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本书是与全国优秀教师和北京市教学名师水小平教授编著的《理论力学教程》（电子工业出版社）配套的教学参考、学习辅导和考研指导用书。本书按照主教材的体系结构顺序编写，对每章的教学内容和重点、难点做了总结；对部分概念性较强的思考题和比较典型或综合性较强的习题给予了详细解答，大多数题目还给出了一题多解，在所有选解习题的后面都附有关于分析思路、解题关键、易犯错误、拓展问题的“解析”。另外，还附有6套自测题，以便读者自行检验和总结对理论力学知识的掌握情况。

目    录 
第一篇  运  动  学
第1章  运动学基础	2
1.1  内容提要	2
1.1.1  参考体、参考系和运动学的研究任务	2
1.1.2  约束及其分类	2
1.1.3  刚体运动的分类	2
1.1.4  机构、广义坐标、自由度	3
1.1.5  点的一般运动及其描述方法	3
1.1.6  刚体的基本运动及其描述方法	4
1.2  思考题及解答	5
1.3  习题及解答	6
第2章  刚体的平面运动	10
2.1  内容提要	10
2.1.1  刚体平面运动研究的简化和运动方程	10
2.1.2  平面运动刚体的角速度 和角加速度	10
2.1.3  速度分析	11
2.1.4  加速度分析	12
2.2  思考题及解答	15
2.3  习题及解答	24
第3章  复合运动	48
3.1  内容提要	48
3.1.1  点的复合运动基本概念	48
3.1.2  点的速度合成定理	49
3.1.3  点的加速度合成定理	49
3.1.4  动点和动系的选取原则	50
3.1.5  平面运动刚体的复合运动	51
3.2  思考题及解答	51
3.3  习题及解答	56 
第二篇  静  力  学 
第4章  静力学基本概念	106
4.1  内容提要	106
4.1.1  力的概念、力与力矩的计算方法	106
4.1.2  力偶和力偶矩	108
4.1.3  力系的特征量	108
4.1.4  力系平衡的基本公理	108
4.1.5  力和力偶矩的平行四边形法则	108
4.1.6  约束与约束力	109
4.1.7  受力分析与受力图	109
4.2  思考题及解答	110
4.3  习题及解答	115
第5章  力系的简化	123
5.1  内容提要	123
5.1.1  力系的简化定义	123
5.1.2  力的平移定理	123
5.1.3  力系向一点简化	123
5.1.4  平行力系的中心与刚体的重心	124
5.1.5  分布载荷的简化	125
5.2  思考题及解答	126
5.3  习题及解答	132
第6章  力系的平衡	143
6.1  内容提要	143
6.1.1  平衡力系、平衡条件和平衡方程	143
6.1.2  物体的平衡和物系的平衡	144
6.1.3  静定和超静定（静不定）	144
6.1.4  物系平衡问题的求解	144
6.1.5  平面桁架	145
6.1.6  摩擦	146
6.2  思考题及解答	148
6.3  习题及解答	158 
第三篇  动  力  学 
第7章  动力学基础	194
7.1  内容提要	194
7.1.1  惯性参考系中的质点动力学	194
7.1.2  非惯性参考系中的质点动力学	195
7.1.3  质点系质量分布的特征量	195
7.2  思考题及解答	196
7.3  习题及解答	203
第8章  动能定理	218
8.1  内容提要	218
8.1.1  动能	218
8.1.2  力的功	218
8.1.3  势力场和势能	219
8.1.4  动能定理及机械能守恒定律	219
8.2  思考题及解答	221
8.3  习题及解答	226
第9章  动量定理	237
9.1  内容提要	237
9.1.1  动量和动量矩的计算	237
9.1.2  质点系的动量定理及动量守恒定律、质点系质心运动定理及质心运动守恒定律	238
9.1.3  质点系的动量矩定理及动量矩守恒定律	238
9.1.4  平面运动刚体的动力学方程（运动微分方程）	240
9.1.5  碰撞	241
9.2  思考题及解答	243
9.3  习题及解答	251
第10章  达朗贝尔原理	281
10.1  内容提要	281
10.1.1  质点惯性力的定义	281
10.1.2  达朗贝尔原理	281
10.1.3  刚体上惯性力系的简化	281
10.1.4  解决动力学问题的动静法	283
10.1.5  达朗贝尔原理与动量原理的关系及其特点	283
10.1.6  定轴转动刚体的轴承动约束力	284
10.1.7  动平衡与静平衡	284
10.2  思考题及解答	284
10.3  习题及解答	289
第11章  虚位移原理	314
11.1  内容提要	314
11.1.1  约束方程及其分类	314
11.1.2  虚位移	314
11.1.3  虚功与理想约束	315
11.1.4  虚位移原理	316
11.1.5  用广义力表示质点系的平衡条件	316
11.1.6  单自由度有势系统的平衡稳定性	317
11.1.7  求解静力学问题的虚位移原理与力系平衡法的比较	317
11.2  思考题及解答	318
11.3  习题及解答	323
第12章  动力学普遍方程和第二类拉格朗日方程	338
12.1  内容提要	338
12.1.1  动力学普遍方程（达朗贝尔-拉格朗日原理）	338
12.1.2  第二类拉格朗日方程	338
12.1.3  有势（保守）系统第二类拉格朗日方程的首次积分	339
12.2  思考题及解答	340
12.3  习题及解答	344
附录A  自测题	358
附录B  自测题参考答案	366
参考文献	368

前    言
    理论力学是一门理论性、系统性和灵活性都很强的技术基础课，是力学类、航空类、航天类、机械类、材料类、能源类、动力类、土建类、船舶类、水利类等专业的必修课。大多数授课教师认为这门课不容易讲透，要使学生全面掌握解题方法就更难。很多学生对这门课有一种共同的感觉，那就是“听懂容易，做题难，而且很容易做错”，有的甚至于对考试产生了畏难情绪。为了帮助读者更好地学习理论力学，我们在总结自己丰富的教学经验和对课程多年的研究成果的基础上，精心编写了这本《理论力学学习指导与题解》，相信能够对学生的课程学习及考研提供有力帮助，希望对青年教师的备课也有参考价值。
    本书与全国优秀教师、第三届北京市高等学校教学名师奖获得者水小平教授编著的普通高等教育“十一五”国家级规划教材和北京高等教育精品教材——《理论力学教程》（电子工业出版社）相配套，并按照主教材的体系结构顺序编写。“内容提要”对本章知识进行了系统梳理，以提纲挈领的形式列出该章的基本概念、基本原理和基本公式及相关的物理意义，尽可能采用表格对教学内容进行归纳和提炼，使读者容易发现知识的内在联系和发展变化，系统地掌握本章的知识体系和主要内容；在相关知识的后面，对重点进行了强调，对难点进行了剖析，给出了学习和解题时应注意的事项，并在某些阐述方面比主教材还有所提高，以方便读者更好复习和深入理解。“思考题及解答”精选了主教材中概念性较强和具有启发性的思考题，并给予了详细解答，以帮助读者掌握容易混淆或易于错误理解的概念，并将重要概念的理解引向深入。“习题及解答”精选了主教材中比较典型或综合性较强的习题，并给予了详细解答，使读者领会正确的解题思路、基本的分析方法、规范化的解题步骤和灵活的计算技巧，将概念分析和问题求解有机结合，大多数题目还给出了一题多解，以增强学生分析问题的能力、灵活运用知识的能力和发散思维的能力；在所有选解习题的后面都附有“解析”，有的特别点明解题的关键，有的详细点出学生在解题中容易混淆的概念或容易忽略的问题，有的明确指出初学者常犯的错误及其根源，有的对相关问题展开了进一步的分析与讨论，让读者加深、加宽对问题本质的理解，以启迪读者的思维，进一步开阔视野，达到深入理解课程内容和有效提高解题能力的目的，起到触类旁通、举一反三的作用。另外，还附有6套自测题（均选自北京理工大学历届理论力学课程期末考试题，所有考试题均是课程组教师自编题目），以便读者自行检验和总结对理论力学知识的掌握情况。
    本书的“内容提要”部分由水小平教授精心编写，白若阳副教授参与了部分工作；“思考题及解答”和“习题及解答”部分先由白若阳副教授认真编写，水小平教授再进行细致修改并做了进一步的完善；刘海燕副教授仔细校核了全书内容和所有思考题和习题的解答。工程力学课程组的韩斌、廖力、秦晓桐、张强、李海龙、赵希淑等老师在本书的编写过程中也参与了部分工作。
    本书在编写过程中得到北京理工大学各级领导的关心和支持，也得到了宇航学院力学系许多教师，尤其是工程力学课程组全体教师的鼓励和帮助。首届高等学校国家级教学名师奖获得者梅凤翔教授对书稿进行了详细审阅，并提出了许多宝贵意见。电子工业出版社对本书的出版提供了热情帮助和大力支持。在此，作者一并表示诚挚的感谢。
    由于作者的水平有限，书中疏漏、欠妥和有误之处在所难免，恳请读者批评指正。

                                                  白若阳  水小平  刘海燕    
                                                            2013年12月

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