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力学基本概念与公理教学课件

课程概述课程目标本课程旨在让学生掌握力学的基本概念、基本公理，并能运用这些知识解决实际问题。培养学生的科学思维和解决问题的能力，为未来的学习和工作奠定基础。学习重点课程重点包括质点、刚体、力、力系等基本概念，以及静力学公理、平衡条件、受力分析等核心内容。深入理解这些概念和理论是学好力学的关键。考核方式

力学的定义1力学研究对象力学是研究物体机械运动规律的科学。它主要研究物体在力作用下的运动状态变化，以及物体之间的相互作用。2力学的分支力学主要分为静力学、运动学和动力学三个分支。静力学研究物体在平衡状态下的受力情况，运动学研究物体的运动规律，动力学研究力与运动的关系。基本任务

力学的发展历史1古代力学古代力学主要以经验为主，缺乏系统的理论体系。代表人物有亚里士多德，他提出了一些关于运动和力的观点，但存在许多错误。2近代力学近代力学以牛顿力学为代表，建立了系统的理论体系。牛顿提出了三大运动定律，为力学的发展奠定了坚实的基础。3现代力学现代力学在牛顿力学的基础上，发展了量子力学、相对论力学等新的理论体系。这些理论体系能够更好地解释微观和高速运动物体的规律。

力学的重要性在工程中的应用力学是工程设计的基础。桥梁、建筑、机械等工程结构的设计都离不开力学的理论指导。力学可以帮助工程师分析结构的受力情况，保证结构的安全性和稳定性。在日常生活中的应用力学也与日常生活息息相关。例如，自行车的运动、汽车的行驶、物体的抛掷等都涉及到力学的知识。了解力学可以帮助我们更好地理解和解决生活中的问题。科技发展力学是许多高科技领域的基础，例如航空航天、精密仪器等。随着科技的不断发展，力学在这些领域的应用将会越来越广泛。

基本概念：质点定义质点是具有质量但忽略体积和形状的理想物体。质点是一种简化模型，可以用来描述物体的运动。应用场景当物体的大小和形状对所研究的问题影响不大时，可以将物体简化为质点。例如，研究地球绕太阳的运动时，可以将地球看作质点。简化分析简化分析过程，突出主要矛盾，忽略次要因素，便于建立模型和进行数学描述，如研究行星运动时，将行星视为质点。

基本概念：刚体定义刚体是在外力作用下，形状和大小不发生变化的理想物体。刚体是一种简化模型，可以用来描述物体的运动和变形。1与实际物体的区别实际物体在外力作用下会发生变形，但当变形很小时，可以忽略不计，将物体看作刚体。例如，研究桥梁的受力情况时，可以将桥梁看作刚体。2常见假设在力学分析中，通常假设物体是刚体，以便简化计算。这种假设在许多情况下都是合理的，但需要注意其适用范围。3

基本概念：力1力的定义力是物体之间的相互作用，是使物体发生形变或改变运动状态的原因。力是矢量，具有大小、方向和作用点三个要素。2力的表示方法力可以用矢量表示，也可以用力的图示法表示。矢量表示用带有箭头的线段表示力的大小和方向，图示法用力的作用线和作用点表示力。3力是矢量力的大小、方向和作用点都会影响力的作用效果，因此，力是矢量，矢量需要同时考虑大小和方向。

力的特性1大小力的大小是指力的大小，可以用力的单位表示，如牛顿（N）。2方向力的方向是指力作用的方向，可以用角度或坐标表示。3作用点力的作用点是指力作用的位置，作用点不同，力的作用效果也不同。

力的单位N国际单位制在国际单位制中，力的单位是牛顿（N）。1N等于使1kg物体产生1m/s2加速度的力。kgf工程单位制工程单位制也称为千克力，用kgf表示。1kgf等于9.8N。dyn厘米克秒制在厘米克秒制中，力的单位是达因（dyn）。1dyn等于使1g物体产生1cm/s2加速度的力。

力的分类接触力远程力力可以分为接触力和远程力。接触力是物体之间直接接触产生的力，如弹力、摩擦力等。远程力是物体之间不需要接触就能产生的力，如重力、电磁力等。

重力定义重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。重力的方向竖直向下，大小与物体的质量成正比。计算方法重力的大小可以用公式G=mg计算，其中m是物体的质量，g是重力加速度。在地球表面，g的近似值为9.8m/s2。实际应用重力在工程和生活中都有广泛的应用，例如，建筑物的地基设计、物体的平衡分析等都离不开重力的知识。

弹力弹力是物体发生弹性形变时产生的力。弹力的方向与形变方向相反，大小与形变程度成正比。胡克定律描述了弹力与形变的关系，弹簧常数是描述弹簧弹性的参数。

摩擦力静摩擦力静摩擦力是物体静止时，由于接触面之间的相互作用而产生的力。静摩擦力的方向与物体运动趋势方向相反，大小随外力变化而变化。动摩擦力动摩擦力是物体运动时，由于接触面之间的相互作用而产生的力。动摩擦力的方向与物体运动方向相反，大小与正压力成正比。影响因素摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、正压力的大小有关，但与接触面积的大小无关。

力的图示法1矢量表示用带有箭头的线段表