪的約束力沿136常見的約束和約束力——光滑接觸面約束N常見的約束和約束力——光滑接觸面約束N137光滑接觸面約束N光滑接觸面約束N138作用線：沿約束面的公法線

方向：指向非自由體（壓力）光滑接觸面約束作用線：沿約束面的公法線光滑接觸面約束139作用線：沿約束面的公法線

方向：指向非自由體（壓力）光滑接觸面約束作用線：沿約束面的公法線光滑接觸面約束140常見的約束和約束力——光滑圓柱鉸鏈約束常見的約束和約束力——光滑圓柱鉸鏈約束141常見的約束和約束力——活動(dòng)鉸鏈支座作用線：通過鉸鏈中心

方向：垂直于支承面常見的約束和約束力——活動(dòng)鉸鏈支座作用線：通過鉸鏈中心142常見的約束和約束力——固定鉸鏈支座作用線：通過鉸鏈中心

方向：待定（可用兩個(gè)正交的徑向分力表示）常見的約束和約束力——固定鉸鏈支座作用線：通過鉸鏈中心143常見的約束和約束力——光滑中間鉸鏈作用線：通過鉸鏈中心

方向：可用兩個(gè)正交的徑向分力表示常見的約束和約束力——光滑中間鉸鏈作用線：通過鉸鏈中心144向心（徑向）軸承作用線：通過鉸鏈中心

方向：可用兩個(gè)正交的徑向分力表示FxFy向心（徑向）軸承作用線：通過鉸鏈中心FxFy145常見的約束和約束力——止推軸承作用線：通過鉸鏈中心

方向：可用兩個(gè)徑向分力和一個(gè)軸向分力表示FxFyFz常見的約束和約束力——止推軸承作用線：通過鉸鏈中心FxFyF146常見的約束和約束力——光滑球鉸鏈作用線：通過鉸鏈中心

方向：待定（可用三個(gè)正交的分力表示）FyFxFz常見的約束和約束力——光滑球鉸鏈作用線：通過鉸鏈中心FyFx147實(shí)際約束實(shí)際約束148實(shí)際約束實(shí)際約束149理論力學(xué)緒論講解課件150理論力學(xué)緒論講解課件151理論力學(xué)緒論講解課件152理論力學(xué)緒論講解課件153理論力學(xué)緒論講解課件154理論力學(xué)緒論講解課件155理論力學(xué)緒論講解課件156四、物體的受力分析和受力圖

(ForceAnalysisandForceDiagram)主要步驟：1.首先必須（聲明）明確研究對(duì)象（取分離體）2.然后進(jìn)行受力分析（畫出受力圖）3.最后利用平衡條件列出方程求解本節(jié)只介紹第一步和第二步四、物體的受力分析和受力圖

(ForceAnalysis157受力分析例（1）：圓柱與斜面受力分析例（1）：圓柱與斜面158取隔離體W受力分析例（1）：圓柱與斜面取隔離體W受力分析例（1）：圓柱與斜面159畫受力圖FRAFRBABW受力分析例（1）：圓柱與斜面畫受力圖FRAFRBABW受力分析例（1）：圓柱與斜面1601.畫出圓盤的受力圖2.比較AB桿與BC桿的受力受力分析例（2）：圓盤與支架圓盤的受力圖解：1.畫出圓盤的受力圖受力分析例（2）：圓盤與支架圓盤的受力圖161CFBC′FBC二力桿（二力構(gòu)件）OFR1′FAFB三力匯交受力分析例（2）：圓盤與支架CFBC′FBC二力桿（二力構(gòu)件）OFR1′FAFB三162三力匯交受力分析例（3）：圓柱、斜桿與繩索三力匯交受力分析例（3）：圓柱、斜桿與繩索163二力構(gòu)件說明：三力平衡必匯交當(dāng)三力平行時(shí)，在無限遠(yuǎn)處匯交，它是一種特殊情況。受力分析例（4）：橫梁二力構(gòu)件說明：三力平衡必匯交當(dāng)三力平行時(shí)，在無限遠(yuǎn)處匯交，它164畫出各構(gòu)件的受力圖受力分析例（5）：滑輪與支架畫出各構(gòu)件的受力圖受力分析例（5）：滑輪與支架165

在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質(zhì)球A

重G1，借本身重量和摩擦不計(jì)的理想滑輪C和柔繩維持在仰角是的光滑斜面上，繩的一端掛著重G2的物塊B。試分析物塊B,球A和滑輪C的受力情況，并分別畫出平衡時(shí)各物體的受力圖。CGBHEG1AFDG2受力分析例（6）：勻質(zhì)球與斜面在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質(zhì)球A重G1，借本身重量和摩166解：

1.物塊B的受力圖：BDG2FDCGBHEG1AFDG22.球A的受力圖：

AEFG1FFFE3.滑輪

C的受力圖：CFCFHFGIGH受力分析例（6）：勻質(zhì)球與斜面解：1.物塊B的受力圖：BDG2FDCGBHEG1A167

等腰三角形構(gòu)架ABC

的頂點(diǎn)A，B，C

都用鉸鏈連接，底邊AC固定，而AB

邊的中點(diǎn)D作用有平行于固定邊AC

的力F，如圖所示。不計(jì)各桿自重，試畫出桿AB

和BC

的受力圖。BECABFD受力分析例（7）：三角形構(gòu)架等腰三角形構(gòu)架ABC的頂點(diǎn)A，B，C都用鉸鏈連1682.

桿AB的受力圖：表示法一表示法二BDAFFAxFAyFBBDAHFFAFB解：BECABFD1.桿BC的受力圖：FBFCBC受力分析例（7）：三角形構(gòu)架2.桿AB的受力圖：表示法一表示法二BDAFFAxF169如圖所示，水平梁AB用斜杠支撐，A，C，D三處均為光滑鉸鏈連接。勻質(zhì)梁重G1，其上放一重為G2的電動(dòng)機(jī)。如不計(jì)桿CD的自重，試分別畫出桿CD和梁AB（包括電機(jī)）的受力圖。ABDCG1G2受力分析例（10）：梁與斜杠解：

1.斜桿CD

的受力圖：

CDFDFC2.梁AB（含電機(jī)）的受力圖：ABDFAyFAxG1G2如圖所示，水平梁AB用斜杠支撐，A，C，D三處均為光滑鉸170受力分析例（11）：三鉸拱F

如下圖所示的三鉸拱橋，由左右兩拱橋鉸接而成。設(shè)各拱橋的自重不計(jì)，在拱上作用有載荷F，