理论力学绪论 第一章 质点力学课件.ppt

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1、理论力学主讲人：谢文法理论力学是力学中的一门基础学科，它用数学的基本概念和严格的逻辑推理，研究力学中带共性的问题。理论力学一方面用统一的观点，对各传统力学分支进行系统和综合的探讨，另一方面还要建立和发展新的模型、理论，以及解决问题的解析方法和数值方法。理论力学的研究特点是强调概念的确切性和数学证明的严格性，并力图用公理体系来演绎力学理论。1945年后，理论力学转向以研究连续介质为主，并发展成为连续统物理学的理论基础。墨翟－《墨经》“衡木：加重于其一旁，必捶——重相若也。相衡：则本短标长，两加焉，重相若，则标必下——标得权边。”这段文字上半是说天平的。意思是：天平横梁的一臂加重物，另一臂必

2、得加砝码（“必捶”），两者必须等重，才能平衡。下半是说杆秤的。意思是说：杆秤的提纽到重物的一臂（“本”）比较短，提纽到秤锤的臂（“标”）比较长，如果两边等重，秤锤一边必下落。理论力学发展简史（中国篇）?前476年~?前390理论力学发展简史（中国篇）张衡－浑天仪、地动仪张衡(公元78—139年)，字平子，南阳西鄂人(今河南省南阳市石桥镇夏村)，曾任尚书和河间相等职。我国东汉时期伟大的科学家、文学家。张衡对中国古代的天文学、地震学和机械力学作出了杰出的贡献，制造了大型仪器――“水运浑象”和“候风地动仪”，准确地报告了西方千里之外发生的地震。这标志着人类开始了用仪器记录研究地震的新纪元。传说

3、他的机械制造水平很高，被尊称为“木圣”。指南车根据《西京杂记》记载，汉代皇帝的舆架中就列有指南车。可见，指南车最迟在西汉时代就出现了，东汉的张衡曾重新制造过，但由于战乱也流失了。到了三国时期，著名的机械制造家马钧又重新设计、制造指南车，被人誉为“天下之巧”。后人中，南北朝的祖冲之、姚兴，唐朝的金公立等都曾经制造过指南车，但都没有留下有关指南车内部构造的记载。直到宋代吴德仁在宋徽宗大观元年（1107），燕肃在宋仁宗天圣五年（1027），又先后制造了指南车。它利用差速齿轮原理，它与指南针利用地磁效应不同，它是利用齿轮传动系统，根据车轮的转动，由车上木人指示方向。不论车子转向何方，木人的手始终

4、指向南方，“车虽回运而手常指南”。理论力学发展简史（中国篇）李春－赵州桥赵州桥又名安济桥，建于隋大业(公元605-618)年间，是著名匠师李春建造。桥长64.40米，跨径37.02米，是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。理论力学发展简史（中国篇）其他西汉初年（公元前二世纪）成书的《淮南子·说山训》曾就本末倒置而造成不平衡的现象总结说：“下轻上重，其覆必易。”东汉王充对平衡问题作了极好的论述：“圆物投之于地，东西南北无之不可，策杖叩动，才微辄停。方物集地，一投而止，及其移徙，须人动举。”（《论衡·状留篇》）“策杖”是赶马用的木棍。圆球投落地面，东西南北随遇滚动，只有用棍子制止

5、它，它才会静止一会儿。方形物体投落地面，立即就静止在那儿。如果要它移动，就需要施加外力。这些现象正是力学中随遇平衡和稳定平衡的典型例子。理论力学发展简史（中国篇）古希腊阿基米德(公元前287~212)《论比重》波兰的哥白尼(1473~1543)创立宇宙“日心说”。德国的开普勒(1571~1630)提出行星运动三定律。瑞士的伯努利(1667~1748)虚位移原理。瑞士的欧拉(1707~1783)《力学》用微分方程研究。法国达朗贝尔(1717~1785)《动力学专论》。理论力学发展简史（世界篇）达芬奇说：“力学是数学的乐园，因为我们在这里获得了数学的果实。”绪论一、理论力学定义：是研究物体机

6、械运动普遍遵循的基本规律的一门学科。(1)矢量力学：主要从力的观点以牛顿三定律为基础，以力F和加速度a为基本量，用矢量法分析问题。(2)分析力学：从能量的观点，以功A和能E作为基本量，用广义坐标q作为运动的独立变量，应用比较系统的数学分析方法，得到了很多有用的表达式。建立起力学系统所服从的规律。1、虚功原理2、哈密顿原理3、拉格朗日方程二、研究方法（a）运动学：运动学涉及运动的几何性质。（b）动力学：动力学涉及运动的物理原因。（c）静力学：物体处于静止状态下所遵循的条件。分类：按研究对象分为质点力学、质点组力学、刚体力学数学知识：微积分、常微分方程、矢量分析三、适用范围适用于：宏观、低速

7、的运动物体。不适用于：微观、高速的运动物体。理论力学属于经典力学范畴，经典力学体系是以三个“独立”的基本概念为基础，即不受物体运动状态影响或与物体运动无关的所谓“绝对化”质量、空间与时间。第一章质点力学§1.1运动的描述方法一、参考系和坐标系1、参考系：依据准则，确定参考系后，讨论物体运动才有意义；参考系不同，运动规律则不同。2、坐标系：数学工具，用于定量讨论物体的运动，它与参考系相固连，是参考系的数学抽象（代表与参考系相固连的整个