理論力學

前言

作為教育部“高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”的研究項目，自1997年開始筆者所領導的團隊對傳統(tǒng)的理論力學課程體系與教學內容進行了改革與教學實踐。作為這項改革的基礎成果，本書第一版以教育部面向2l世紀課程教材于1999年出版。教材力圖體現(xiàn)對高等院校工科各專業(yè)學生的三個能力的培養(yǎng)，即對工程對象正確建立力學模型的能力，對這些力學模型進行靜力學、運動學與動力學（包括瞬時與過程）分析的能力，利用理論力學的基本概念判斷分析結果正確與否的能力。教材的出版引起了國內同行的關注。在上海交通大學機械學院全面使用及兄弟院校使用效果反饋的基礎上，筆者進行了認真的修訂，以期使該項成果更加完善，第2版作為普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材于2002年出版。與此同時，為了提高教學效果，在教育部多項教學改革項目的資助下，筆者的團隊對這項改革成果進行了立體化的建設，開發(fā)了基于PowerPoint技術的課件，在力求達到上課板書效果的基礎上，增加了許多生動的多種媒體教學素材；開發(fā)了基于數(shù)據(jù)庫技術的理論力學題解系統(tǒng)，便于教師調用；開發(fā)了適用于遠程教學的理論力學網絡課程，2003年由高等教育出版社出版；利用動態(tài)數(shù)據(jù)庫技術，研發(fā)了集助教、助學與管理的個性化理論力學教學網站。該網站有豐富的課件、習題庫、試題庫、實驗教學平臺與多種教學輔導平臺等，教師可以面對教學班建立個性化的教學計劃，實施各種教學環(huán)節(jié)及其管理；為每個學生提供了一個個性化的助學平臺，供自學、復習、討論與答疑。網站的遠程服務是個亮點，多年來為兄弟院校的教師與他們的學生實現(xiàn)了如同上海交通大學教師與學生一樣的服務。上述課程立體化建設得到了主管部門與國內同行的認可，本課程被評為2003年度唯一一門理論力學國家級精品課程。在近10年的教學實踐中，筆者堅持從學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學目標與學生認知規(guī)律兩方面來審視本教材教學體系與教學內容的科學性，也就是如何構架一個科學的體系，如何合理安排相關的教學內容，讓學生一步一步地攀登，實現(xiàn)理論力學創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

內容概要

　　《理論力學》第1版是面向21 世紀課程教材。　　第2版是普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材?！　　独碚摿W》是一本全新構思的教材，對傳統(tǒng)的理論力學課程體系與教學內容做了較大的改進。　　本次修訂作者力圖培養(yǎng)已有力學基礎讀者的三個能力，即對工程對象正確建立力學模型的能力，對力學模型進行靜力學、運動學與動力學（瞬時與過程）分析的能力，利用理論力學的基本概念判斷分析結果正確與否的能力。為此，教材在強化理論力學基本概念的基礎上，優(yōu)化了處理理論力學問題的傳統(tǒng)方法，增加了理論力學問題計算機輔助分析的原理與方法；利用配套的輔助教學軟件《理論力學問題求解器》培養(yǎng)讀者解決工程對象力學性態(tài)分析的能力，實現(xiàn)與國內外大型通用工程分析軟件的接軌。　　全書共分9章。第1章數(shù)學基礎，介紹閱讀《理論力學》所需要的幾何矢量、矢量代數(shù)與矩陣運算等最基本的概念。第2章靜力學，內容包括力、約束與摩擦等概念，處理力系的簡化與平衡的方法等。第3章與第4章分別為剛體平面與空間運動學，介紹處理運動學問題的矢量瞬時分析方法。由于運動學的切入點是剛體，與傳統(tǒng)教材分析方法相比，在敘述上有較大的創(chuàng)新。　　第6章介紹矢量動力學基礎，包括動力學的基本概念，動力學三大定理及其應用。第7章介紹利用矢量動力學建立剛體（系）動力學方程與處理剛體動力學的方法；介紹動力學的幾個專題，包括非慣性基下的剛體動力學、碰撞與定點運動剛體動力學等。第8 章分析力學基礎，包括達朗貝爾原理與虛位移原理及其應用，動力學普遍方程、拉格朗日第一與第二類方程等?！　〉?章與第9章分別介紹運動學與動力學計算機輔助分析原理與方法，培養(yǎng)學生利用軟件處理系統(tǒng)運動學、動力學與靜力學問題的能力?！　∪珪诳傮w上分為三個模塊，即數(shù)學基礎（第1章）、理論力學基本概念與方法（第2～4 章，第6～8章）、理論力學問題計算機輔助分析原理與方法（第5，9章）。由于第二與第三模塊相對獨立，在介紹理論力學基本概念與方法時二維與三維問題相對獨立，基本概念與進階內容已有區(qū)分，故全書便于有不同學時和內容需求的讀者選用。　　《理論力學》可作為高等學校機械、航空、航天、土建與水利等專業(yè)學生學習理論力學的教科書，也可作為從事機械、航空航天、車輛、土建與水利等領域工程技術人員知識更新的參考書。　　作為2003年度國家級精品課程的核心教材，與《理論力學》配套的大量教學資源在上海交通大學理論力學精品課程網站上，可供教師與學生使用，該網站已經實現(xiàn)遠程與個性化服務?！　　独碚摿W》配有電子教案、網絡課程和習題解答。

作者簡介

洪嘉振，1944年生。上海交通大學教授、博士生導師。1966年畢業(yè)于清華大學工程力學與數(shù)學系。1978年攻讀上海交通大學精密儀器系陀螺力學碩士研究生，1982年獲工學碩士學位。歷任上海交通大學建筑工程與力學學院副院長兼工程力學系主任。現(xiàn)任該校力學博士后流動站主任，兼任教育部高等學校力學教學指導委員會副主任、力學基礎課程教學指導分委員會主任，中國力學學會動力學與控制專業(yè)委員會副主任，中國自動化學會空間及運動體控制專業(yè)委員會副主任，計算力學學報副主編，大辭海力學篇主編等。主持教育部教學改革項目5項。主要科研方向為計算多體系統(tǒng)動力學與控制，航天器姿態(tài)動力學與控制。主持國家863、973項目3項，國家自然科學基金重點項目1項，教育部博士點基金4項。主持橫向科研項目15項，出版專著《計算多體系統(tǒng)動力學》，主編正式出版論文集兩部。發(fā)表論文100多篇。先后獲國家級與部委級科技進步獎5項，教育部優(yōu)秀教材獎3項。1992年獲國務院、國家教委授予的“作出突出貢獻的中國碩士學位獲得者”稱號，同年開始享受國務院政府特殊津貼。2002年獲寶鋼優(yōu)秀教師特等獎。2003年獲國家級教學名師獎。2004年獲全國模范教師稱號。

書籍目錄

主要符號表緒論第1章 數(shù)學基礎1.1 矩陣1.2 矢量1.3 方向余弦陣1.4 平面矢量習題第2章 靜力學2.1 力2.2 力偶2.3 力系的簡化2.4 約束2.5 力系的平衡2.6 摩擦與摩擦力習題第3章 剛體平面運動學3.1 剛體的連體基 剛體位形的描述3.2 剛體的平面運動3.3 剛體姿態(tài)變化的描述3.4 基點的位置、速度與加速度3.5 剛體上給定點的位置、速度與加速度3.6 相對剛體運動任意點的位置、速度與加速度習題第4章 剛體空間運動學4.1 剛體的定點運動4.2 剛體的一般運動習題第5章 剛體系運動學計算機輔助分析5.1 剛體系位形的描述 約束方程5.2 運動學計算機輔助分析基礎5.3 常見平面運動約束的約束方程5.4 平面機械系統(tǒng)運動學模型的定義習題第6章 矢量動力學基礎6.1 慣量6.2 動量定理6.3 動量矩定理6.4 動能定理習題第7章 剛體動力學7.1 剛體的平面運動7.2 非慣性基下剛體的動力學方程7.3 碰撞7.4 剛體的定點運動習題第8章 分析力學基礎8.1 達朗貝爾原理8.2 虛位移原理8.3 動力學普遍方程8.4 拉格朗日第一類方程8.5 拉格朗日第二類方程習題第9章 剛體系動力學計算機輔助分析9.1 動力學計算機輔助分析基礎9.2 動力學逆問題與理想約束力9.3 剛體系靜平衡分析9.4 平面機械系統(tǒng)動（靜）力學模型的定義習題附錄A 簡單均質幾何體的重心和轉動慣量附錄B 數(shù)值方法B.1 線性代數(shù)方程組的數(shù)值解法B.2 非線性代數(shù)方程組的數(shù)值解法B.3 常微分方程組的數(shù)值解法附錄C 《理論力學問題求解器》使用簡介C.1 求解器的基本操作C.2 示例1 曲柄滑塊機構的運動學分析C.3 示例2 雙擺的動力學分析C.4 示例3 吊燈的靜平衡分析參考文獻習題答案索引SynopsisContents作者簡介

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

《普通高等教育十一五國家級規(guī)劃教材?理論力學》可作為高等學校機械、航空、航天、土建與水利等專業(yè)學生學習理論力學的教科書，也可作為從事機械、航空航天、車輛、土建與水利等領域工程技術人員知識更新的參考書。作為2003年度國家級精品課程的核心教材，與《普通高等教育十一五國家級規(guī)劃教材?理論力學》配套的大量教學資源在上海交通大學理論力學精品課程網站上，可供教師與學生使用，該網站已經實現(xiàn)遠程與個性化服務?！镀胀ǜ叩冉逃晃鍑壹壱?guī)劃教材?理論力學》配有電子教案、網絡課程和習題解答。

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