摘 要：理論力學(xué)作為理工科的一門基礎(chǔ)課程，在理工科的學(xué)習(xí)和實踐中起著重要的指導(dǎo)作用。本文詳細考察了理論力學(xué)的不同工程實例中應(yīng)用，討論了不同的理論力學(xué)實際應(yīng)用模式，為更加深入地理解和掌握理論力學(xué)基本理論和基本方法提供了啟發(fā)，有助于建立以理論力學(xué)為基礎(chǔ)的分析與解決工程問題的能力、培養(yǎng)嚴謹?shù)倪壿嫽季S模式。

關(guān)鍵詞：理論力學(xué)；應(yīng)用；土木工程；機械工程

理論力學(xué)與電動力學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)、量子力學(xué)并稱為四大力學(xué)。理論力學(xué)是研究物體機械運動一般規(guī)律的科學(xué)，其主要研究對象為速度遠小于光速的宏觀物體的機械運動，是古典力學(xué)的一個分支，其理論基礎(chǔ)是伽利略和牛頓總結(jié)的基本定律。理論力學(xué)既是應(yīng)用性極強的基礎(chǔ)學(xué)科，又具有很強的理論性[1]。分析理論力學(xué)在實際工程中的應(yīng)用既可加深對理論力學(xué)的認識[2]，也有助于應(yīng)用理論力學(xué)指導(dǎo)工程應(yīng)用實踐[3]。

1 理論力學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)

理論力學(xué)的課程目標是在學(xué)習(xí)、理解理論力學(xué)基本概念和理論的基礎(chǔ)上，掌握理論力學(xué)景點分析方法，培養(yǎng)以理論力學(xué)為基礎(chǔ)的邏輯思維模式。具體是以理論力學(xué)的基本知識對具體工程應(yīng)用進行抽象建模，并進一步進行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)的分析探討，建立系統(tǒng)科學(xué)的工程分析和應(yīng)用思維模式。

理論力學(xué)主要可分為三大部分：（1）靜力學(xué)：所謂靜力學(xué)主要是指研究受力物體平衡狀態(tài)下的受力狀態(tài)并討論力系簡化方法等。（2）運動學(xué)：從幾何角度來研究物體的運動狀態(tài)（如運動軌跡、速度）。（3）動力學(xué)：主要研究受力物體的運動與其所受作用力之間的關(guān)系。

2 理論力學(xué)的應(yīng)用

理論力學(xué)是理論性較強的技術(shù)基礎(chǔ)課，主要通過歸納演繹已知經(jīng)驗規(guī)律出發(fā)，推理出力學(xué)各種性質(zhì)，需要嚴謹細密的邏輯推理和數(shù)理推導(dǎo)。通過將理論力學(xué)基礎(chǔ)知識和理論與應(yīng)用實踐相結(jié)合，在驗證理論力學(xué)原理的基礎(chǔ)上，可加深對理論力學(xué)的感性理解，達到實踐和理論的有機結(jié)合。

2.1 理論力學(xué)在機械工程中的應(yīng)用

機械工程中都會接觸到物體的機械運動，分析物體的運動和受力狀態(tài)就是將理論力學(xué)應(yīng)用于實踐；通過理論力學(xué)的分析計算進而對物體運動狀態(tài)和受力狀態(tài)提出改進與提升就是應(yīng)用理論力學(xué)指導(dǎo)實踐。如確定機械中各個部件的受力狀態(tài)、受力強度、穩(wěn)定性就需要利用理論力學(xué)靜力學(xué)的基本知識進行分析，進而簡化建模得出結(jié)果，并為改善機械性能提供理論支持。通過動力學(xué)、靜力學(xué)分析為可以確定機械中最佳的運行狀態(tài)，并強度、剛度和穩(wěn)定性的分析計算，為機械設(shè)計選用材料、優(yōu)化設(shè)計機械提供指導(dǎo)。運用理論力學(xué)動力學(xué)基本理論可以在分析歸納總結(jié)已有運動規(guī)律和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對不同的運動狀態(tài)加以利用，改善機械設(shè)計，如利用動載荷效應(yīng)而設(shè)計的打夯機，利用減小偏心距使運行更加平穩(wěn)而設(shè)計的飛機螺旋槳等。

機械一般長時間都處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，分析計算機械各個部分的運動狀態(tài)有助于理解機械的原理、穩(wěn)定性和壽命等參數(shù)，對于改善機械性能、延長機械使用壽命有著重要的作用。一般而言分析機械的運動意味著分析計算構(gòu)成機械的各個部件的運動及其之間的受力關(guān)系。所謂機械及其各個部件的運動分析就是根據(jù)已知運動規(guī)律，分析該機構(gòu)其它構(gòu)件上某些點的位移、軌跡、速度和加速度等參數(shù)，了解機構(gòu)運動和受力狀態(tài)的變化規(guī)律，進而簡化歸納建模得到一般規(guī)律。

2.2 理論力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

理論力學(xué)在土木工程的學(xué)習(xí)中是在材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上為土木工程專業(yè)補充提供一定的理論力學(xué)知識，訓(xùn)練抽象化建模、分析、計算習(xí)慣，培養(yǎng)嚴謹?shù)倪壿嫽季S模式，提高通過理論分析計算解決實際問題的能力。

理論力學(xué)的靜力學(xué)部分在土木工程中都有著較為實際和廣泛的應(yīng)用。通過靜力學(xué)分析計算建筑物所承受載荷的類型，并將載荷簡化，進而加深對建筑物受力狀態(tài)的理解和分析能力；通過分析實際結(jié)構(gòu)構(gòu)造、簡化實際受力、抽象化建模建構(gòu)等方式，鍛煉運用理論力學(xué)對實際工程案例進行分析建模的能力。分析房梁、屋架、橋梁等結(jié)構(gòu)的受力情況來討論對實際力系的簡化、平衡計算等，對建筑物構(gòu)件進行受力分析以及力學(xué)模型的建立歸納，達到理論與實際的結(jié)合與反饋。

以實際工程如桁架橋、廠房桁架屋頂?shù)葘嵗龑W(xué)習(xí)理解靜力學(xué)中平面簡單桁架的內(nèi)力計算，進而歸納討論桁架結(jié)構(gòu)的實際構(gòu)造以及連接方式，訓(xùn)練將實際建筑構(gòu)件簡化、抽象化為力學(xué)模型的能力，進而計算出結(jié)果并比較分析與實際建筑構(gòu)件之間的差別。通過從實際工程建模推導(dǎo)得到理想化模型、對比理想化模型結(jié)果與實際構(gòu)件差別的整個過程，鍛煉嚴謹?shù)倪壿嫽季S模式、建立對理論力學(xué)實際應(yīng)用模式的直觀認識。

3 理論力學(xué)的應(yīng)用方式

理論力學(xué)作為理論性較強的基礎(chǔ)性學(xué)科，在實際工程中的廣泛的、多樣化的應(yīng)用方式。同時理論力學(xué)作為理工科的一門通用學(xué)科，在實際工程中的應(yīng)用方式隨著應(yīng)用方向的變化出現(xiàn)顯著差異。理論力學(xué)的實際應(yīng)用方式主要有：

（1）理論力學(xué)指導(dǎo)實際工程應(yīng)用：通過分析物體的受力狀態(tài)、運動狀態(tài)等基本知識，為物體的運動或靜止設(shè)計科學(xué)合理的材料、結(jié)構(gòu)，如在土木工程中通過分析計算樓層結(jié)構(gòu)得出合理地陽臺設(shè)計方案等。

（2）實際應(yīng)用驗證理論力學(xué)基本結(jié)論：通過分析計算物體運動受力狀態(tài)，進而簡化、建模并與理論力學(xué)基本知識相驗證，訓(xùn)練簡化、建模能力，建立對理論力學(xué)的直觀認識。

（3）理論力學(xué)與實際應(yīng)用相結(jié)合并相互反饋：以理論力學(xué)分析建模計算物體的受力狀態(tài)、運動狀態(tài)并與物體實際受力狀態(tài)、運動狀態(tài)對比分析，相互評價并反饋，提高對理論力學(xué)的應(yīng)用水平和對實際物體的分析建模能力，如通過對機械構(gòu)件進行速度分析，分析速度變化規(guī)律能否滿足工作要求。

理論力學(xué)既是理論性較強的基礎(chǔ)學(xué)科，也是鍛煉解決實際工程問題的的指導(dǎo)性學(xué)科，通過分析理論力學(xué)的實際應(yīng)用既能促進對理論力學(xué)基本原理的理解與直觀認識，又能提煉工程當(dāng)中的力學(xué)原理，提升在實際應(yīng)用中簡化力系、歸納建模、加深對理論力學(xué)基本原理的理解水平的，進而達到應(yīng)用實踐和理理論力學(xué)有機結(jié)合的效果。

參考文獻：

[1]張應(yīng)遷，付磊，文華斌，李良，羅云蓉.工程案例教學(xué)在理論力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2015（20）：169-170.

[2]張速.方法論在理論力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].力學(xué)與實踐，2008（01）：91-92.

[3]張亞紅，韓省亮，劉睫，張陵.理論力學(xué)課程教學(xué)中工程哲學(xué)思維能力的培養(yǎng)與實踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2013（10）：52-54.

作者簡介：孫皆宜（1962-），女，河北唐山人，本科，唐山學(xué)院教師，教授，研究方向：物理學(xué)及應(yīng)用。