96幻燈片版理論力學課件1

(96PPT幻燈片版)理論力學課件匯報人：2023-12-29課程介紹與學習目標靜力學基礎(chǔ)運動學基礎(chǔ)動力學基礎(chǔ)彈性力學基礎(chǔ)振動與波動基礎(chǔ)流體力學基礎(chǔ)課程介紹與學習目標01課程內(nèi)容本課程將涵蓋靜力學、運動學和動力學三個部分，包括質(zhì)點、質(zhì)點系、剛體等基本概念，以及牛頓運動定律、動量定理、動量矩定理等基本原理。課程性質(zhì)理論力學是物理學的一個分支，主要研究物體機械運動的基本規(guī)律及物體間相互作用。課程意義通過本課程的學習，學生將掌握分析物體機械運動的基本方法，為后續(xù)的物理課程及工程應用打下基礎(chǔ)。理論力學課程概述通過本課程的學習，學生應能夠掌握理論力學的基本概念和基本原理，能夠運用所學知識分析解決簡單的實際問題。學習目標學生需要具備一定的數(shù)學基礎(chǔ)，如微積分、線性代數(shù)等；同時需要具備一定的物理基礎(chǔ)，如力學、熱學等。在學習過程中，學生需要積極參與課堂討論和實驗環(huán)節(jié)，加深對理論知識的理解。學習要求學習目標與要求課程安排本課程共32學時，每周2學時。課程內(nèi)容包括靜力學、運動學和動力學三個部分，每個部分包含若干章節(jié)。每章節(jié)后均配有習題和思考題供學生練習?？己朔绞娇己朔绞桨ㄆ綍r成績和期末考試成績兩部分。平時成績占總評成績的30%，包括課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況等；期末考試成績占總評成績的70%，采用閉卷考試形式進行。課程安排與考核方式靜力學基礎(chǔ)02力是物體間相互作用的結(jié)果，可以改變物體的運動狀態(tài)或形狀。力的定義力的性質(zhì)力的單位力具有大小、方向和作用點三個要素，遵循牛頓第三定律。在國際單位制中，力的單位是牛頓（N）。030201力的概念與性質(zhì)作用在同一物體上的多個力可以合成為一個合力，其效果與這些力共同作用時相同。力的合成一個力可以按照一定的規(guī)則分解為兩個或更多的分力，以便于分析和計算。力的分解力的合成與分解遵循平行四邊形法則，即合力與分力構(gòu)成平行四邊形的對角線。平行四邊形法則力的合成與分解力對物體轉(zhuǎn)動的作用效果用力矩來描述，力矩等于力與力臂的乘積。力矩兩個大小相等、方向相反且作用線平行的力組成的力系稱為力偶，它使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應。力偶力偶沒有合力，因此不能用一個單力來代替；力偶對其作用面內(nèi)任一點之矩恒等于力偶矩，且與矩心位置無關(guān)。力偶的性質(zhì)力矩與力偶

約束與約束力約束對物體運動或形狀的限制稱為約束。約束可以是幾何形狀、連接方式或外部條件等。約束力由于約束的存在而產(chǎn)生的限制物體運動的力稱為約束力。約束力可以是拉力、壓力、支持力等。常見約束類型柔索約束、光滑面約束、鉸鏈約束和固定端約束等。每種約束類型都有其特定的約束力和約束反力特點。運動學基礎(chǔ)03確定點在空間中的位置。位置矢量描述點位置隨時間的變化率。速度描述點速度隨時間的變化率。加速度點的運動學描述定軸轉(zhuǎn)動剛體繞固定直線（軸線）作轉(zhuǎn)動，各點軌跡為圓柱面。平面運動剛體上任意一點均繞某固定點（瞬心）作平面曲線運動。平動剛體內(nèi)任意兩點連線始終保持平行且長度不變。剛體的基本運動03牽連運動動參考系相對于定參考系的運動。01絕對運動動點相對于定參考系的運動。02相對運動動點相對于動參考系的運動。點的合成運動

剛體的平面運動剛體上任意一點均作平面運動，可用其上兩點的速度及加速度來描述。平面圖形在其自身平面內(nèi)運動，可用其形心（質(zhì)心）的速度及加速度來描述。平面圖形繞垂直于自身平面的軸線轉(zhuǎn)動，可用其角速度及角加速度來描述。動力學基礎(chǔ)04牛頓第一定律物體在不受外力作用時，將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。牛頓第二定律物體的加速度與作用力成正比，與物體質(zhì)量成反比，加速度的方向與作用力的方向相同。牛頓第三定律兩個物體間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一直線上。牛頓運動定律物體動量的變化等于作用在物體上的合外力的沖量。動量定理在不受外力或所受合外力為零的系統(tǒng)中，系統(tǒng)總動量保持不變。動量守恒動量定理與動量守恒物體動能的變化等于作用在物體上的合外力所做的功。在只有重力或彈力做功的系統(tǒng)中，系統(tǒng)機械能總量保持不變。動能定理與機械能守恒機械能守恒動能定理達朗貝爾原理引入慣性力的概念，將動力學問題轉(zhuǎn)化為靜力學問題來處理。虛位移原理在平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)對于任何虛位移所做的總虛功為零。達朗貝爾原理與虛位移原理彈性力學基礎(chǔ)05彈性體彈性力學彈性變形彈性常數(shù)彈性力學基本概念01020304在外力作用下能夠發(fā)生形變，當外力去除后又能恢復原狀的物體。研究彈性體在外力作用下的應力、應變和位移等力學行為的學科。物體在受到外力作用后發(fā)生的可逆形變。描述物體彈性性質(zhì)的物理量，如楊氏模量、剪切模量等。拉伸與壓縮物體受到一對大小相等、方向相反的拉力作用，使其沿拉力方向伸長。物體受到一對大小相等、方向相反的壓力作用，使其沿壓力方向縮短。拉伸或壓縮時，物體內(nèi)部產(chǎn)生的單位面積上的內(nèi)力。拉伸或壓縮時，物體長度的相對變化量。拉伸壓縮拉伸與壓縮應力拉伸與壓縮應變物體受到一對大小相等、方向相反、作用線相距很近的橫向外力作用，使其沿外力作用方向發(fā)生相對錯動。剪切物體受到一對大小相等、方向相反的擠壓力作用，使其沿擠壓力方向發(fā)生壓縮變形。擠壓剪切時，物體內(nèi)部產(chǎn)生的單位面積上的內(nèi)力。剪切應力擠壓時，物體內(nèi)部產(chǎn)生的單位面積上的內(nèi)力。擠壓應力剪切與擠壓物體受到一對大小相等、方向相反、作用面垂直于物體軸線的力偶作用，使其繞軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動。扭轉(zhuǎn)物體受到垂直于軸線方向的橫向力或力偶作用，使其發(fā)生彎曲變形。彎曲扭轉(zhuǎn)時，物體內(nèi)部產(chǎn)生的單位面積上的內(nèi)力。扭轉(zhuǎn)應力彎曲時，物體內(nèi)部產(chǎn)生的單位面積上的內(nèi)力。彎曲應力扭轉(zhuǎn)與彎曲振動與波動基礎(chǔ)06123物體或系統(tǒng)在一定位置附近所作的往復運動。振動的定義根據(jù)振動性質(zhì)可分為簡諧振動、阻尼振動、受迫振動等；根據(jù)振動自由度可分為單自由度振動和多自由度振動。振動的分類包括振幅、頻率、周期、相位等。振動的要素振動的基本概念與分類自由振動的定義01系統(tǒng)在沒有外力作用下的振動。單自由度系統(tǒng)自由振動的特征02振動頻率與系統(tǒng)固有屬性有關(guān)，如質(zhì)量、剛度等；振幅逐漸減小，最終趨于靜止。自由振動的求解方法03通過解析法或數(shù)值法求解系統(tǒng)的運動方程，得到振動的位移、速度、加速度等參量。單自由度系統(tǒng)的自由振動受迫振動的定義系統(tǒng)在周期性外力作用下的振動。單自由度系統(tǒng)受迫振動的特征振動頻率與外力頻率相同；振幅與外力大小和系統(tǒng)固有屬性有關(guān)。受迫振動的求解方法通過解析法或數(shù)值法求解系統(tǒng)的運動方程，得到振動的位移、速度、加速度等參量；同時需要考慮阻尼對受迫振動的影響。單自由度系統(tǒng)的受迫振動波動是能量在介質(zhì)中的傳播過程，表現(xiàn)為介質(zhì)中質(zhì)點的振動和相鄰質(zhì)點間的相互作用。波動的定義包括波長、頻率、波速等。波動的基本要素波動在介質(zhì)中傳播時，能量逐漸向前推進，而質(zhì)點本身并不隨波遷移；波動具有反射、折射、干涉等現(xiàn)象。波動的傳播特性波動的基本概念與傳播特性流體力學基礎(chǔ)07描述流體質(zhì)量分布的物理量，反映流體的慣性。密度與重度流體內(nèi)部抵抗剪切變形的性質(zhì)，影響流體的流動狀態(tài)。黏性流體在壓力或溫度作用下體積變化的性質(zhì)。壓縮性與膨脹性流體表面分子間相互吸引的力，影響流體的界面現(xiàn)象。表面張力流體的物理性質(zhì)與分類靜止流體中壓力的概念及計算方法。靜壓力與靜壓力分布靜力學基本方程液體靜壓力對壁面的作用浮力與穩(wěn)定性描述靜止流體中壓力、密度和高度之間關(guān)系的方程。計算液體對容器壁面的壓力和作用力。分析物體在流體中的浮沉條件和穩(wěn)定性。流體靜力學基本方程與應用流動參數(shù)與流動類型描述流體運動的基本參數(shù)和分類方法。連續(xù)性方程表達質(zhì)量守恒定律的方程，用于分析流體的流動狀態(tài)。伯努利方程描述理想流體沿流線定常流動時各物理量之間關(guān)系的方程。動量方程與動量矩方程表達動量守恒和動量矩守恒的方程，用于分析流體與固體之