绪论

理论力学是一门理论性较强的技术基础课，随着科学技术的发展，工程专业中许多课程均以理论力学为基础。本课程的理论和方法对于解决现代工程问题具有重要意义。

一、理论力学的研究对象与内容

理论力学是研究物体机械运动一般规律的学科。

理论力学研究的对象是刚体，研究内容是刚体的受力与机械运动的关系的一般规律。

机械运动是指物体在空间的位置随时间的变化。机械运动是生活和生产实际中最常见的一种运动。平衡是机械运动的特例。在客观世界中存在各种各样的物质运动，如热、光和电磁等物理现象，化合和分解等化学变化，以及人的思维活动等。在物质的各种运动形式中，机械运动是最简单的一种。

本课程研究的对象是速度远小于光速的宏观物体的机械运动，它以伽利略和牛顿的基本定律为基础，属于古典力学的范畴。当研究运动速度接近于光速的物质运动时，必须用相对论和量子力学的方法。宏观物体远小于光速的运动是日常生活和一般工程中常见的，因此，古典力学有广泛的应用。理论力学所研究的就是这种运动中的一般、普遍的规律，是各门力学分支的基础。

本课程的内容包括以下三部分。

静力学——主要研究物体平衡时作用力应满足的条件；物体受力的分析方法和力系的简化方法等。

运动学——从几何的角度研究物体运动的描述方法，如运动的轨迹、速度和加速度等，而不涉及引起物体运动的物理原因。

动力学——研究物体的运动与作用在物体上的力之间的关系。

二、理论力学发展的简要回顾

力学的发展具有悠久的历史，是科学发展史的一部分，力学的发展过程，是人类通过观察生活和生产实践中的各种现象，不断认识物体机械运动的过程。

远古时代，人们使用杠杆、斜面和滑轮进行简单的建筑施工；制造推车用作长途运输，制造船舶用以进行航运等。这些生产工具的制造和使用，使得人类对于机械运动有了初步的认识。但是，在很长的一段时期内，人类的认识仅仅限于经验的积累，而未形成理论知识。

关于力学理论最早的记述，当推我国的墨翟（公元前468～前376年）。在他所著的《墨经》里，对于力和运动给出了合适的定义，并对于杠杆平衡问题进行了理论叙述。阿基米德（公元前287～前212年）在他的两本著作里，较系统地论述了杠杆平衡学说，从而奠定了静力学的基础。

15世纪中叶到18世纪后半叶，是欧洲的封建社会向资本主义社会转化时期，为了适应当时的社会与工业发展，力学与其他自然科学一样得到了发展。如意大利人达·芬奇（1451～1519年）提出的力矩概念；芬兰物理学家史蒂芬（1548～1620年）在进行斜面问题研究时提出了力的合成与分解定律；潘索（1777～1859年）提出了力偶的概念及有关的理论等，使得静力学理论得到了进一步的发展。

哥白尼（1473～1548年）提出了太阳中心学说后，在科学界引起了宇宙观的大革命。开普勒（1571～1630年）根据哥白尼的学说以及别的一些天文学家的观测资料，得出了行星运动三大定律，成为牛顿万有引力的基础。伽利略观察了落体运动并试验了物体沿斜面的运动，从而提出了落体在真空中的运动定律，并引出了加速度的概念，奠定了动力学的基础。他是用实验及演绎的方法研究动力学的创始人。

力学发展的新阶段是从牛顿（1642～1727年）开始的。他总结了以前无数科学家的成就，发表了著名的运动定律学说，创立了现代的经典力学。

由此可见，运动学与动力学的理论研究，可以认为是从哥白尼提出的太阳中心学说开始，由伽利略奠基，而由牛顿总结而成，并由此形成了理论力学的理论框架与体系。理论力学的发展过程，充分反映了人们不断经过科学实验、分析、综合和归纳，并总结出力学中最基本规律的认识过程。

三、学习理论力学的方法

实践，认识，再实践，再认识，这是我们认识客观世界的基本规律，是任何科学技术发展的正确途径。理论力学的发展也必须遵循这一规律，具体地说，就是从实际出发，经过抽象、综合、归纳，建立公理，再应用数学演绎和逻辑推理而得到定理和结论，形成理论体系，然后再通过实践来验证理论的正确性，正确的理论再被反过来用于指导人们改造世界的各种实践活动。

学习理论力学要准确地理解基本原理和方法，还要加强应用基本原理解决工程问题的实践练习。理论力学课程是将基本原理用于工程实际的训练园地，对培养学生的基本素质有重要的作用。在这门课程中，同学们还要学习对工程实际问题的简化方法和建模的原理以及求解工程实际问题的模式。工程实际问题多种多样，进行力学分析时要抓住其特点进行必要的简化。例如，约束是从对物体运动的限制的观点对常见的约束进行分析和简化。

另外，在本门课程中同学们还要接受解决工程实际问题的基本方法和模式的训练，如物体的受力分析方法、复杂运动的分解方法和解决动力学问题的基本步骤等。这些分析方法是工程界长期使用和遵循的基本步骤，同学们要有意识地适应和掌握有关的步骤，逐渐掌握科学的思考问题和解决问题的正确方法。

理论力学中解决同一问题可以有多种不同的方法供选择，在学习的过程中同学们要注意分析每种方法的特点，比较各种方法的异同，灵活应用所学的原理，并通过一定数量的练习，达到准确掌握、熟练应用理论力学的基本原理和方法的目的。

理论力学课程的内容还是学习“材料力学”“机械设计基础”以及“流体力学”等很多课程的基础，学好本门课程将为其他课程的学习和今后的研究奠定坚实的基础。