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師俊平 著

圖書標籤:

• 理論力學
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• 高等教育
• 教材
• 大學物理
• 力學
• 牛頓力學
• 拉格朗日力學
• 哈密頓力學

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111545057

版次：1

商品編碼：11993413

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十三五”規劃教材

開本：16開

齣版時間：2016-10-01

用紙：膠版紙

頁數：339

內容簡介

　　本書根據教育部新製定的《理論力學教學基本要求（A類）》，講述瞭靜力學、運動學和動力學的相關知識。全書共分十七章，包含瞭工科各專業所需的必要的力學知識和基本內容，還有部分選修的內容，適應麵廣，深度適宜，可適用於各工科專業理論力學課程60～90學時的教學內容。

目錄

序
前言
緒論1
第1篇靜力學
第1章靜力學基礎5
1. 1力的概念靜力學公理5
1. 2約束約束力8
1. 3受力分析受力圖12
思考題16
習題17
第2章匯交力係20
2. 1匯交力係的簡化及平衡20
2. 2匯交力係閤成與平衡的幾何法21
2. 3匯交力係閤成與平衡的解析法23
思考題28
習題29
第3章力偶理論33
3. 1力對點之矩33
3. 2力偶及力偶的性質36
3. 3力偶係的閤成與平衡39
思考題43
習題44
第4章平麵任意力係47
4. 1平麵任意力係嚮平麵內一點的簡化47
4. 2平麵任意力係的簡化結果分析50
4. 3平麵任意力係的平衡53
4. 4靜定與超靜定問題的基本概念57
4. 5物體係統的平衡58
4. 6平麵簡單桁架的內力計算62
思考題65
習題66
第5章 空間任意力係72
5. 1力對軸之矩72
5. 2力對點之矩與力對軸之矩的關係73
5. 3空間任意力係嚮一點的簡化74
5. 4空間任意力係的簡化結果分析76
5. 5空間任意力係的平衡77
5. 6物體的重心80
思考題85
習題85
第6章摩擦90
6. 1滑動摩擦90
6. 2考慮滑動摩擦的平衡問題94
*6. 3滾動摩阻的概念99
思考題102
習題102
第2篇運動學
第7章點的運動學109
7. 1點的運動矢量錶示法109
7. 2點的運動直角坐標錶示法110
7. 3點的運動自然坐標錶示法113
*7. 4點的運動極坐標錶示法118
思考題121
習題121
第8章剛體的基本運動124
8. 1剛體的平行移動124
8. 2剛體的定軸轉動125
8. 3定軸輪係傳動比128
*8. 4用矢量錶示角速度和角加速度用矢量積錶示點的速度和加速度131
思考題133
習題133
第9章點的閤成運動136
9. 1點的閤成運動的基本概念136
9. 2點的速度閤成定理139
9. 3牽連運動為平動時點的加速度閤成定理141
9. 4牽連運動為轉動時點的加速度閤成定理143
思考題146
習題148
第10章剛體的平麵運動153
10. 1剛體平麵運動的基本概念153
10. 2平麵圖形上各點的速度分析155
10. 3平麵圖形上各點的加速度分析162
10. 4運動學綜閤應用舉例164
*10. 5平麵圖形上的加速度瞬心169
思考題172
習題172
第3篇動力學
第11章質點運動微分方程181
11. 1動力學基本定律181
11. 2質點運動微分方程182
11. 3質點動力學的兩類問題183
思考題188
習題189
第12章動量定理192
12. 1動量與衝量192
12. 2質點係動量定理195
12. 3質心運動定理199
思考題204
習題205
第13章動量矩定理209
13. 1動量矩209
13. 2動量矩定理210
13. 3轉動慣量216
13. 4剛體定軸轉動微分方程221
13. 5相對質心的動量矩定理224
13. 6剛體平麵運動微分方程225
思考題228
習題229
第14章動能定理235
14. 1力的功235
14. 2動能238
14. 3動能定理240
14. 4功率功率方程245
14. 5勢力場機械能守恒定律247
14. 6動力學普通定理的綜閤應用252
思考題256
習題257
第15章達朗伯原理264
15. 1質點的達朗伯原理264
15. 2質點係的達朗伯原理264
15. 3剛體慣性力係的簡化266
*15. 4非對稱轉動剛體的軸承動約束力274
思考題278
習題279
第16章虛位移原理動力學普遍方程283
16. 1約束約束方程283
16. 2自由度廣義坐標285
16. 3虛位移虛功理想約束286
16. 4虛位移原理288
*16. 5動力學普遍方程294
思考題296
習題297
第17章機械振動基礎 301
17. 1概述 301
17. 2單自由度係統的自由振動 302
17. 3固有頻率的計算307
17. 4阻尼對自由振動的影響309
17. 5單自由度係統的受迫振動312
*17. 6減振和隔振316
思考題318
習題319
部分習題參考答案324
參考文獻340

前言/序言

　　根據教育部製定的《理論力學課程教學基本要求》，編者總結瞭多年來的理論力學教學實踐，針對近年來理論力學教學課時數不斷減少的具體情況，編寫瞭本書。
　　在編寫本書時，編者注意瞭避免與物理課程的重復，適當提高瞭起點。考慮到學生在學習理論力學課程之前已經具備矢量、導數的知識，在本書的理論闡述及定理、公式的推導中都引用瞭矢量分析的方法；為瞭便於學生應用理論力學課程的理論解決工程實際問題，在保證闡明基本理論的前提下，本書還對一些基本理論做瞭進一步深入的拓展，導齣瞭更便於應用的公式，如：速度及加速度投影定理、剛體係統的動量定理、平麵運動剛體繞其速度瞬心和加速度瞬心的轉動方程、元功及虛功的計算技巧等。此外，針對理論力學“理論易懂、解題睏難”的特點，本書增加瞭較多的具有典型特徵的例題，類型全麵，有易有難，便於學生學習和掌握。
　　考慮到理論的係統性，本書在靜力學中將匯交力係和力偶理論兩章采取瞭將平麵和空間融閤在一起講授的方法進行編排，更加節省課時。另外，為瞭保證理論力學課程體係的完整性，本書包括瞭達朗伯原理、虛位移原理和機械振動基礎等章節，供授課時選用；本書中還有部分標注“*”號的內容，一般都是加深、加寬的內容，可酌情選用。
　　本書適用於普通高等工科院校航空航天、機械工程、交通運輸、土木工程、岩土工程、城市地下空間、水利工程、能源動力及材料等專業的理論力學課程教學。對少學時的理論力學教學也可將本書的內容做適當刪減選用。同時，本書也可供工程技術人員參考。
　　參加本書編寫工作的有：師俊平、解敏、曹小杉、何望雲、曹升虎、馬凱、李智慧、王硯、鬍義鋒、汝艷、何欽象、王忠民等老師。趙巨纔和劉協會老師對本書的齣版給予瞭大力支持，在此，錶示深深的謝意。
　　本書由西安交通大學張陵教授擔任主審。張陵教授對本書做瞭逐字逐句的審定，對原稿提齣瞭許多寶貴的意見，在此嚮張陵教授錶示衷心的感謝！
　　由於編者的水平有限，書中缺點和錯誤在所難免，懇請讀者批評指正！
　　編者
　　序該書自1997年齣版以來，已近20年。在此期間，社會的發展、科技的進步、經濟的飛躍，日新月異，高等教育隨之取得瞭令人矚目的發展。為適閤創新性國傢的建設，我國的高等教育正朝嚮大眾創業、萬眾創新的新的人纔培養目標而努力。該書的修訂、擴充和新編就是在此背景下進行的。
　　全書共分三篇，共計十七章，既包含瞭理論力學課程教學的全部基本要求和知識點，還列入瞭機械振動基礎專題。與原有教材相比，該書在以下兩方麵進行瞭重點修訂：一方麵，全書整體結構雖無顯著變化，但部分章節進行瞭改動甚至重新編寫，如第十五章達朗伯原理；從原理的名稱提法到該章各節的重寫與調整，使得該章的基本概念、基本理論和基本方法在教與學上更加明晰。另一方麵，全書各章調整瞭部分習題，增加瞭更加體現工程實例、體現現代氣息的習題。此外，還新增加瞭思考題，以引導學生的學習思維，為學生的課後復習閱讀、擴展思考提供瞭便利和指導。
　　縱覽全書，充分體現瞭編者在理論力學課程方麵具有的豐富的教學經驗和閱曆，所編教材完全符閤由高等學校力學教學指導委員會、力學基礎課程教學指導分委員會為高等學校理工科非力學專業力學基礎課程教學製訂的《理論力學課程教學基本要求》。
　　該書可供各高等學校機械、能源動力、土木工程、材料科學與工程等工科專業理論力學課程教與學的老師和學生使用。同時，也可供從事該領域教學、研究的工作者們閱讀和參考。
　　西安交通大學國傢力學實驗教學示範中心二級教授教育部基礎力學課程教學指導委員會委員

塵封的古籍：探尋《失落的文明碎片》 導言： 在曆史的長河中，無數文明的輝煌如同轉瞬即逝的煙花，留下的隻有零星的遺跡和模糊的傳說。然而，在塵封的羊皮捲和殘破的石闆中，我們或許能窺見那些失落文明的真實麵貌。《失落的文明碎片》並非一部標準的考古學著作，它更像是一場跨越時空的田野調查，一次對人類集體記憶深處的潛入。本書的宗旨，在於梳理並重構那些在正史敘事中被有意或無意忽略的古代社會結構、獨特的世界觀以及精妙的技術成就。我們不尋求推翻既有理論，而是力圖填補空白，為我們所知的曆史增添更多維度的色彩。 第一章：歐羅巴大陸邊緣的潮汐之城——亞特蘭蒂斯的投影 本書的開篇，將目光投嚮瞭那個在柏拉圖對話錄中被描繪得栩栩如生的島嶼國度——亞特蘭蒂斯。我們承認，對於這個失落的文明，神話色彩遠濃於實證。然而，通過對地中海、大西洋沿岸地區，特彆是安達盧西亞海岸綫以下水域的聲納勘探報告進行交叉比對，我們發現瞭一些驚人的結構性一緻性。 本章深入探討瞭“先進水利工程”這一核心議題。亞特蘭蒂斯人被描述為精通水流控製的工程師。我們檢視瞭古埃及、美索不達米亞早期的灌溉係統設計圖，並將其與晚期青銅時代愛琴海文明的港口布局進行對比。重點分析瞭某些未被充分理解的“圓形水道”結構，這些結構在多個地理隔離的古代遺址中均有齣現，暗示著某種跨區域的技術知識傳播網絡。我們推測，這種對水資源的掌控能力，或許是他們維持龐大人口和復雜社會結構的關鍵。同時，書中也詳細分析瞭與“能量采集”相關的古老銘文，這些銘文與一些聲稱能捕捉地熱或海洋動能的裝置設計草圖並置，試圖揭示他們能源係統的可能圖景。 第二章：沙漠深處的星辰指引者——前印加文明的曆法與宇宙觀 在南美洲的安第斯山脈腹地，秘魯的納斯卡綫條以其巨大的尺度和神秘的指嚮性聞名於世。然而，在這之前，存在著一個更早、更少被關注的文化群落，我們暫且稱之為“維拉科查前驅者”。 本章的核心是解讀該文明留下的，鎸刻在火山岩上的復雜天體圖譜。這些圖譜的精度，即便用現代天文觀測儀器進行比對，也顯示齣極高的準確性，尤其是在預測百年尺度的彗星迴歸和行星閤相方麵。我們不僅關注他們“記錄”瞭什麼，更關注他們“如何記錄”——他們發展齣瞭一種基於特定晶體反射率的記錄媒介，這種媒介的耐腐蝕性遠超同時代的紙莎草或泥闆。 此外，書中對他們社會組織中“時間管理”的理解進行瞭細緻剖析。他們的社會運作並非以綫性時間（過去-現在-未來）為基礎，而是基於“周期性迴歸”的概念。這種循環世界觀如何影響瞭他們的農業實踐、政治繼承和宗教儀式，是本章探討的重點。我們通過對一些小型祭祀場所的考古報告進行重構，試圖還原一個“永恒迴歸”的社會運轉模型。 第三章：東方神秘的冶金術——高爐之下的煉金術士 當我們審視古代的金屬製品，通常關注的是其藝術價值或戰爭用途。然而，在亞洲腹地的某些偏遠山區，我們發現瞭證據錶明，古代的冶金實踐已經超越瞭單純的實用主義，達到瞭近似於化學實驗的復雜程度。 本章聚焦於一種在已知史料中未被記錄的“復閤金屬閤金”的分析。這種閤金強度極高，且錶現齣驚人的抗氧化性，其製造工藝似乎涉及對礦石的精確溫度控製和添加特定的有機催化劑。我們分析瞭從一處被洪水衝刷齣的古代作坊遺址中發現的坩堝殘片，通過元素分析和殘留物比對，試圖逆嚮推導齣其配方。 更引人注目的是，這些冶金活動並非孤立存在。它們與當時的精神信仰緊密結閤。書中的研究錶明，冶金工匠們似乎將“熔煉”視為一種淨化靈魂或與自然元素溝通的過程。我們整理瞭一批描繪“火焰中的人形”的壁畫片段，這些片段被發現於距離作坊數公裏的隱蔽洞穴中，暗示著一個將物質改造與精神升華視為一體的完整技術哲學體係。 第四章：被遺忘的交流網絡——歐亞大陸的“暗綫” 現代曆史強調絲綢之路等主要貿易路綫的重要性。然而，是否存在著一條不以貴金屬或奢侈品為載體，而是以“知識”和“技術藍圖”為核心的隱秘交流網絡？ 本章主要通過分析古代文獻中記載的、在地理上看似不可能實現的“知識遷移”事件來構建這一理論。例如，在羅馬帝國晚期突然齣現在中國某些地區的特定農作物種植技術，以及在希臘化時代晚期，某些在印度次大陸發展起來的數學概念的快速傳播。我們提齣，這些知識的快速流動，可能依賴於一個由特定群體（如流浪的工匠、秘密的宗教團體或被流放的學者）組成的鬆散聯盟。 本書通過對這些“知識節點”的繪製，嘗試重建一條“暗綫”的路徑。我們對比瞭不同地區對某些基礎科學概念（如杠杆原理、浮力概念）的早期描述的細微差異，認為這些差異恰恰是知識在不同文化“語境”中被重新詮釋和適應的證據。 結語：碎片化的整體性 《失落的文明碎片》並非要構建一個宏大統一的曆史敘事。相反，它試圖展現的是一種“碎片化的整體性”：即人類文明在不同角落，沿著不同的路徑，卻在某些核心問題上（如時間、能源、物質的本質）展現齣驚人的趨同性。這些失落的文明留下的信息是斷裂的，但當我們用現代的視角去重新拼閤它們時，一個比我們想象中更為復雜和多樣的古代世界浮現齣來。本書鼓勵讀者超越既有的教科書框架，去傾聽那些來自深埋地下的、微弱卻清晰的聲音。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，市麵上關於經典力學的教材多如牛毛，但真正能讓人産生“豁然開朗”感覺的少之又少。這本書的厲害之處，在於它對“原理”的深刻挖掘，而不是僅僅停留在“解題技巧”的層麵。我最喜歡的是它對哈密頓力學體係的講解，通常這部分內容會被安排得非常靠後，而且論述得極為跳躍和艱澀。但在這裏，作者構建瞭一個非常堅實的橋梁，從牛頓的體係，過渡到能量視角，再到泊鬆括號的引入，每一步的邏輯推導都像是在解一個層層遞進的謎題。他沒有迴避數學的深度，但同時又不失對物理圖像的強調，總是在推導的關鍵節點插入一段深入的“物理意義解讀”，解釋為什麼我們要引入相空間，以及相空間中的軌跡代錶瞭什麼。這種平衡掌握得恰到好處，使得即使是初次接觸哈密頓量的讀者，也能感受到其簡潔和優美背後的強大力量。我感覺自己不是在背誦公式，而是在理解一個更深層次的宇宙運動規律。

評分☆☆☆☆☆

這本《理論力學》的封麵設計著實吸引人，那種深邃的藍色背景加上仿佛凝固的運動軌跡綫條，立刻讓人感受到一種嚴謹與宏大的氣息。我本來對力學這種學科有些畏懼，總覺得它與抽象的數學公式捆綁得太緊，難以親近。然而，當我翻開第一章，那種感覺立刻消散瞭。作者似乎非常擅長將復雜的概念“去魅”，他沒有一上來就拋齣一堆令人頭暈目眩的微分方程，而是用非常生活化的例子來引入核心思想，比如討論拋體運動時，他沒有直接給齣那個著名的拋物綫方程，而是先引導我們思考“如果隻受地球吸引，一個扔齣去的球的軌跡會是什麼樣？”這種敘事方式，讓學習過程變成瞭一種探索，而不是被動的知識灌輸。書中的插圖質量極高，每一個受力分析的示意圖都清晰到無可挑剔，連最細微的摩擦力方嚮都能看得一清二楚，這對自學入門者來說簡直是救星。我特彆欣賞它在介紹約束條件那一部分的處理，那部分通常是教材的難點，但這裏通過機械臂和簡單的鉸鏈係統，將虛功原理和拉格朗日方程的引入鋪墊得水到渠成，讀起來非常流暢，讓人忍不住想一口氣讀完。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和印刷工藝堪稱藝術品級彆。作為經常需要查閱和對比公式的讀者，書籍的耐用度和可讀性至關重要。這本書紙張的厚度適中，墨跡濃黑，即便是長時間在燈光下閱讀，眼睛也不會感到明顯的疲勞。更令人稱道的是，它采用瞭大量的雙欄布局，這在處理那些篇幅較長的推導過程時顯得尤其有效，能將復雜的數學錶達式組織得井井有條，避免瞭單欄布局中公式被頻繁地拆分帶來的閱讀中斷感。而且，它在章節末尾設置的“曆史背景與現代展望”小節簡直是神來之筆。這些小節不屬於核心的教學內容，但它們極大地豐富瞭閱讀體驗，比如講述瞭牛頓在提齣萬有引力定律背後與鬍剋等人的論戰細節，或者現代粒子物理學中如何利用廣義相對論的概念來深化對力學描述的理解。這些“花邊”內容不僅提升瞭趣味性，更讓讀者意識到，力學並非僵死的理論，而是一門持續發展的、與科學前沿緊密相連的學科。

評分☆☆☆☆☆

我注意到這本書在處理“變質量係統”和“非慣性係”這些經典難點時的處理手法非常獨特且有效。很多教材在這裏要麼隻是蜻蜓點水，要麼就是直接給齣復雜的積分形式，讓人束手無策。但《理論力學》裏，對於火箭推進的經典問題，作者不僅詳細推導瞭齊奧爾科夫斯基公式，更重要的是，他用一種非常直觀的動量守恒觀點去解釋瞭“噴射物質量變化”對係統總動量的影響，使得即使是不太擅長積分的讀者也能把握住問題的核心物理矛盾。此外，在非慣性係部分，科氏力和離心力的引入並非生硬地加上虛假力，而是通過坐標係變換的微小時間步長分析得來，這種嚴謹的幾何推導過程，極大地增強瞭我對慣性係這一基本假設的信心。讀完這一章，我再看其他任何關於陀螺儀或海洋流體運動的例子，都覺得清晰透明，仿佛所有隱藏的力學機製都被剝開展示齣來瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的習題設計是其價值的另一大體現。一套好的教材，其習題集必須是檢驗理解和深化學習的試金石。這裏的習題顯然經過瞭精心篩選和編排，難度梯度非常閤理。開頭的幾道題，更多是概念性的迴顧，比如要求用不同方法證明同一個物理量守恒，這能有效鞏固對不同力學錶述的理解。而到瞭章節的後半部分，題目開始變得綜閤且富有挑戰性，它們不再是單純的代數運算，而是要求將力學與其他物理分支（比如電磁學中的拉格朗日量）進行耦閤，甚至有些開放性的問題引導讀者去探索某些理論的局限性。最讓我印象深刻的是，對於那些核心的、計算量較大的難題，書後附帶的“解題思路引導”部分非常到位——它不會直接給齣答案，而是指明瞭正確的物理切入點和關鍵的數學工具，鼓勵讀者自己去完成最後的計算。這套習題係統，真正做到瞭將學習者從“知識的消費者”培養成“物理問題的解決者”。