為適應(yīng)新世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)變革的須要,編者在近幾年取得的教學(xué)變革成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合諸位同仁多年教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),參照最新的《理論熱學(xué)課程教學(xué)基本要求》,編撰了本教材。編者一方面考慮到中學(xué)生的入學(xué)水平逐年提升及前期課程扎實(shí)的理論基礎(chǔ);另一方面兼具在我國高等教育的發(fā)展與變革中,中學(xué)的數(shù)目與類型增多,對課程提出了不同層次的要求;同時(shí)結(jié)合理論熱學(xué)課程的學(xué)時(shí)不斷壓縮的實(shí)際情況,本著“提高起點(diǎn),減少重心”的原則,對原有精典內(nèi)容進(jìn)行了變革,在課程內(nèi)容的抉擇和構(gòu)造形式上,具有針對性、應(yīng)用性和綜合性。編者積極引入面向21世紀(jì)的新內(nèi)容,并在一定程度上清除了學(xué)院數(shù)學(xué)中熱學(xué)部份與理論熱學(xué)之間的重疊內(nèi)容。在不增加基本要求的前提下,對課程體系進(jìn)行了較大幅度的變革與創(chuàng)新,把教材由傳統(tǒng)的三篇改為運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)兩篇,靜力學(xué)內(nèi)容放到動力學(xué)相應(yīng)的章節(jié)中講授。此前,按這些體系變革的教材編者已使用多屆,取得了良好的教學(xué)療效,顯著節(jié)約了學(xué)時(shí),提升了教學(xué)效率,得到了各院校諸多師生的認(rèn)同。本教材第1篇為運(yùn)動學(xué)部份。該篇分為四章,其主要內(nèi)容為:點(diǎn)的運(yùn)動學(xué)、剛體的簡單運(yùn)動、點(diǎn)的合成運(yùn)動及質(zhì)心的平面運(yùn)動。
本教材以矢量語文作為工具,使理論熱學(xué)基本概念的物理描述更為簡約,點(diǎn)的速率、加速度在直角座標(biāo)軸上的投影已在數(shù)學(xué)學(xué)中涉及,可作備考性講授,重點(diǎn)講授自然軸系的生成、點(diǎn)的加速度在自然軸上的投影;以矢量表示角速率、角加速度,以矢量積表示定軸轉(zhuǎn)動質(zhì)心上任一點(diǎn)的速率、加速度;用矢量直接推論動系為轉(zhuǎn)動時(shí)點(diǎn)的加速度合成定律,與從傳統(tǒng)教材靜力學(xué)導(dǎo)出相比,其實(shí)提升了起點(diǎn)。讓中學(xué)生一開始就涉及高等物理中的微積分知識,容易造成她們的興趣和學(xué)習(xí)的主動性,為學(xué)好后續(xù)內(nèi)容奠定了基礎(chǔ)。考慮到矢量運(yùn)算的重要性,編者在附表中新增“矢量剖析”一節(jié),表述了矢量的概念和基本運(yùn)算,可供對矢量剖析知識薄弱的讀者選學(xué)。其次,運(yùn)動學(xué)研究物體運(yùn)動的幾何性質(zhì),而不考慮物體運(yùn)動的緣由,因而將靜力學(xué)問題放在其后的動力學(xué)中講授,對運(yùn)動學(xué)的講授沒有任何影響。第2篇為動力學(xué)部份。該篇分為九章,其主要內(nèi)容為:質(zhì)心動力學(xué)的基本概念、力系的簡化與平衡、質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)、動量定律、動量矩定律、動能定律、達(dá)朗貝爾原理、虛位移原理及動力學(xué)普遍多項(xiàng)式和機(jī)械震動基礎(chǔ)。靜力學(xué)問題本來就是動力學(xué)問題的一個特例,它的剖析方式(如力的投影、合成、分解及平衡)也是動力學(xué)剖析的基礎(chǔ)物理系理論力學(xué),將原靜力學(xué)問題回歸到動力學(xué)中,并作為其基礎(chǔ)表述,使此部份知識更容易融會貫通、易教易學(xué)。
靜力學(xué)內(nèi)容在動力學(xué)中是這樣處理的:力、力偶的概念和性質(zhì)、力的投影與分解、約束和約束力、受力剖析等,作為動力Ⅲ學(xué)基本概念置于第5章中講授。力系的簡化與平衡在第6章講授,為加強(qiáng)基本概念物理系理論力學(xué),讓中學(xué)生對問題有一個全局的認(rèn)識,編者采取了從特殊到通常再到特殊的方式引入基本概念。首先介紹了空間匯交力系和形心系的簡化與平衡這一特殊問題,而后引入的空間任意力系的簡化結(jié)果即為前兩個問題的簡化,其平衡等式也為前兩個問題平衡多項(xiàng)式的綜合。對特殊情形下的力系,如平面任意力系、平行力系等,可依據(jù)其限制條件便捷地得出相應(yīng)的平衡多項(xiàng)式。本章還討論了系統(tǒng)的平衡、摩擦平衡及重心問題。第7章至第10章分別對質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)、動量定律、動量矩定律和動能定律進(jìn)行了討論。上述內(nèi)容應(yīng)作為中低學(xué)時(shí)所應(yīng)涉及的主要內(nèi)容。第11章至第13章介紹了達(dá)朗貝爾原理、虛位移原理及動力學(xué)普遍多項(xiàng)式和機(jī)械震動基礎(chǔ),對這種較深的、提高性的內(nèi)容,則捉住實(shí)質(zhì)和特征做精煉的陳述。班主任可依據(jù)講課學(xué)時(shí)把握講授內(nèi)容。本教材在每一章結(jié)尾降低了小結(jié),小結(jié)內(nèi)容分為本章基本要求、本章重點(diǎn)、本章難點(diǎn)和學(xué)習(xí)建議四個部份,目的是為了讀者在學(xué)習(xí)本章的過程中,能對該章的主要內(nèi)容有一個系統(tǒng)的認(rèn)識和梳理,為按教學(xué)大綱的要求迅速把握該章知識要點(diǎn)提供了便捷。
每章后都附有難易不等的大量習(xí)題,讀者可依據(jù)自身情況選做。本教材力求做到重點(diǎn)突出,條理清晰,結(jié)構(gòu)緊湊,表述嚴(yán)謹(jǐn)。此前,本教材作為自編教材曾在青島學(xué)院和國外部份院校使用多年,取得了滿意的療效。今編者對部份內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整,使之更趨向合理,對教材中的符號均按國家最新標(biāo)準(zhǔn)處理。出席本教材編撰工作的有:劉廣榮(第1章至第4章)、馮維明(第5章至第7章、第12章、第13章和附表A至附表C)、李文娟(第8章至第11章、附錄D)。書中插圖全部由馮維明勾畫。總體框架、前言和全書的統(tǒng)稿由馮維明負(fù)責(zé)。四川學(xué)院工程熱學(xué)系部份班主任對本書的構(gòu)思、編輯提出了寶貴的意見,本教材作為市級和校級教學(xué)變革項(xiàng)目的一部份得到了相關(guān)部門的支持與捐助,編者在此謹(jǐn)表深深的歉意。因?yàn)榫幷咚接邢?欠妥之處在所難免,請求同行及讀者見諒。編者2018年于四川學(xué)院Ⅳ