为满足新工科建设对创新人才的需求，本书根据高等学校力学类专业教学指导委员会面向21世纪力学课程教学改革要求，在借鉴现有的理论力学教材和近几年国家优秀教改成果的基础上，融合编者多年的教学实践编写而成。本书继承了经典理论力学教科书的逻辑框架和知识体系，主要内容分为静力学、运动学、动力学三大篇。编者注重在以下几方面进行改进：结合新工科背景更新课堂教学内容，选取具有时代性和前沿性的工程案例及生活实例帮助读者理解力学定理并活学活用；基于矢量与力及力矩的计算，静力学篇直接对三维问题进行分析推导，加强读者对实际中常出现的三维问题的处理能力；书中穿插思考与讨论，每章结尾处提供思维导图，梳理本章知识点之间的脉络关系，有助于读者及时掌握和辨析基本概念和定理，并对所学知识建立整体性认知；配套“课程加油站”电子资源，形成力学专业课程与思政同向同行协同育人；配套用Maple软件求解典型例题的电子资源，引导读者应用计算机软件解决力学问题。本书共16章，第1～5章为静力学，第6～9章为运动学，第10～16章为动力学。本书涵盖了理论力学的基础知识和理论，考虑到学时减少的因素，略去了碰撞和振动等专题应用篇章。本书可供高等学校工科类专业不同层次教学选用。
本书遵循教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。
党的二十大报告提出“深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略”。在此背景下，“新工科”正在成为我国大学教育的一种创新与探索。“新工科”以立德树人为引领，不仅注重对学生创新能力和综合能力的培养，还注重学生社会责任感的养成，最终达到培养德才兼备、具有可持续竞争力人才的目的。作为工科基础力学课程，“理论力学”是工科院校学生从理论迈向工程的第一步，其核心是对力学基本原理的阐述，是理论之源、工程之基，具有逻辑推理的严密性和对工程问题的高度抽象概括性。面对“新工科”需求，建设与其相匹配的理论力学一流课程资源，以期调动读者的学习兴趣、夯实其力学功底，培养其创新精神和工程实践能力。从这个愿望出发，根据高等学校工科本科“理论力学”课程教学基本要求、高等学校力学类专业教学指导委员会面向21世纪力学课程教学改革要求，在借鉴现有的理论力学教材和近几年国家优秀教改成果的基础上，编者融合多年的教学实践，编写了本书。编者注重从责任、能力和知识的三个维度进行编写，既帮助读者掌握理论力学的专业课程知识和培养分析相关问题的能力，强化其责任和情怀。本书主要在以下几方面做了改进：（1）在保证基础的前提下，结合新工科背景及各专业特色，设计创新性工程实践问题；在概念引入、思考与讨论、例题和习题中融入有趣的工程现象和富有启发性的工程实例；使用二维码配套数字资源，以期吸引读者对本课程的学习兴趣，帮助读者理解力学定理并活学活用；注重力学模型的抽象和建立，更新课堂教学内容，充分考虑知识与技能的统一、过程与方法的统一。在新工科建设背景下，本课程在夯实力学基础理论的同时，紧密结合各专业特色，精心设计了系列创新性工程实践案例。通过将生动有趣的工程现象和富有启发性的工程实例有机融入教学全过程——从基本概念的引入、课堂互动讨论到典型例题解析和课后习题设计，有效激发读者的学习兴趣，促进其对力学原理的深入理解和灵活应用。本书注重培养读者建立力学模型的抽象思维能力，持续更新优化教学内容体系，既强调基础理论知识与工程实践技能的融会贯通，又注重教学过程与科学思维方法的协同统一，全方位提升读者的工程素养和创新能力。（2）静力学篇不同于现有教材编写体系，将力、力矩及力偶等基本概念集中到一章介绍，既突出重点又分散难点。同时，基于矢量运算直接对三维问题进行分析推导，避免读者将学习重点放在二维问题上，对实际中常出现的三维问题缺乏明确的认识和处理能力，为本课程及后续力学系列课程的学习打好基础。（3）部分定理采用多种方法进行推导，既有严格证明，又有形象直观的几何解释和物理解释；例题选取充分体现一题多解，特别是动力学部分，经典例题贯穿所有章节；在满足不同基础读者学习需求的同时，培养其多角度思考的习惯，有助于活跃其思维，达到活学活用的目的。（4）在正文部分穿插思考与讨论，汇编有助于概念辨析和理解的问题，使读者在阅读、学习的过程中加深理解，及时、准确掌握基本概念，解决其对基础知识理解不准确甚至混淆概念的问题。（5）每章引言部分注重理顺本章各节之间的关联及相通之处，结尾处提供本章思维导图，梳理本章知识点及主题之间的脉络关系，培养读者使用思维导图进行学习的习惯，提高其对所学知识的整体性认知。（6）配套“课程加油站”数字资源，深入挖掘和系统梳理中外历史人物和经典工程案例中的德育元素，将专业知识传授与社会主义核心价值观引领有机融合，培养读者的家国情怀和工程伦理意识，实现力学专业课程与思想政治理论课的同频共振，实现协同育人。（7）配套用Maple软件求解例题的电子资源，将理论力学、计算机数值计算和图形可视化技术有机融合，帮助读者深入理解课程内容，提升利用现代计算工具高效解决力学问题的实践能力。本书由太原理工大学从事理论力学教学工作十年以上的教师编写，其中郭章新副教授编写了第1～4章，郭美卿副教授编写了第5～7章，吴亚丽副教授编写了第8～10章，王晓君教授编写了第11～16章并完成全文统稿。感谢太原理工大学陈昭怡教授、杨强教授对书稿进行了认真仔细的审阅、修改，并提出了宝贵意见，陈昭怡教授还为本书提供了自己精心整理的知识点汇总资料，以及丰富的工程应用和生活实例的图片。感谢河北工业大学李银山教授、中国农业大学陈奎孚教授为本书提供的指导和帮助。感谢太原理工大学研究生李博旺、王政昱、杨明超等为本书例题配套的机械动图制作和Maple软件求解程序开发所做的贡献。限于编者水平，不妥之处恳请读者不吝指正。编者
高等院校教师
目录前言绪论1第1篇静力学第1章静力学公理与物体的受力分析411基本概念4111力4112力系4113刚体512静力学公理及推论513约束和约束力10131约束的概念10132几种常见的平面约束1114物体的受力分析和受力图13本章思维导图17习题18习题答案19第2章力、力矩及力偶2021力20211力的正交分解20212力在轴上的投影20213力的解析表达式22214合力投影定理2222力矩23221力对点之矩23222合力矩定理25223力对轴之矩26224空间力对点之矩与力对通过该点的轴之矩的关系2723力偶29231力偶的概念29232力偶的性质3024分布载荷与重心32241平行分布线载荷的简化32242重心35本章思维导图38习题39习题答案41第3章力系的简化和平衡4231汇交力系42311汇交力系的简化42312汇交力系的平衡4332力偶系45321力偶系的简化45322力偶系的平衡4633任意力系48331任意力系的简化48332平面任意力系简化与平面固定端约束53333任意力系的平衡56本章思维导图63习题64习题答案67第4章刚体系统的平衡及应用6841静定和超静定问题6842刚体系统平衡问题的应用7043平面简单桁架的内力计算77431平面简单桁架77432节点法求桁架内力79433截面法求桁架内力81本章思维导图83习题84习题答案86第5章摩擦8751滑动摩擦87511滑动摩擦定律87512摩擦角和自锁现象8952考虑摩擦时物体的平衡问题92521工程中常见的摩擦平衡问题92522求解滑动摩擦平衡问题的基本方法9353滚动摩擦97531静滚动摩擦定律98532动滚动摩擦定律98本章思维导图100习题101习题答案103第2篇运动学第6章点的运动学10561矢量法105611运动方程105612速度105613加速度10662直角坐标法107621运动方程107622速度107623加速度10863自然法111631运动方程111632自然轴系112633曲率和曲率半径112634速度113635加速度113本章思维导图118习题119习题答案120第7章刚体的基本运动12171刚体的平动12172刚体的定轴转动122721定轴转动刚体的整体运动描述123722定轴转动刚体上各点的速度和加速度124723轮系传动比126724定轴转动刚体速度、加速度的矢量表示128本章思维导图130习题131习题答案133第8章点的复合运动13481绝对运动、相对运动和牵连运动134811运动的合成与分解134812三种运动135813三种速度和加速度135814复合运动中运动方程之间的关系13682点的速度合成定理13783点的加速度合成定理144831牵连运动为平动时点的加速度合成定理144832牵连运动为转动时点的加速度合成定理148本章思维导图157习题158习题答案161第9章刚体的平面运动16291刚体平面运动的简化与分解162911刚体平面运动的简化162912刚体平面运动方程163913刚体平面运动的分解16492平面图形内各点的速度分析165921基点法165922速度投影法167923速度瞬心法16893平面图形内各点的加速度分析17394运动学综合应用178本章思维导图187习题188习题答案191第3篇动力学第10章质点动力学基本方程193101动力学基本定律193102质点运动微分方程1941021矢量形式的质点运动微分方程1951022直角坐标形式的质点运动微分方程1951023自然坐标形式的质点运动微分方程195103质点动力学两类基本问题1961031第一类基本问题1961032第二类基本问题196本章思维导图202习题203习题答案205第11章动量定理206111质点和质点系的动量2061111质点的动量2061112质心、内外力及其性质 2061113质点系的动量207112动量定理2091121质点的动量定理2091122质点系的动量定理2101123质点系动量守恒定律211113质心运动定理及质心运动守恒定律2131131质心运动定理2131132质心运动守恒定律215本章思维导图219习题220习题答案222第12章动量矩定理223121质点和质点系的动量矩2231211质点的动量矩2231212质点系的动量矩224122动量矩定理2271221质点的动量矩定理2271222质点系的动量矩定理2281223质点系动量矩守恒定律230123刚体定轴转动微分方程231124刚体对轴的转动惯量2331241转动惯量的概念2331242简单几何形状均质物体的转动惯量2341243转动惯量的平行轴定理2351244用回转半径表示转动惯量236125质点系相对质心的动量矩定理239126刚体平面运动微分方程240本章思维导图245习题246习题答案250第13章动能定理251131质点和质点系的动能2511311质点的动能2511312质点系的动能251132力的功2551321功的概念2551322几种常见力的功256133质点与质点系的动能定理2591331质点的动能定理2591332质点系的动能定理260134势能与机械能守恒定律2651341有势力与势能2651342机械能守恒定律268135动力学普遍定理的综合应用269本章思维导图275习题276习题答案280第14章达朗贝尔原理281141质点及质点系的达朗贝尔原理2811411达朗贝尔惯性力2811412质点的达朗贝尔原理2821413质点系的达朗贝尔原理283142刚体惯性力系简化2851421惯性力系主矢2851422惯性力系主矩2851423惯性力系主矢、主矩的物理意义292143绕定轴转动刚体的轴承动约束力2931431任意定轴转动刚体惯性力系简化结果2941432刚体定轴转动轴承动约束力295144质点的相对运动微分方程297本章思维导图299习题300习题答案302第15章虚位移原理303151约束的分类及约束方程3031511几何约束与运动约束3031512定常约束与非定常约束3041513双面约束与单面约束3051514完整约束与非完整约束305152虚位移的概念及计算3061521虚位移的概念3061522虚位移的计算307153虚位移原理及应用3091531虚功3091532虚位移原理3091533虚位移原理的应用311本章思维导图318习题319习题答案321第16章拉格朗日方程322161自由度与广义坐标322162以广义力表示的质点系平衡条件3241621广义坐标表示的虚位移原理3241622以广义力表示质点系的平衡条件325163保守系统的平衡条件·平衡的稳定性3291631用势能表示的保守系统的平衡条件3291632平衡的稳定性329164动力学普遍方程332165拉格朗日方程3351651第二类拉格朗日方程的推导3351652第二类拉格朗日方程的应用338本章思维导图342习题343习题答案345参考文献346
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