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本书分为静力学、运动学、动力学三篇，共11章。具体内容包括：第1篇静力学，介绍静力学概念与物体受力分析、基本力系、任意力系、物体系统的平衡问题及其应用；第2篇运动学，介绍运动学基础、点的合成运动、刚体的平面运动；第3篇动力学，介绍动力学基础、动能定理、动量定理和动量矩定理、达朗贝尔原理。

本书在每章前面有内容提要、学习要求及本章学习任务单，每章后面有小结和客观题及分析计算题，重要知识点都精心制作了微视频或动画（以二维码的形式放在相应的章节处）。

本书为慕课时代而生，特别适合翻转课堂教学以及广大读者学习。本书可作为普通高等院校工科各专业理论力学课程的教材，同时也可供工程技术人员参考。

本书的授课PPT等教学资源，免费提供给选用本书的授课教师，需要者请登录机械工业出版社教育服务网（wwwcmpeducom）注册后免费下载。

前言

主要符号表

绪论1

第1篇静力学

第1章静力学概念与物体受力分析6

1.0本章学习任务单6

1.1静力学模型概述7

1.1.1物体的抽象与理想化7

1.1.2物体接触与连接方式的理想化——约束8

1.1.3力的概念8

1.2静力学公理10

1.3工程中常见的约束与约束力12

1.3.1柔性体约束13

1.3.2光滑面约束13

1.3.3光滑铰链约束14

1.3.4链杆约束16

1.4物体的受力分析和受力图17

本章小结22

习题23

第2章基本力系29

2.0本章学习任务单29

2.1汇交力系的合成与平衡30

2.1.1力的投影30

2.1.2汇交力系的合成与平衡的几何法32

2.1.3合力投影定理汇交力系的合成与平衡的解析条件（平衡方程）33

2.2力矩38

2.2.1力对点之矩38

2.2.2力对轴之矩41

2.3力偶和力偶系43

2.3.1力偶与力偶矩43

2.3.2力偶的性质及等效条件44

2.3.3力偶系的合成与平衡条件45

本章小结48

习题49

第3章任意力系56

3.0本章学习任务单57

3.1力的平移定理57

3.2任意力系向一点的简化——主矢和主矩59

3.2.1空间任意力系向一点的简化59

3.2.2平面任意力系向一点的简化61

3.3任意力系简化的结果分析62

3.3.1空间任意力系的简化结果分析62

3.3.2平面任意力系的简化结果分析65

3.3.3平行力系的中心与重心66

3.4任意力系的平衡71

3.4.1空间任意力系的平衡71

3.4.2其他力系的平衡71

3.4.3平面任意力系平衡方程的其他形式72

3.4.4单个物体的平衡问题举例73

本章小结78

习题79

第4章物体系统的平衡问题及其应用86

4.0本章学习任务单86

4.1静定问题和超静定问题的概念87

4.2平面物体系统的平衡问题举例88

4.3平面静定桁架的内力计算92

4.3.1平面桁架的概念92

4.3.2平面静定桁架的内力计算方法93

4.4考虑摩擦时的平衡问题95

4.4.1滑动摩擦95

4.4.2滚动摩阻的概念98

4.4.3考虑摩擦时的平衡问题举例99

本章小结104

习题105

第2篇运动学

第5章运动学基础114

5.0本章学习任务单114

5.1点的运动学115

5.1.1描述点的运动的矢量法115

5.1.2描述点的运动的直角坐标法116

5.1.3描述点的运动的自然法117

5.1.4举例121

5.2刚体的平行移动126

5.3刚体的定轴转动128

5.3.1定轴转动刚体的转动方程角速度和角加速度128

5.3.2定轴转动刚体内各点的速度和加速度129

5.3.3角速度和角加速度的矢量表示及矢积表示点的速度和加速度133

本章小结135

习题136

第6章点的合成运动142

6.0本章学习任务单142

6.1点的合成运动的基本概念143

6.1.1两种坐标系143

6.1.2三种运动144

6.1.3三种速度和三种加速度144

6.1.4合成运动的解析关系144

6.2点的速度合成定理及其应用145

6.3点的加速度合成定理及其应用149

6.3.1牵连运动为平动时点的加速度合成定理149

6.3.2牵连运动为定轴转动时点的加速度合成定理——科氏加速度151

本章小结155

习题155

第7章刚体的平面运动161

7.0本章学习任务单161

7.1刚体平面运动的概述和运动分解162

7.1.1刚体平面运动的运动方程162

7.1.2刚体平面运动的分解163

7.2求平面图形内各点速度的基点法165

7.2.1用基点法分析平面图形内各点的速度165

7.2.2速度投影定理165

7.3求平面图形内各点速度的瞬心法168

7.3.1瞬时速度中心168

7.3.2瞬时速度中心的确定169

7.4求平面图形内各点加速度的基点法171

7.5运动学综合应用举例174

本章小结176

习题177

第3篇动力学

第8章动力学基础184

8.0本章学习任务单184

8.1动力学基本定律185

8.2质点的运动微分方程186

8.3质点动力学的两类基本问题187

8.4质点系的基本惯性特征191

8.4.1质点系的质量和质量中心191

8.4.2刚体对轴的转动惯量惯性积和惯性主轴191

本章小结196

习题197

第9章动能定理202

9.0本章学习任务单202

9.1动能203

9.1.1质点的动能203

9.1.2质点系的动能203

9.2力的功205

9.2.1功的一般表达式205

9.2.2几种特殊力的功205

9.2.3作用于质点系上力系的功206

9.2.4功率210

9.2.5势能211

9.3动能定理及其应用211

9.3.1质点的动能定理211

9.3.2质点系的动能定理212

9.3.3机械能守恒定律212

9.3.4动能定理应用举例213

本章小结217

习题218

第10章动量定理和动量矩定理223

10.0本章学习任务单223

10.1动量定理及质心运动定理224

10.1.1质心运动定理224

10.1.2动量与冲量227

10.1.3动量定理冲量定理228

10.1.4质点系动量定理的应用230

10.2动量矩和动量矩定理232

10.2.1动量矩232

10.2.2动量矩定理233

10.2.3质点系相对于质心的动量矩定理234

10.2.4动量矩定理应用举例235

10.3刚体定轴转动微分方程与平面运动微分方程236

10.3.1刚体定轴转动微分方程236

10.3.2刚体平面运动微分方程238

10.4动力学普遍定理的综合应用举例240

本章小结243

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前言

本书根据*非力学专业力学基础课程教学指导分委员会制定的《高等学校工科本科理论力学课程教学基本要求》组织编写。

众所周知，力学系列课程是高校众多理工科专业的必修基础课，而理论力学又是一系列力学基础课中的门力学课程。早在2000年，广西大学的理论力学课程就成为广西高校第三批重点建设课程。2002年，理论力学课程的教材获得广西大学“十一五”规划教材建设项目立项，作为21世纪高等学校规划教材于2008年正式出版，并于2009年获得广西大学教材建设成果一等奖。2011年，慕课在国际上兴起，国内于2013年迎来慕课风暴，在此大背景下，编者积极投入到教改热潮中，2015年本教材获得了广西大学“十三五”规划重点教材建设项目立项，同时本教材的建设得到了广西大学土木工程世界一流学科建设平台、水利水电工程特色专业建设以及广西土木工程特色专业建设的大力支持。

目前理论力学教材较多，然而每本教材的侧重点各不相同。本书主要具有以下三大特色：

（1）贯彻以学生为中心的思想，内容形式的设置便于组织翻转课堂教学。

本书在每一章的开头都设置了一节“本章学习任务单”，每一章所有的重要知识点都有精心制作的微视频（以二维码的形式放在教材相应的章节处）。首先，学生（读者）通过“本章学习任务单”就能整体知晓本章的知识结构要点和难点，可以自己安排并把握时间利用微视频学习；每一章的每一节都精心设置了三个左右的简单思考题（力求覆盖所学内容的重要基本概念或关键知识点），带着这些问题读者能够在学习过程中始终把握所学内容的关键所在，提高学习效率和学习能力。其次，教师可以省去基本知识的讲授，在课堂上能有效地组织学生针对任务当中的思考题或学生学习过程中遇到的问题进行讨论，教师的主要精力则放在答疑解惑上面，从而改变一刀切的“灌输”模式，针对不同理解及接受能力的学生可以真正做到因材施教。那么教师的身份就由“教师”上升为“导师”，传统的教学模式转换成先学后教，即“翻转课堂”。因此，本书特别适合翻转课堂教学以及广大的读者学习。

（2）叙述严谨、清晰明确，解题步骤规范，便于广大读者学习。

理论力学课程涉及面广、跨度大、概念多、公式多、知识点多，而大多数读者在不同层次的物理学课程的学习中，会多次接触到牛顿力学的基础内容，因此对于初学理论力学的读者来说，常会出现“似懂非懂”的现象，并感到“理论易懂做题难”。为解决这些问题，本书采取如下措施：①精心设置了不同层次的思考题，即各章的“本章学习任务单”中的简单思考题，正文中重要知识点处设置有一定深度的思考题；②例题和习题的题目类型多，每章习题题目类型包括客观题（包括选择、判断和填空题）与分析计算题，例题特别注重解题步骤规范、求解思路明确、语言准确精练，设置“本例讨论”，达到一题多解、拓宽思路的目的。

（3）注重画图表达。

理论力学中的插图占了相当大的篇幅，书中的插图是否能准确简练地表达所要描述的内容并能突出重点是非常重要的。本书特别强调受力分析和运动分析，强调画图（包括受力图、速度和加速度示意图）的重要性。例如，在受力图中，重点和难点在于能否正确地画出未知的约束力，因此主动力用黑色箭头表示，而约束力则用蓝色箭头表示；而在第11章达朗贝尔原理中，关键是能正确地分析惯性力，因此在画受力图时，凡是与惯性力有关的箭头均采用蓝色，其他的普通力则用黑色箭头表示。这样，采用双色方法，就达到了强调重点、突出重点的目的。

本书由陈建芳负责编写大纲、统稿及定稿，编写人员还有：李双蓓、滕晓丹、卢福聪、罗卫东、常岩军、于鹏、王承扬。微视频及动画的制作由滕晓丹负责组织，插图绘制由王承扬负责组织。

在本书编写的过程中，编者参阅了国内外有关优秀教材，吸取了它们的许多长处，在此对相关人员表示衷心感谢。

限于编者水平，本书难免有不妥和疏漏之处，敬请读者批评指正。

编者