佛山大学《理论力学》2025 - 2026学年第一学期期末试卷.docx

佛山大学
《理论力学》2025 - 2026学年第一学期期末试卷
院 (系)_______ 班级 _______ 学号 _______ 姓名 _______
题号
一
二
三
四
五
总分
得分

一、填空题（每题2分，共20分）
1. 力的三要素是大小、方向和_______。
2. 平面汇交力系平衡的必要和充分条件是该力系的_______等于零。
3. 作用与反作用定律指出，两物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，且沿_______，分别作用在两个物体上。
4. 刚体绕定轴转动时，转动方程为φ=φ(t)，其角速度ω等于______角加速度α等于_______。
5. 点的运动学中，自然法下点的加速度由切向加速度和_______加速度组成，切向加速度反映速度_______的变化，法向加速度反映速度_______的变化。
6. 质点系的动量定理表明，质点系动量的增量等于作用于质点系的_______的冲量的矢量和。
7. 平面任意力系向作用面内任一点简化，一般可以得到一个力和一个力偶，这个力称为_______，这个力偶的矩称为_______。
8. 达朗贝尔原理指出，在质点运动的每一瞬时，作用于质点的主动力、约束力和_______在形式上组成平衡力系。
9. 刚体的平面运动可以分解为随基点的_______和绕基点的_______。
10. 动能定理表明，质点系动能的变化等于作用于质点系的_______所作的功的和。
二、单项选择题（每题2分，共20分）
1. 以下关于力的说法，正确的是（ ）
A. 力是矢量，既有大小又有方向
B. 力可以在刚体上任意移动而不改变其作用效果
C. 两个大小相等、方向相反的力一定是平衡力
D. 力的单位是焦耳
2. 平面力偶系平衡的条件是（ ）
A. 力偶系中各力偶矩的代数和等于零
B. 力偶系中各力的矢量和等于零
C. 力偶系中各力的大小之和等于零
D. 力偶系中各力的方向相同
3. 刚体作平动时，其上各点的（ ）
A. 轨迹一定相同
B 速度一定相同
C. 加速度一定相同
D. 以上都是
4. 点作曲线运动时，若切向加速度与速度方向相同，则点作（ ）
A. 加速运动
B. 减速运动
C. 匀速运动
D. 无法确定
5. 下列哪项不是质点系动量守恒的条件？（ ）
A. 作用于质点系的外力主矢恒等于零
B. 作用于质点系的内力主矢恒等于零
C. 作用于质点系的外力在某轴上投影的代数和恒等于零
D. 质点系所受外力的矢量和为零
6. 平面任意力系向其作用面内一点简化，若主矢不为零，主矩为零，则该力系可合成为（ ）
A. 一个力偶
B. 一个力
C. 一个力和一个力偶
D. 无法合成
7. 刚体绕定轴转动时，转动惯量与（ ）有关。
A. 刚体的质量
B. 刚体质量的分布
C. 转轴的位置
D. 以上都是
8. 用动静法求解动力学问题时，对作平面运动的刚体，需在其质心虚加（ ）
A. 一个力
B. 一个力偶
C. 一个力和一个力偶
D. 两个力偶
9. 刚体作平面运动时，其速度瞬心（ ）
A. 一定存在且唯一
B. 一定存在但不唯一
C. 不一定存在
D. 以上都不对
10. 以下关于功的说法，错误的是（ ）
A. 功是标量
B. 力在位移方向上的投影与位移大小的乘积等于该力所做的功
C. 合力的功等于各分力的功的代数和
D. 摩擦力做的功一定为负
三、名词解释题（每题5分，共20分）
1. 约束反力：约束反力是指约束物体对被约束物体运动的限制作用而产生的力 。约束反力的方向总是与约束所能阻止的物体的运动或运动趋势的方向相反，其大小通常需要根据物体的受力平衡条件或运动状态通过计算确定 。例如，光滑面约束的约束反力沿接触面公法线方向指向被约束物体，柔索约束的约束反力沿柔索背离被约束物体 。
2. 力的平移定理：力的平移定理是指作用在刚体上的力F，可以平行移动到刚体内任意一点O，但必须同时附加一个力偶，其力偶矩等于原力F对新作用点O的矩 。该定理是平面任意力系向一点简化的理论依据，通过力的平移，可以将复杂的力系问题转化为更便于分析和计算的形式 。
3. 牵连速度：在点的合成运动中，牵连速度是指在某瞬时，动系上与动点重合的点（牵连点）的速度 。它是由于动系的运动而使动点具有的速度，其大小和方向与动系的运动形式和运动状态有关 。例如，当动系作平动时，牵连速度等于动系的平动速度；当动系作转动时，牵连速度的大小和方向需要根据转动的角速度和牵连点的位置来确定 。
4. 机械运动：机械运动是指物体在空间的位置随时间的变化 。它是物质运动的最基本形式之一，包括平动、转动、振动等多种形式 。理论力学主要研究物体机械运动的基本规律和力系的平衡条件，通过对机械运动的分析，可以解决工程实际中的动力学和静力学问题 。
四、简答题（每题10分共20分）
1. 简述静力学公理体系，并说明其在静力学分析中的重要性。
静力学公理体系由四个公理组成。公理一为二力平衡公理，作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上 。该公理揭示了作用于刚体上的最简单的力系平衡时所必须满足的条件，是力系平衡分析的基础 。（2分）
公理二是加减平衡力系公理，在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用 。此公理为力系的等效变换提供了依据，通过在力系中加减平衡力系，可以将复杂力系简化为更便于分析的形式 。（2分）
公理三为力的平行四边形法则，作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定 。它是力系合成与分解的基本法则，通过平行四边形法则，可以将多个力合成为一个合力，或者将一个力分解为多个分力 。（2分）
公理四是作用与反作用定律，两物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，且沿同一直线，分别作用在两个物体上 。该定律揭示了物体间相互作用力的关系，是分析物体受力时必须遵循的基本规律，在研究多个物体组成的系统时尤为重要 。（2分）
静力学公理体系是静力学分析的基础和出发点，它们相互关联、相互补充，为建立静力学的各种定理、公式和方法提供了理论依据 。通过运用这些公理，可以对各种力系进行分析、简化和求解，解决工程实际中的静力学问题，如结构的受力分析、物体的平衡计算等 。（2分）
2. 阐述动能定理的内容及其在动力学问题中的应用。
动能定理的内容为：质点系动能的变化等于作用于质点系的力所作的功的和 。对于质点，其动能定理表达式为T2-T1=W12，其中T1、T2分别为质点在初始和末了位置的动能，W12为作用于质点的力在质点从初始位置到末了位置过程中所作的功；对于质点系，动能定理表达式为T2-T1=∑W12，∑W12表示作用于质点系的所有力所作功的代数和 。（4分）
在动力学问题中，动能定理具有广泛的应用。首先，它可以用于求解物体的速度和加速度 。通过分析物体的受力情况，计算各力所作的功，结合动能定理可以建立速度或加速度与其他物理量之间的关系，进而求解未知量 。例如，在研究物体在斜面上的滑动问题时，利用动能定理可以方便地求出物体到达斜面底端时的速度 。（3分）
其次，动能定理可以用于分析系统的能量转化和守恒问题 。通过计算系统动能的变化和各力所作的功，可以了解系统中能量的传递和转化过程，判断系统是否满足能量守恒定律 。在机械系统的动力学分析中，动能定理有助于分析各个部件之间的能量关系，优化系统的设计 。（3分）
五、计算题（共20分）
1. （10分）如图所示，平面桁架，已知F=10kN，a=2m，求杆1、2、3的内力。
（此处应插入平面桁架的示意图，可根据实际情况绘制或描述图形：一个简单的三角形桁架结构，顶点受竖直向下的力F，三角形的底边长为2a，左右两斜边中点分别连接一根竖向杆件，分别为杆1和杆3，三角形底边中点连接一根竖向杆件为杆2 ）
2. （10分）质量为m的物块，在水平力F的作用下，沿倾角为θ的斜面向上运动，物块与斜面间的摩擦因数为μ。已知物块初速度为v0，求物块向上运动的距离s时的速度v。
拓展知识： 佛山科学技术学院简介
佛山科学技术学院（原佛山大学）坐落于广东省佛山市，是广东省高水平大学重点学科建设高校、硕士学位授予单位，也是一所具有鲜明地方特色和深厚办学底蕴的应用型综合大学。学校秉承 “明德博学、自强有为 的校训，立足佛山、服务广东、面向全国，以工、理为重点，多学科协调发展，致力于培养具有创新精神、实践能力和国际视野的高素质应用型人才，在推动区域产业升级、科技创新和社会发展中发挥着重要作用。
历史沿革：砥砺奋进，融合发展
佛山科学技术学院的办学历史可追溯至 1958 年创办的佛山师范专科学校和佛山医学专科学校，以及 1984 年创办的佛山大学，不同的办学源头在各自领域为地方发展培育专业人才。佛山师范专科学校专注师范教育，为佛山地区基础教育输送大量师资；佛山医学专科学校致力于医学人才培养，提升地方医疗卫生水平；佛山大学则以工科专业为主，契合佛山制造业发展需求。
1995 年，佛山大学和佛山农牧高等专科学校合并组建佛山科学技术学院，开启多学科融合发展新篇章，学科专业领域进一步拓展，涵盖工学、农学、理学等多个学科门类。2005 年，原佛山职工医学院（创办于 1924 年）和佛山教育学院（创办于 1960 年）并入，学校整合资源，优化专业布局，在医学教育和教师教育方面的实力显著增强，形成了以工、理为重点，农、医、教育等多学科协调发展的格局，办学规模和综合实力不断提升。
在发展历程中，学校持续深化教育教学改革，加强学科建设和师资队伍培养，积极推进产学研合作，与佛山地方产业紧密结合，逐步发展成为一所特色鲜明的应用型综合大学。2013 年，学校被国务院学位委员会批准为硕士学位授予单位，2015 年入选广东省高水平理工科大学建设高校，在学科建设、科研创新和人才培养等方面取得一系列重大突破，为区域经济社会发展作出重要贡献 。
学科建设：理工引领，多元协同
学校学科门类丰富，涵盖工学、理学、农学、医学、管理学、教育学、文学、经济学、艺术学等九大学科门类，现有 16 个二级学院，68 个本科专业，构建起以工、理为主，多学科相互支撑、协同发展的学科专业体系。其中，机械工程、兽医学、土木工程、控制科学与工程等学科是学校的优势学科。
机械工程学科聚焦智能制造、先进制造技术等领域，建有省级重点实验室和工程技术研究中心，在机器人技术、数控加工等方向开展深入研究，研发成果广泛应用于佛山及周边地区的制造业企业，助力产业智能化升级；兽医学学科在动物疫病防控、动物营养与饲料科学等方面特色鲜明，为广东省畜禽养殖产业健康发展提供技术支持和人才保障；土木工程学科围绕建筑工业化、绿色建筑等方向，开展理论研究与实践应用，与地方建筑企业合作推进科研成果转化，服务城市建设；控制科学与工程学科紧跟自动化、智能控制前沿技术，在工业自动化系统设计、智能检测技术等领域成果显著，为工业企业智能化改造提供解决方案。
此外，学校积极发展医学、教育等学科，临床医学专业注重培养学生临床实践能力，与多家三甲医院合作共建临床教学基地；学前教育专业立足地方基础教育需求，培养高素质幼儿教师。目前，学校拥有 5 个广东省重点学科，3 个学科进入 ESI 全球排名前 1%，12 个专业入选国家级一流本科专业建设点，23 个专业入选省级一流本科专业建设点，学科建设和专业发展成效显著。
师资力量：精英汇聚，德技双馨
佛山科学技术学院拥有一支结构合理、素质优良、富有创新活力的师资队伍。截至目前，学校有教职工 2000 余人，其中正高职称教师 300 余人，副高职称教师 600 余人，博士学位教师占比超过 60%。师资队伍中汇聚了包括欧洲科学院院士、国家杰出青年科学基金获得者、国家优秀青年科学基金获得者、百千万人才工程国家级人选等在内的高层次人才，以及一批广东省教学名师、珠江学者。
这些教师不仅在教学一线严谨治学注重将学科前沿知识和实践案例融入课堂教学，通过项目式教学、案例教学等多样化教学手段，激发学生的学习兴趣和创新思维，还在科研领域成果丰硕。他们主持国家自然科学基金、国家社会科学基金等国家级科研项目，在《Nature》《Science》等国际顶级学术期刊发表高水平论文，在智能制造、生物医药、农业科技等领域取得众多突破性科研成果。
学校高度重视 “双师型” 教师队伍建设，积极聘请行业企业专家、技术骨干担任兼职教师，参与课程教学和实践指导，为学生带来丰富的行业经验和最新技术动态。同时，通过实施 “高层次人才引育计划”“青年教师成长计划” 等，加大人才引进和培养力度，鼓励教师开展产学研合作和学术交流不断提升师资队伍整体水平，为学校高质量发展提供坚实的人才保障。
人才培养：产教融合，知行合一
在人才培养方面，学校坚持 “以学生为中心，以产出为导向”，深化产教融合、校企合作，构建了 “通识教育 + 专业教育 + 实践教育 + 创新创业教育” 四位一体的人才培养体系，致力于培养适应产业发展需求的高素质应用型人才。
学校与美的、碧桂园、海天味业等 800 余家企业建立了紧密合作关系，共建产业学院、联合实验室、校外实践教学基地，共同制定人才培养方案、开发课程资源、开展教学实践。例如，与美的集团共建 “美的智能制造产业学院”，引入企业课程体系和实践项目，联合培养智能制造领域专业人才；与海天味业合作开展食品科学与工程专业人才培养，学生参与企业产品研发和生产实践，毕业后可快速适应工作岗位。
学校高度重视实践教学，实践教学学分占总学分比例超过 40%，建有多个国家级和省级实验教学示范中心，如工程训练中心、生命科学实验教学中心等，配备先进的实验实训设备，为学生提供充足的实践场所。同时，学校积极推进创新创业教育，设立创新创业学院，开设创新创业课程，举办创新创业大赛，建设大学生创新创业孵化园，构建了完善的创新创业教育生态系统。近年来，学生在全国大学生机械创新设计大赛、中国国际 “互联网 +” 大学生创新创业大赛等赛事中屡获佳绩，近三年累计获得国家级奖项 200 余项、省级奖项 800 余项学校培养的毕业生以扎实的专业知识、较强的实践能力和创新精神，深受用人单位青睐，初次就业率连续多年保持在 98% 以上，众多毕业生在粤港澳大湾区的制造业、医疗卫生、教育等行业成为业务骨干和创新人才，为区域经济社会发展注入强劲动力。
科研实力：立足地方，服务产业
学校科研紧密围绕区域产业发展需求，在智能制造、生物医药、现代农业、环境科学等领域开展科研攻关，取得了一系列重大成果。学校建有 1 个省部共建协同创新中心、1 个国家级国际科技合作基地、12 个省级重点实验室等多个省级以上科研平台，与企业共建产学研合作基地 200 余个。
在智能制造领域，开展工业机器人关键技术研发、智能装备系统集成等研究，多项技术成果已在企业实现转化应用；在生物医药领域，专注于新药研发、疾病诊疗新技术研究，部分成果处于国内领先水平；在现代农业领域，围绕畜禽健康养殖、农产品深加工等方向，研发新技术、新产品，推动农业产业升级；在环境科学领域，针对珠三角地区环境污染治理需求，开展大气污染防控、水污染治理等研究，为区域生态环境改善提供有力支撑。
学校承担了大量国家级和省部级科研项目，科研成果荣获多项国家和省级奖励，在国内外权威学术期刊发表高水平论文数量持续增长，专利申请与授权量位居广东省高校前列。学校积极推进科研成果转化，与企业开展技术合作，成立技术转移中心，加速科技成果向现实生产力转化，为佛山产业升级和经济高质量发展提供了强大的技术支持和智力保障。
校园文化：传承创新，特色彰显
“明德博学、自强有为” 的校训激励着一代又一代佛科院学子砥砺前行。学校注重校园文化建设，营造积极向上、开放包容的校园文化氛围。以 “科技文化节” 为代表的系列活动，如科技创新竞赛、学术讲座、科技成果展示等，激发学生的创新思维和科研兴趣；“校园文化艺术节” 通过文艺演出、艺术作品展览、文化创意比赛等活动，丰富学生课余生活，提升学生艺术修养和文化品位；“志愿服务文化节” 鼓励学生积极参与社会实践和志愿服务活动，培养学生社会责任感和奉献精神。
学校积极推进文化传承创新，建设校史馆、岭南文化研究院等特色文化场馆和机构，深入挖掘和弘扬岭南文化内涵；同时，高度重视校园环境建设，校园环境优美，现代化教学设施与岭南建筑风格景观相得益彰，为师生提供良好的学习、工作和生活环境。此外，学校积极开展国际交流与合作，与美国、英国、德国、澳大利亚等多个国家和地区的高校建立合作关系，开展学生交换、教师互访、联合培养、学术交流等项目，不断提升学校的国际化办学水平和国际影响力，在国际高等教育交流与合作中发挥积极作用。