96幻灯片版理论力学课件1

(96PPT幻灯片版)理论力学课件汇报人：2023-12-29课程介绍与学习目标静力学基础运动学基础动力学基础弹性力学基础振动与波动基础流体力学基础课程介绍与学习目标01课程内容本课程将涵盖静力学、运动学和动力学三个部分，包括质点、质点系、刚体等基本概念，以及牛顿运动定律、动量定理、动量矩定理等基本原理。课程性质理论力学是物理学的一个分支，主要研究物体机械运动的基本规律及物体间相互作用。课程意义通过本课程的学习，学生将掌握分析物体机械运动的基本方法，为后续的物理课程及工程应用打下基础。理论力学课程概述通过本课程的学习，学生应能够掌握理论力学的基本概念和基本原理，能够运用所学知识分析解决简单的实际问题。学习目标学生需要具备一定的数学基础，如微积分、线性代数等；同时需要具备一定的物理基础，如力学、热学等。在学习过程中，学生需要积极参与课堂讨论和实验环节，加深对理论知识的理解。学习要求学习目标与要求课程安排本课程共32学时，每周2学时。课程内容包括静力学、运动学和动力学三个部分，每个部分包含若干章节。每章节后均配有习题和思考题供学生练习。考核方式考核方式包括平时成绩和期末考试成绩两部分。平时成绩占总评成绩的30%，包括课堂表现、作业完成情况等；期末考试成绩占总评成绩的70%，采用闭卷考试形式进行。课程安排与考核方式静力学基础02力是物体间相互作用的结果，可以改变物体的运动状态或形状。力的定义力的性质力的单位力具有大小、方向和作用点三个要素，遵循牛顿第三定律。在国际单位制中，力的单位是牛顿（N）。030201力的概念与性质作用在同一物体上的多个力可以合成为一个合力，其效果与这些力共同作用时相同。力的合成一个力可以按照一定的规则分解为两个或更多的分力，以便于分析和计算。力的分解力的合成与分解遵循平行四边形法则，即合力与分力构成平行四边形的对角线。平行四边形法则力的合成与分解力对物体转动的作用效果用力矩来描述，力矩等于力与力臂的乘积。力矩两个大小相等、方向相反且作用线平行的力组成的力系称为力偶，它使物体产生转动效应。力偶力偶没有合力，因此不能用一个单力来代替；力偶对其作用面内任一点之矩恒等于力偶矩，且与矩心位置无关。力偶的性质力矩与力偶

约束与约束力约束对物体运动或形状的限制称为约束。约束可以是几何形状、连接方式或外部条件等。约束力由于约束的存在而产生的限制物体运动的力称为约束力。约束力可以是拉力、压力、支持力等。常见约束类型柔索约束、光滑面约束、铰链约束和固定端约束等。每种约束类型都有其特定的约束力和约束反力特点。运动学基础03确定点在空间中的位置。位置矢量描述点位置随时间的变化率。速度描述点速度随时间的变化率。加速度点的运动学描述定轴转动刚体绕固定直线（轴线）作转动，各点轨迹为圆柱面。平面运动刚体上任意一点均绕某固定点（瞬心）作平面曲线运动。平动刚体内任意两点连线始终保持平行且长度不变。刚体的基本运动03牵连运动动参考系相对于定参考系的运动。01绝对运动动点相对于定参考系的运动。02相对运动动点相对于动参考系的运动。点的合成运动

刚体的平面运动刚体上任意一点均作平面运动，可用其上两点的速度及加速度来描述。平面图形在其自身平面内运动，可用其形心（质心）的速度及加速度来描述。平面图形绕垂直于自身平面的轴线转动，可用其角速度及角加速度来描述。动力学基础04牛顿第一定律物体在不受外力作用时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。牛顿第二定律物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同。牛顿第三定律两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一直线上。牛顿运动定律物体动量的变化等于作用在物体上的合外力的冲量。动量定理在不受外力或所受合外力为零的系统中，系统总动量保持不变。动量守恒动量定理与动量守恒物体动能的变化等于作用在物体上的合外力所做的功。在只有重力或弹力做功的系统中，系统机械能总量保持不变。动能定理与机械能守恒机械能守恒动能定理达朗贝尔原理引入惯性力的概念，将动力学问题转化为静力学问题来处理。虚位移原理在平衡状态下，系统对于任何虚位移所做的总虚功为零。达朗贝尔原理与虚位移原理弹性力学基础05弹性体弹性力学弹性变形弹性常数弹性力学基本概念01020304在外力作用下能够发生形变，当外力去除后又能恢复原状的物体。研究弹性体在外力作用下的应力、应变和位移等力学行为的学科。物体在受到外力作用后发生的可逆形变。描述物体弹性性质的物理量，如杨氏模量、剪切模量等。拉伸与压缩物体受到一对大小相等、方向相反的拉力作用，使其沿拉力方向伸长。物体受到一对大小相等、方向相反的压力作用，使其沿压力方向缩短。拉伸或压缩时，物体内部产生的单位面积上的内力。拉伸或压缩时，物体长度的相对变化量。拉伸压缩拉伸与压缩应力拉伸与压缩应变物体受到一对大小相等、方向相反、作用线相距很近的横向外力作用，使其沿外力作用方向发生相对错动。剪切物体受到一对大小相等、方向相反的挤压力作用，使其沿挤压力方向发生压缩变形。挤压剪切时，物体内部产生的单位面积上的内力。剪切应力挤压时，物体内部产生的单位面积上的内力。挤压应力剪切与挤压物体受到一对大小相等、方向相反、作用面垂直于物体轴线的力偶作用，使其绕轴线发生转动。扭转物体受到垂直于轴线方向的横向力或力偶作用，使其发生弯曲变形。弯曲扭转时，物体内部产生的单位面积上的内力。扭转应力弯曲时，物体内部产生的单位面积上的内力。弯曲应力扭转与弯曲振动与波动基础06123物体或系统在一定位置附近所作的往复运动。振动的定义根据振动性质可分为简谐振动、阻尼振动、受迫振动等；根据振动自由度可分为单自由度振动和多自由度振动。振动的分类包括振幅、频率、周期、相位等。振动的要素振动的基本概念与分类自由振动的定义01系统在没有外力作用下的振动。单自由度系统自由振动的特征02振动频率与系统固有属性有关，如质量、刚度等；振幅逐渐减小，最终趋于静止。自由振动的求解方法03通过解析法或数值法求解系统的运动方程，得到振动的位移、速度、加速度等参量。单自由度系统的自由振动受迫振动的定义系统在周期性外力作用下的振动。单自由度系统受迫振动的特征振动频率与外力频率相同；振幅与外力大小和系统固有属性有关。受迫振动的求解方法通过解析法或数值法求解系统的运动方程，得到振动的位移、速度、加速度等参量；同时需要考虑阻尼对受迫振动的影响。单自由度系统的受迫振动波动是能量在介质中的传播过程，表现为介质中质点的振动和相邻质点间的相互作用。波动的定义包括波长、频率、波速等。波动的基本要素波动在介质中传播时，能量逐渐向前推进，而质点本身并不随波迁移；波动具有反射、折射、干涉等现象。波动的传播特性波动的基本概念与传播特性流体力学基础07描述流体质量分布的物理量，反映流体的惯性。密度与重度流体内部抵抗剪切变形的性质，影响流体的流动状态。黏性流体在压力或温度作用下体积变化的性质。压缩性与膨胀性流体表面分子间相互吸引的力，影响流体的界面现象。表面张力流体的物理性质与分类静止流体中压力的概念及计算方法。静压力与静压力分布静力学基本方程液体静压力对壁面的作用浮力与稳定性描述静止流体中压力、密度和高度之间关系的方程。计算液体对容器壁面的压力和作用力。分析物体在流体中的浮沉条件和稳定性。流体静力学基本方程与应用流动参数与流动类型描述流体运动的基本参数和分类方法。连续性方程表达质量守恒定律的方程，用于分析流体的流动状态。伯努利方程描述理想流体沿流线定常流动时各物理量之间关系的方程。动量方程与动量矩方程表达动量守恒和动量矩守恒的方程，用于分析流体与固体之