力學知識分享課件目錄力學基本概念與原理靜力學基礎運動學基礎動力學基本原理及應用彈性力學簡介與材料力學性質(zhì)振動與波動現(xiàn)象初步認識01力學基本概念與原理力學是研究物質(zhì)機械運動規(guī)律的科學，是物理學的一個分支。它主要探討能量和力以及它們與物質(zhì)運動的關系。力學定義力學的研究對象包括質(zhì)點和剛體，前者主要研究微觀領域內(nèi)物質(zhì)的運動，后者則研究宏觀物體的機械運動。研究對象力學定義及研究對象03動量守恒定律動量守恒定律指出，在沒有外力作用的情況下，系統(tǒng)的總動量保持不變。01牛頓運動定律牛頓運動定律是力學的基本原理之一，包括慣性定律、加速度定律和作用與反作用定律。02能量守恒定律能量守恒定律表明，在一個封閉系統(tǒng)中，能量的總量保持不變，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。力學基本原理概述力學中常用的單位制有國際單位制（SI）和厘米-克-秒單位制（CGS）等。在國際單位制中，力學的基本單位包括米、千克、秒等。量綱分析是研究物理量之間關系的一種方法，通過比較不同物理量的量綱，可以推導出它們之間的關系式。力學單位制與量綱分析量綱分析力學單位制科學研究力學是物理學的基礎學科之一，對于研究物質(zhì)的基本性質(zhì)和相互作用具有重要意義。同時，力學也與其他學科如化學、生物學等有著密切的聯(lián)系。工程應用力學在工程領域有著廣泛的應用，如建筑、橋梁、機械、航空航天等領域都需要用到力學原理進行設計和優(yōu)化。日常生活力學在日常生活中也無處不在，如行走、跑步、騎車等都需要用到力學原理。了解力學知識可以幫助我們更好地理解這些現(xiàn)象。力學在實際應用中的重要性02靜力學基礎靜力學的定義靜力學是研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律的學科，是理論力學的一個分支。平衡狀態(tài)物體相對于慣性參照系處于靜止或作勻速直線運動的狀態(tài)，即加速度為零的狀態(tài)。力的概念力是物體之間的相互作用，可以改變物體的運動狀態(tài)或使物體發(fā)生形變。靜力學基本概念對物體進行受力分析，確定物體所受的各個力的大小、方向和作用點。受力分析平衡條件約束與約束力物體處于平衡狀態(tài)時，必須滿足平衡條件，即合力為零或力矩為零。約束是限制物體運動的條件，約束力是約束對物體的反作用力。030201受力分析與平衡條件123力矩是力和力臂的乘積，表示力對物體的轉(zhuǎn)動效應。力矩力偶是由兩個大小相等、方向相反、作用線平行的力組成的力系，使物體產(chǎn)生純轉(zhuǎn)動效應。力偶力矩和力偶都是表示力對物體的轉(zhuǎn)動效應，但力矩是由一個力產(chǎn)生的，而力偶是由兩個力產(chǎn)生的。力矩與力偶的關系靜力學中的力矩與力偶受力分析對研究對象進行受力分析，確定各個力的大小、方向和作用點。確定研究對象首先確定需要研究的物體或物體系統(tǒng)。列平衡方程根據(jù)平衡條件列出平衡方程，求解未知量。注意事項在解決物體系統(tǒng)平衡問題時，需要注意約束條件的處理、多個物體之間的相互作用以及力矩和力偶的影響等因素。校驗解的正確性將求得的解代入原方程進行校驗，確保解的正確性。物體系統(tǒng)平衡問題解決方法03運動學基礎運動學定義運動學分類質(zhì)點運動學剛體運動學運動學基本概念及分類從幾何角度描述和研究物體位置隨時間變化規(guī)律的力學分支。研究質(zhì)點的運動方程、軌跡、位移、速度、加速度等運動特征。根據(jù)研究對象的不同，可分為質(zhì)點運動學、剛體運動學和變形體運動學。研究剛體本身的轉(zhuǎn)動過程、角速度、角加速度等運動特征。物體在一條直線上或兩條平行直線上進行的運動。直線運動定義位移、速度、加速度等。描述參數(shù)速度大小和方向均保持不變的直線運動。勻速直線運動加速度保持不變的直線運動，包括勻加速和勻減速運動。勻變速直線運動直線運動規(guī)律與描述參數(shù)物體運動軌跡為曲線的運動。曲線運動定義描述方法圓周運動拋體運動平面直角坐標系、極坐標系、自然坐標系等。物體繞某一點作圓周運動，具有向心加速度和切向加速度。物體在重力作用下沿拋物線軌跡進行的運動，如平拋、斜拋等。曲線運動規(guī)律及描述方法相對運動定義同一物體在不同參考系中觀察時，其運動狀態(tài)可能不同。參考系選擇根據(jù)研究問題的需要選擇合適的參考系，如地面參考系、相對參考系等。絕對運動與相對運動絕對運動是物體相對于絕對空間的運動，相對運動是物體相對于其他物體的運動。伽利略變換描述同一事件在不同參考系中的時間、長度和質(zhì)量等物理量的變化規(guī)律。相對運動與參考系選擇04動力學基本原理及應用動力學三大定律介紹及意義兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。這一定律揭示了物體間相互作用的本質(zhì)。牛頓第三定律（作用與反作用定律）一個物體在不受外力作用時，其運動狀態(tài)不會發(fā)生改變。這一定律揭示了力和運動的關系，是動力學的基礎。牛頓第一定律（慣性定律）物體加速度的大小與作用力成正比，與物體質(zhì)量成反比，方向與作用力方向相同。這一定律定量描述了力、質(zhì)量和加速度之間的關系，是動力學中的核心定律。牛頓第二定律（加速度定律）功力在物體上產(chǎn)生的位移效果。功是標量，其大小等于力與物體在力的方向上通過的距離的乘積，單位是焦耳（J）。能物體具有做功的潛在能力。能是標量，其大小與物體的運動狀態(tài)、位置等因素有關，單位是焦耳（J）。常見的能有動能、勢能等。功率單位時間內(nèi)所做的功。功率是標量，其大小等于功與時間的比值，單位是瓦特（W）。010203動力學中功、能和功率概念辨析非彈性碰撞碰撞后系統(tǒng)動能不守恒，機械能有損失。解決方法：應用動量守恒定律和能量損失原理求解。完全非彈性碰撞碰撞后兩物體合為一體或具有共同速度。解決方法：應用動量守恒定律和能量損失最大原理求解。彈性碰撞碰撞前后系統(tǒng)動能守恒，機械能無損失。解決方法：應用動量守恒定律和能量守恒定律求解。碰撞問題分類及解決方法運動員在跑步、跳躍等運動中，需要運用動力學原理來分析和改進技術動作，提高運動成績。體育運動汽車、火車、飛機等交通工具的設計和運行都需要考慮動力學因素，以確保安全、舒適和高效。交通運輸火箭發(fā)射、衛(wèi)星軌道計算等航空航天活動需要精確的動力學分析和計算。航空航天橋梁、建筑等工程結構的設計和施工也需要考慮動力學因素，以確保結構的穩(wěn)定性和安全性。工程建筑動力學在實際問題中應用舉例05彈性力學簡介與材料力學性質(zhì)彈性力學主要研究彈性體在外力作用下的應力、應變和位移，以及它們之間的關系和變化規(guī)律。具體包括彈性體的平衡問題、幾何問題、物理問題以及這三者之間的聯(lián)系。研究內(nèi)容彈性力學的研究方法主要包括理論分析、實驗研究和數(shù)值模擬。理論分析是通過建立數(shù)學模型和方程來描述彈性體的力學行為；實驗研究是通過實驗手段來測定彈性體的力學性質(zhì)和行為；數(shù)值模擬則是利用計算機對彈性體的力學行為進行模擬和分析。研究方法彈性力學研究內(nèi)容及方法概述強度指標包括抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度等，用于描述材料在受力時抵抗破壞的能力。剛度指標包括彈性模量、剪切模量等，用于描述材料在受力時抵抗變形的能力。穩(wěn)定性指標包括屈曲載荷、臨界應力等，用于描述材料在受壓或受彎時保持穩(wěn)定性的能力。疲勞性能描述材料在循環(huán)載荷作用下的力學行為和壽命。材料力學性質(zhì)指標評價體系通常具有較高的強度和剛度，但密度也較大。在受力時易發(fā)生塑性變形，但可通過熱處理等方式改善其力學性質(zhì)。金屬材料如塑料、橡膠、陶瓷等，通常具有較低的強度和剛度，但密度較小。在受力時易發(fā)生彈性變形，且具有較好的耐腐蝕性和耐磨性。非金屬材料典型材料（如金屬、非金屬）力學性質(zhì)比較產(chǎn)品性能材料的力學性質(zhì)直接影響產(chǎn)品的性能和使用壽命。例如，對于需要承受大載荷的零件，應選擇具有較高強度和剛度的材料。環(huán)境保護在選擇材料時，還需要考慮其對環(huán)境的影響。例如，選擇可回收或可降解的材料可以降低產(chǎn)品對環(huán)境的負擔。加工工藝不同材料的加工工藝和成本不同，因此在產(chǎn)品設計時需要考慮材料的可加工性和經(jīng)濟性。安全性某些材料在高溫、高壓或腐蝕性環(huán)境下可能會產(chǎn)生有害物質(zhì)或發(fā)生破壞，因此在產(chǎn)品設計時需要考慮材料的安全性。材料選擇對產(chǎn)品設計影響分析06振動與波動現(xiàn)象初步認識振動類型自由振動、受迫振動、自激振動等描述參數(shù)振幅、頻率、相位、振動速度、加速度等振動現(xiàn)象分類及描述參數(shù)產(chǎn)生條件振源、介質(zhì)、傳播路徑傳播特點波動方向、傳播速度、波長、頻率、相位等，以及波的疊加、干涉、衍射等現(xiàn)象波動現(xiàn)象產(chǎn)生條件與傳播特點對機械系統(tǒng)的影響振動和波動會導致機械