内 容 简 介

本书内容是根据教育部力学基础课程教学指导委员会制定的理论力学课程教学的基本要求(B类)编写的，适合于60～80课时的教学。全书由静力学、运动学和动力学三部分组成，共分为17章，其中静力学(包括第1～4章)的内容有静力分析、平面简单力系、平面任意力系、空间力系；运动学(包括第5～8章)的内容有点的运动学、刚体的基本运动、点的合成运动、刚体平面运动；动力学(包括第9～17章)的内容有质点运动学、动量定理、动量矩定理、动能定理、达朗贝尔原理、虚位移原理、分析力学基础、碰撞、机械振动基础。本书注重基本概念的理解，每章配有各种类型的练习题，书后配有答案；精选了理论力学的典型例题和习题。在注重基本概念、基本方法的基础上，适当提高了起点。

本书可作为高等院校土木工程、机械工程、航空、水利、工程力学、交通工程等专业的理论力学课程教材，也可作为其他专业学生以及相关工程技术人员的参考用书。

前    言

　　本书内容是根据教育部力学基础课程教学指导委员会制定的理论力学课程教学的基本要求在第2版基础上修订的。本着高等教育应是素质教育与创新意识培养相结合的教育理念，并结合普通本科类院校的教学特点编写了这本理论力学教材。

　　本书汲取了国内优秀教材的长处，并在此基础上考虑到理论力学课程作为土木工程、机械工程、航空、水利、工程力学、交通工程等专业后续课的基础，因此本书的特点是注重基础训练，由浅入深，在保持理论力学体系不变的前提下，遵循严谨性、实践性和创新性相结合的原则，并在此基础上适当地提高了起点。同时略去了与大学物理重复的部分，以保证在学时减少的情况下，完成理论力学的教学工作。

　　本书适合的教学学时为60～80学时，全书由静力学、运动学和动力学三部分组成，共分为17章。静力学(包括第1～4章)的内容有静力分析、平面简单力系、平面任意力系、空间力系；运动学(包括第5～8章)的内容有点的运动学、刚体基本运动、点的合成运动、刚体平面运动；动力学(包括第9～17章)的内容有质点运动学、动量定理、动量矩定理、动能定理、达朗贝尔原理、虚位移原理、分析力学、碰撞、机械振动基础。在基本概念方面做到简洁明了；在基本理论的运用方面，每章后面都配有填空题、判断题和计算题，书后配有参考答案。本书第1～13章可作为基础部分，第14～17章可作为专题部分。本书可作为高等院校土木工程、机械工程、航空、水利、工程力学、交通工程等本科专业的理论力学课程教材，也可作为其他专业学生以及工程技术人员的参考用书。

　　本书由董云峰负责全书的组织与统稿，参加编写工作的有李妍(编写第1～4章，附录A、B)；沙丽荣(编写第5～8章)；蔡斌(编写第9～12章)；董云峰(编写绪论、第13～17章)。本书从2006年第1版到现在的第3版，吉林大学曲兴田教授、长春工业大学刘凤山教授对本书编写工作给予了指导，并提出了诸多建设性意见；同时也一直得到吉林建筑大学及清华大学出版社的大力支持，在此一并表示感谢。

　　本次教材的修订，倾注了广大教师的精力和汗水，但由于编者水平有限，错误和缺点是难免的，衷心希望广大读者给予批评指正，以提高我们的教学水平，为培养适合我国建设的合格人才做出贡献。

　　

　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　编  者  

　　目    录

　　

绪论 1

第1篇  静  力  学

第1章  静力分析 5

1.1  力的概念 5

1.2  静力学公理 5

1.3  约束与约束力 8

1.3.1  光滑面接触约束 8

1.3.2  柔体约束 8

1.3.3  光滑铰链约束 9

1.3.4  链杆约束 10

1.3.5  轴承约束 10

1.3.6  球铰链约束 11

1.4  物体的受力分析和受力图 11

本章小结 15

习题1 16

第2章  平面简单力系 20

2.1  平面汇交力系 20

2.1.1  平面汇交力系合成与平衡的

几何法 20

2.1.2  平面汇交力系合成与平衡的

解析法 23

2.2  平面力偶 25

2.2.1  力对点之矩的概念 25

2.2.2  平面力偶 27

本章小结 30

习题2 32

第3章  平面任意力系 37

3.1  力的平移定理 37

3.2  力系的简化 37

3.2.1  平面任意力系向一点简化——

主矢与主矩 37

3.2.2  平面任意力系简化的应用 38

3.2.3  平面任意力系简化结果的

讨论 39

3.3  平面任意力系的平衡 41

3.4  平面平行力系的平衡 44

3.5  平面刚体系的平衡问题 45

3.5.1  平面静定刚体系 46

3.5.2  平面简单桁架 49

3.6  滑动摩擦 53

3.6.1  滑动摩擦与摩擦因数 53

3.6.2  摩擦角与自锁 54

3.6.3  考虑滑动摩擦时的平衡

问题 54

本章小结 56

习题3 58

第4章  空间力系 65

4.1  力在空间直角坐标系上的投影 65

4.1.1  直接投影法 65

4.1.2  间接投影法 65

4.2  空间力对点的矩和空间力

对轴的矩 66

4.2.1  空间力对点的矩 66

4.2.2  空间力对轴的矩 67

4.2.3  空间力对点的矩与空间力

对轴的矩的关系 68

4.3  空间汇交力系 69

4.3.1  空间汇交力系的合成 69

4.3.2  空间汇交力系的平衡 69

4.4  空间力偶 70

4.4.1  力偶矩矢 70

4.4.2  力偶矩矢的性质与力偶矩矢的

等效定理 71

4.4.3  空间力偶系的合成与平衡

条件 71

4.5  空间任意力系 72

4.5.1  空间任意力系向一点简化——

主矢与主矩 72

4.5.2  空间任意力系简化的应用 73

4.5.3  空间任意力系的平衡 74

本章小结 78

习题4 81

　　

　　

　　

第2篇  运  动  学

第5章  点的运动学 89

5.1  点运动的矢量法 89

5.1.1  点的运动方程 89

5.1.2  点的速度 89

5.1.3  点的加速度 90

5.2  点运动的直角坐标法 90

5.2.1  点的运动方程 90

5.2.2  点的速度 91

5.2.3  点的加速度 91

5.3  点运动的自然轴系法 94

5.3.1  点的运动方程 94

5.3.2  自然轴系 95

5.3.3  点的速度 95

5.3.4  点的加速度 96

5.3.5  几种常见的运动 97

本章小结 101

习题5 102

第6章  刚体的基本运动 106

6.1  刚体的平行移动 106

6.2  刚体的定轴转动 107

6.2.1  转动刚体的运动描述 107

6.2.2  转动刚体上各点的速度和

加速度 107

6.3  点的速度和加速度的矢量表示 112

本章小结 113

习题6 114

第7章  点的合成运动 118

7.1  点的合成运动的概念 118

7.2  点的速度合成定理 121

7.3  点的加速度合成定理 124

7.3.1  牵连运动为平移时点的

加速度合成定理 124

7.3.2  牵连运动为定轴转动时点的

加速度合成定理 127

本章小结 131

习题7 132

第8章  刚体平面运动 137

8.1  刚体平面运动概述 137

8.1.1  平面运动的定义 137

8.1.2  平面运动的方程 137

8.1.3  平面运动的分解 138

8.2  平面图形内各点的速度 139

8.2.1  基点法 139

8.2.2  速度投影法 139

8.2.3  速度瞬心法 143

8.3  平面图形内各点的加速度——

基点法 145

8.4  运动学综合应用举例 149

本章小结 152

习题8 153

　　

第3篇  动  力  学

第9章  质点动力学 163

9.1  动力学的基本定律——牛顿

三定律 163

9.2  质点运动微分方程 164

9.2.1  质点运动微分方程 164

9.2.2  质点动力学的两类基本

问题 165

本章小结 169

习题9 170

第10章  动量定理 174

10.1  动量定理概述 174

10.1.1  质点和质点系的动量 174

10.1.2  质点和质点系的动量定理 175

10.2  质心运动定理 180

本章小结 183

习题10 184

第11章  动量矩定理 188

11.1  质点和质点系 188

11.1.1  质点和质点系的动量矩 188

11.1.2  质点和质点系的动量矩

 定理 189

11.2  刚体定轴转动微分方程 194

11.3  刚体平面运动微分方程 196

本章小结 200

习题11 202

第12章  动能定理 208

12.1  力的功 208

12.1.1  常力做直线运动的功 208

12.1.2  变力做曲线运动的功 208

12.1.3  汇交力系合力功 209

12.1.4  常见力的功 209

12.2  动能定理 212

12.2.1  质点和质点系的动能 212

12.2.2  质点和质点系动能定理 214

12.3  机械能守恒定律 218

12.3.1  势力场和势能 218

12.3.2  机械能守恒定律 220

12.4  动力学普遍定理的综合应用 222

本章小结 225

习题12 227

第13章  达朗贝尔原理 232

13.1  质点和质点系的达朗贝尔原理 232

13.1.1  惯性力·质点的达朗贝尔

 原理 232

13.1.2  质点系的达朗贝尔原理 234

13.2  刚体惯性力系的简化 235

13.2.1  平移刚体惯性力系的简化 235

13.2.2  定轴转动刚体惯性力系的

 简化 235

13.2.3  平面运动刚体惯性力系的

 简化 236

本章小结 240

习题13 241

第14章  虚位移原理 244

14.1  约束·自由度·广义坐标 244

14.1.1  约束 244

14.1.2  自由度 246

14.1.3  广义坐标 246

14.2  虚位移原理概述 246

14.2.1  虚位移和虚功 246

14.2.2  虚位移原理 247

14.2.3  质点系的平衡方程和势能

 与广义坐标的关系 250

本章小结 255

习题14 256

第15章  分析力学基础 260

15.1  动力学普遍方程 260

15.2  拉格朗日方程 263

15.2.1  拉格朗日关系式 263

15.2.2  拉格朗日方程 264

15.2.3  广义力的求法 265

本章小结 269

习题15 269

第16章  碰撞 274

16.1  碰撞的基本特征及碰撞问题的

 简化 274

16.1.1  碰撞的基本特征及碰撞

 过程的两个阶段 274

16.1.2  碰撞问题的简化 275

16.1.3  碰撞的分类 275

16.2  碰撞过程的基本原理 276

16.2.1  碰撞过程的动量定理——

 冲量定理 276

16.2.2  碰撞过程的动量矩定理——

 冲量矩定理 276

16.2.3  碰撞过程中基本原理的

 应用 277

16.3  恢复因数 278

16.4  碰撞冲量对定轴转动刚体的作用 280

16.5  碰撞问题应用 282

本章小结 285

习题16 286

第17章  机械振动基础 291

17.1  单自由度系统的自由振动 291

17.1.1  单自由度系统自由振动微分

 方程及其解答 291

17.1.2  其他类型的单自由度系统 293

17.1.3  固有频率的计算 294

17.2  单自由度系统的有阻尼自由振动 297

17.2.1  小阻尼情况 298

17.2.2  大阻尼情况 300

17.2.3  临界阻尼情况 300

17.3  单自由度系统的受迫振动 302

17.3.1  单自由度系统的无阻尼

 受迫振动 303

17.3.2  单自由度系统的有阻尼

 受迫振动 306

本章小结 310

习题17 311

附录A  物体的重心和质心的计算 316

A.1  物体的重心 316

A.2  物体的质心 316

A.3  物体的重心和质心的计算 317

附录B  刚体对轴的转动惯量的计算 321

B.1  转动惯量的概念 321

B.2  简单规则物体转动惯量的计算 321

B.3  惯性半径 322

B.4  工程中简单规则物体的转动惯量 322

B.5  转动惯量的平行移轴定理 325

B.6  组合物体转动惯量的计算 326

B.7  复杂物体转动惯量的测定 327

习题参考答案 328

主要符号表 344

有关术语中英文对照表 345

参考文献 350