緒論

理論力學是一門理論性較強的技術基礎課，隨著科學技術的發展，工程專業中許多課程均以理論力學為基礎。本課程的理論和方法對于解決現代工程問題具有重要意義。

一、理論力學的研究對象與內容

理論力學是研究物體機械運動一般規律的學科。

理論力學研究的對象是剛體，研究內容是剛體的受力與機械運動的關系的一般規律。

機械運動是指物體在空間的位置隨時間的變化。機械運動是生活和生產實際中最常見的一種運動。平衡是機械運動的特例。在客觀世界中存在各種各樣的物質運動，如熱、光和電磁等物理現象，化合和分解等化學變化，以及人的思維活動等。在物質的各種運動形式中，機械運動是最簡單的一種。

本課程研究的對象是速度遠小于光速的宏觀物體的機械運動，它以伽利略和牛頓的基本定律為基礎，屬于古典力學的范疇。當研究運動速度接近于光速的物質運動時，必須用相對論和量子力學的方法。宏觀物體遠小于光速的運動是日常生活和一般工程中常見的，因此，古典力學有廣泛的應用。理論力學所研究的就是這種運動中的一般、普遍的規律，是各門力學分支的基礎。

本課程的內容包括以下三部分。

靜力學——主要研究物體平衡時作用力應滿足的條件；物體受力的分析方法和力系的簡化方法等。

運動學——從幾何的角度研究物體運動的描述方法，如運動的軌跡、速度和加速度等，而不涉及引起物體運動的物理原因。

動力學——研究物體的運動與作用在物體上的力之間的關系。

二、理論力學發展的簡要回顧

力學的發展具有悠久的歷史，是科學發展史的一部分，力學的發展過程，是人類通過觀察生活和生產實踐中的各種現象，不斷認識物體機械運動的過程。

遠古時代，人們使用杠桿、斜面和滑輪進行簡單的建筑施工；制造推車用作長途運輸，制造船舶用以進行航運等。這些生產工具的制造和使用，使得人類對于機械運動有了初步的認識。但是，在很長的一段時期內，人類的認識僅僅限于經驗的積累，而未形成理論知識。

關于力學理論最早的記述，當推我國的墨翟（公元前468～前376年）。在他所著的《墨經》里，對于力和運動給出了合適的定義，并對于杠桿平衡問題進行了理論敘述。阿基米德（公元前287～前212年）在他的兩本著作里，較系統地論述了杠桿平衡學說，從而奠定了靜力學的基礎。

15世紀中葉到18世紀后半葉，是歐洲的封建社會向資本主義社會轉化時期，為了適應當時的社會與工業發展，力學與其他自然科學一樣得到了發展。如意大利人達·芬奇（1451～1519年）提出的力矩概念；芬蘭物理學家史蒂芬（1548～1620年）在進行斜面問題研究時提出了力的合成與分解定律；潘索（1777～1859年）提出了力偶的概念及有關的理論等，使得靜力學理論得到了進一步的發展。

哥白尼（1473～1548年）提出了太陽中心學說后，在科學界引起了宇宙觀的大革命。開普勒（1571～1630年）根據哥白尼的學說以及別的一些天文學家的觀測資料，得出了行星運動三大定律，成為牛頓萬有引力的基礎。伽利略觀察了落體運動并試驗了物體沿斜面的運動，從而提出了落體在真空中的運動定律，并引出了加速度的概念，奠定了動力學的基礎。他是用實驗及演繹的方法研究動力學的創始人。

力學發展的新階段是從牛頓（1642～1727年）開始的。他總結了以前無數科學家的成就，發表了著名的運動定律學說，創立了現代的經典力學。

由此可見，運動學與動力學的理論研究，可以認為是從哥白尼提出的太陽中心學說開始，由伽利略奠基，而由牛頓總結而成，并由此形成了理論力學的理論框架與體系。理論力學的發展過程，充分反映了人們不斷經過科學實驗、分析、綜合和歸納，并總結出力學中最基本規律的認識過程。

三、學習理論力學的方法

實踐，認識，再實踐，再認識，這是我們認識客觀世界的基本規律，是任何科學技術發展的正確途徑。理論力學的發展也必須遵循這一規律，具體地說，就是從實際出發，經過抽象、綜合、歸納，建立公理，再應用數學演繹和邏輯推理而得到定理和結論，形成理論體系，然后再通過實踐來驗證理論的正確性，正確的理論再被反過來用于指導人們改造世界的各種實踐活動。

學習理論力學要準確地理解基本原理和方法，還要加強應用基本原理解決工程問題的實踐練習。理論力學課程是將基本原理用于工程實際的訓練園地，對培養學生的基本素質有重要的作用。在這門課程中，同學們還要學習對工程實際問題的簡化方法和建模的原理以及求解工程實際問題的模式。工程實際問題多種多樣，進行力學分析時要抓住其特點進行必要的簡化。例如，約束是從對物體運動的限制的觀點對常見的約束進行分析和簡化。

另外，在本門課程中同學們還要接受解決工程實際問題的基本方法和模式的訓練，如物體的受力分析方法、復雜運動的分解方法和解決動力學問題的基本步驟等。這些分析方法是工程界長期使用和遵循的基本步驟，同學們要有意識地適應和掌握有關的步驟，逐漸掌握科學的思考問題和解決問題的正確方法。

理論力學中解決同一問題可以有多種不同的方法供選擇，在學習的過程中同學們要注意分析每種方法的特點，比較各種方法的異同，靈活應用所學的原理，并通過一定數量的練習，達到準確掌握、熟練應用理論力學的基本原理和方法的目的。

理論力學課程的內容還是學習“材料力學”“機械設計基礎”以及“流體力學”等很多課程的基礎，學好本門課程將為其他課程的學習和今后的研究奠定堅實的基礎。