具体描述
本书是全国电力高等职业教育规划教材。全书共分三篇十八章。第一篇为静力学部分；第二篇为运动学和动力学；第三篇为材料力学。本书是根据高等职业学校对力学教学的要求，并结合当前实际情况，以较浅显的推导来说明抽象的理论，突出实验与实践教学，使初学者易于掌握。编写时注重了知识体系的完整性和实用性，增加了基础训练习题与思考题。教师而可针对不同专业的需要，选择书中的教学内容。
本教材也可用于高职院校工科的各专业，也可作为成人教育和函授的教材。
宏观世界的几何与动力：一部关于物质世界基本规律的探索之旅 书名： 宏观世界的几何与动力 作者： （此处为虚构的资深学者名称，例如：王鸿飞、张远山等） 出版社： 恒远科学出版社 页数： 约850页 开本： 16开 定价： 168.00 元 --- 导言：探寻万物运动的底层逻辑 自古以来，人类对自然界的好奇心从未停歇，我们渴望理解行星的轨迹、河流的奔腾、乃至支撑我们站立的大地为何如此稳固。我们所感知的一切宏观物质的运动与平衡，都遵循着一套精妙而统一的物理学框架。本书《宏观世界的几何与动力》正是致力于系统梳理和深入剖析这套框架的基石——描述物体在力的作用下如何保持静止（平衡）和如何发生运动（动力学）的科学理论。 本书并非对某一特定工程应用领域的细枝末节的罗列，而是旨在建立一个坚实的、可迁移的理论基础。它超越了初级物理的经验描述，深入到理论体系的构建层面，帮助读者真正掌握描述物理实在的“语言”。我们将以严谨的数学工具为支撑，辅以丰富的、源自不同物理情景的实例，引导读者从“观察者”转变为“预测者”。 第一篇：静力学的基石——力的平衡与结构稳定性（约300页） 本篇聚焦于静力学，即研究物体在力的作用下处于平衡状态的条件。平衡不仅仅是静止不动，它更代表着宏观结构在外部荷载下的稳定存在。 第一章：力的本构与空间表征。 我们从力的基本概念入手，定义力的大小、方向和作用线。重点在于如何用矢量代数精确地描述三维空间中的力系。本章详细阐述了自由体图的绘制原则，这是后续所有分析的起点。没有精确的受力分析，后续的计算无从谈起。 第二章：力矩与转动平衡。 力的作用往往伴随着转动效应。本章深入讲解力矩的概念，包括平面力矩和空间力矩（扭矩），并详细讨论了平衡的第二个条件——合力矩为零。我们将探讨复杂结构（如桁架、框架）的平衡条件，引入约束反力的概念，区分固定端、铰接端和滚动支座的力学特性。 第三章：平面与空间桁架分析。 桁架作为工程中最常见的基本结构单元，其分析是静力学的核心应用。本章系统介绍结点法和截面法，并对两种方法的适用性、优缺点进行对比。对于空间桁架，本书将展示如何利用矩阵方法处理超静定和欠定体系中的特例分析。 第四章：摩擦力与接触问题。 真实世界中的相互作用总伴随着摩擦。本章详尽分析静摩擦、动摩擦的本质，并引入了临界角和效率系数。此外，我们探讨了楔块、螺旋机构中的摩擦应用，以及物体在曲面上接触时力的分布规律，为分析复杂机械传动奠定基础。 第五章：虚功原理与柔性体系分析。 虚功原理是连接静力学和后续动力学理论的桥梁。本章从能量视角出发，阐述了虚位移的概念，并推导出保守系统中的虚功原理。随后，我们将此原理应用于柔性链杆机构和简单的弹性体的平衡分析，展示其在简化复杂受力分析中的强大威力。 第二篇：运动学的描述——空间位移与速度的几何（约250页） 第二篇转向运动学，这是动力学的先导，关注物体运动的几何描述，而不涉及引起运动的原因——力。运动学的核心在于精确描述位置、速度和加速度随时间的变化关系。 第六章：刚体的运动学基础。 本章定义了刚体运动的自由度，并将其分解为移动和转动。重点讨论了平面运动，包括瞬心法在分析复杂连杆机构速度传递中的应用。对于空间运动，本书引入了欧拉角和四元数的概念，为后续刚体空间姿态描述打下数学基础，避免了欧拉角固有的“死锁”问题。 第七章：相对运动分析。 在工程实践中，很少有物体是绝对静止的。本章的核心是相对运动的分析，特别是对于具有旋转或平移的参考系。我们将推导速度和加速度的合成定理，并详细解析科氏加速度（Coriolis Acceleration）的物理意义及其在往复机构分析中的关键作用。 第八章：曲线运动的加速度分析。 速度的瞬时变化是加速度。本章结合微积分，系统分析了曲线运动（如抛物线、圆周运动）的加速度分解，即正切加速度和法向加速度（向心加速度）。本书将通过对圆盘绕固定轴旋转的深入分析，确立角加速度与线加速度之间的精确关系。 第三篇：动力学的核心——力与运动的耦合（约300页） 本篇是全书的重心，将前两篇的理论融会贯通，探讨力如何决定物体的运动轨迹，以及运动如何反过来影响系统受力。 第九章：牛顿-欧拉定律的严格应用。 本章从牛顿第二定律的矢量形式出发，建立线运动方程和转动定律（欧拉方程）。本书严格区分了质心运动和绕任意点转动的关系，特别是对非惯性系下的动力学分析，引入了惯性力的概念（如离心惯性力）。 第十章：功、能与动量定理。 动力学分析的另一重要工具是基于积分形式的定理。本章详细阐述动能定理（功-能关系）在计算变加速运动中的优势，以及动量定理在处理瞬时冲击和冲量问题中的高效性。本书将特别关注保守力和非保守力的功的计算。 第十一章：拉格朗日力学导论。 为了处理复杂约束下的系统，本书引入了分析力学的高级方法。本章介绍广义坐标的概念，并基于达朗贝尔原理推导出拉格朗日方程。这一章旨在展示如何将复杂的约束力从运动方程中“消除”，从而简化复杂系统的动力学建模。 第十二章：振动分析的初步——单自由度系统。 宏观结构和机械装置不可避免地会发生振动。本章以最简单的模型——单自由度无阻尼自由振动开始，推导出特征方程，并确定系统的固有频率。随后，引入粘性阻尼和外部激励，分析有阻尼和受迫振动的响应，为理解系统稳定性提供初步的工具。 结语：理论的延伸与未来视野 《宏观世界的几何与动力》旨在为读者构建一座坚实的理论桥梁。我们相信，对基本原理的深刻理解，远比记住无数的公式更为重要。掌握了静力学的平衡哲学、运动学的精确描述、以及动力学的力-运动耦合关系，读者将能够独立应对从静力荷载分析到复杂动态响应预测的各类工程挑战。 本书内容侧重于对基本物理定律的严格推导与应用，而不涉及具体材料的本构关系（如弹性模量、泊松比等）、材料力学中的应力应变概念、流体力学中流体的粘滞性或边界层理论、热力学中的能量转换效率计算，以及专门针对电子、光学、电磁场等微观或特定场域的动力学分析。本书的视野聚焦于宏观、低速、有质量的刚体或理想化连续体在经典力学范畴内的运动与平衡规律。 推荐读者： 航空航天、土木工程、机械工程、车辆工程等理工科专业高年级本科生、研究生，以及需要温习或深入理解经典力学理论基础的工程技术人员。
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