為適應新世紀科學技術的發展和教學變革的須要,編者在近幾年取得的教學變革成果的基礎上,結合諸位同仁多年教學的實踐經驗,參照最新的《理論熱學課程教學基本要求》,編撰了本教材。編者一方面考慮到中學生的入學水平逐年提升及前期課程扎實的理論基礎;另一方面兼具在我國高等教育的發展與變革中,中學的數目與類型增多,對課程提出了不同層次的要求;同時結合理論熱學課程的學時不斷壓縮的實際情況,本著“提高起點,減少重心”的原則,對原有精典內容進行了變革,在課程內容的抉擇和構造形式上,具有針對性、應用性和綜合性。編者積極引入面向21世紀的新內容,并在一定程度上清除了學院數學中熱學部份與理論熱學之間的重疊內容。在不增加基本要求的前提下,對課程體系進行了較大幅度的變革與創新,把教材由傳統的三篇改為運動學、動力學兩篇,靜力學內容放到動力學相應的章節中講授。此前,按這些體系變革的教材編者已使用多屆,取得了良好的教學療效,顯著節約了學時,提升了教學效率,得到了各院校諸多師生的認同。本教材第1篇為運動學部份。該篇分為四章,其主要內容為:點的運動學、剛體的簡單運動、點的合成運動及質心的平面運動。
本教材以矢量語文作為工具,使理論熱學基本概念的物理描述更為簡約,點的速率、加速度在直角座標軸上的投影已在數學學中涉及,可作備考性講授,重點講授自然軸系的生成、點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動質心上任一點的速率、加速度;用矢量直接推論動系為轉動時點的加速度合成定律,與從傳統教材靜力學導出相比,其實提升了起點。讓中學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習的主動性,為學好后續內容奠定了基礎。考慮到矢量運算的重要性,編者在附表中新增“矢量剖析”一節,表述了矢量的概念和基本運算,可供對矢量剖析知識薄弱的讀者選學。其次,運動學研究物體運動的幾何性質,而不考慮物體運動的緣由,因而將靜力學問題放在其后的動力學中講授,對運動學的講授沒有任何影響。第2篇為動力學部份。該篇分為九章,其主要內容為:質心動力學的基本概念、力系的簡化與平衡、質點動力學、動量定律、動量矩定律、動能定律、達朗貝爾原理、虛位移原理及動力學普遍多項式和機械震動基礎。靜力學問題本來就是動力學問題的一個特例,它的剖析方式(如力的投影、合成、分解及平衡)也是動力學剖析的基礎物理系理論力學,將原靜力學問題回歸到動力學中,并作為其基礎表述,使此部份知識更容易融會貫通、易教易學。
靜力學內容在動力學中是這樣處理的:力、力偶的概念和性質、力的投影與分解、約束和約束力、受力剖析等,作為動力Ⅲ學基本概念置于第5章中講授。力系的簡化與平衡在第6章講授,為加強基本概念物理系理論力學,讓中學生對問題有一個全局的認識,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,可依據其限制條件便捷地得出相應的平衡多項式。本章還討論了系統的平衡、摩擦平衡及重心問題。第7章至第10章分別對質點動力學、動量定律、動量矩定律和動能定律進行了討論。上述內容應作為中低學時所應涉及的主要內容。第11章至第13章介紹了達朗貝爾原理、虛位移原理及動力學普遍多項式和機械震動基礎,對這種較深的、提高性的內容,則捉住實質和特征做精煉的陳述。班主任可依據講課學時把握講授內容。本教材在每一章結尾降低了小結,小結內容分為本章基本要求、本章重點、本章難點和學習建議四個部份,目的是為了讀者在學習本章的過程中,能對該章的主要內容有一個系統的認識和梳理,為按教學大綱的要求迅速把握該章知識要點提供了便捷。
每章后都附有難易不等的大量習題,讀者可依據自身情況選做。本教材力求做到重點突出,條理清晰,結構緊湊,表述嚴謹。此前,本教材作為自編教材曾在青島學院和國外部份院校使用多年,取得了滿意的療效。今編者對部份內容進行了調整,使之更趨向合理,對教材中的符號均按國家最新標準處理。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、前言和全書的統稿由馮維明負責。四川學院工程熱學系部份班主任對本書的構思、編輯提出了寶貴的意見,本教材作為市級和校級教學變革項目的一部份得到了相關部門的支持與捐助,編者在此謹表深深的歉意。因為編者水平有限,欠妥之處在所難免,請求同行及讀者見諒。編者2018年于四川學院Ⅳ