为适应新世纪科学技术的发展和教学变革的须要,编者在近几年取得的教学变革成果的基础上,结合诸位同仁多年教学的实践经验,参照最新的《理论热学课程教学基本要求》,编撰了本教材。编者一方面考虑到中学生的入学水平逐年提升及前期课程扎实的理论基础;另一方面兼具在我国高等教育的发展与变革中,中学的数目与类型增多,对课程提出了不同层次的要求;同时结合理论热学课程的学时不断压缩的实际情况,本着“提高起点,减少重心”的原则,对原有精典内容进行了变革,在课程内容的抉择和构造形式上,具有针对性、应用性和综合性。编者积极引入面向21世纪的新内容,并在一定程度上清除了学院数学中热学部份与理论热学之间的重叠内容。在不增加基本要求的前提下,对课程体系进行了较大幅度的变革与创新,把教材由传统的三篇改为运动学、动力学两篇,静力学内容放到动力学相应的章节中讲授。此前,按这些体系变革的教材编者已使用多届,取得了良好的教学疗效,显著节约了学时,提升了教学效率,得到了各院校诸多师生的认同。本教材第1篇为运动学部份。该篇分为四章,其主要内容为:点的运动学、刚体的简单运动、点的合成运动及质心的平面运动。
本教材以矢量语文作为工具,使理论热学基本概念的物理描述更为简约,点的速率、加速度在直角座标轴上的投影已在数学学中涉及,可作备考性讲授,重点讲授自然轴系的生成、点的加速度在自然轴上的投影;以矢量表示角速率、角加速度,以矢量积表示定轴转动质心上任一点的速率、加速度;用矢量直接推论动系为转动时点的加速度合成定律,与从传统教材静力学导出相比,其实提升了起点。让中学生一开始就涉及高等物理中的微积分知识,容易造成她们的兴趣和学习的主动性,为学好后续内容奠定了基础。考虑到矢量运算的重要性,编者在附表中新增“矢量剖析”一节,表述了矢量的概念和基本运算,可供对矢量剖析知识薄弱的读者选学。其次,运动学研究物体运动的几何性质,而不考虑物体运动的缘由,因而将静力学问题放在其后的动力学中讲授,对运动学的讲授没有任何影响。第2篇为动力学部份。该篇分为九章,其主要内容为:质心动力学的基本概念、力系的简化与平衡、质点动力学、动量定律、动量矩定律、动能定律、达朗贝尔原理、虚位移原理及动力学普遍多项式和机械震动基础。静力学问题本来就是动力学问题的一个特例,它的剖析方式(如力的投影、合成、分解及平衡)也是动力学剖析的基础物理系理论力学,将原静力学问题回归到动力学中,并作为其基础表述,使此部份知识更容易融会贯通、易教易学。
静力学内容在动力学中是这样处理的:力、力偶的概念和性质、力的投影与分解、约束和约束力、受力剖析等,作为动力Ⅲ学基本概念置于第5章中讲授。力系的简化与平衡在第6章讲授,为加强基本概念物理系理论力学,让中学生对问题有一个全局的认识,编者采取了从特殊到通常再到特殊的方式引入基本概念。首先介绍了空间汇交力系和形心系的简化与平衡这一特殊问题,而后引入的空间任意力系的简化结果即为前两个问题的简化,其平衡等式也为前两个问题平衡多项式的综合。对特殊情形下的力系,如平面任意力系、平行力系等,可依据其限制条件便捷地得出相应的平衡多项式。本章还讨论了系统的平衡、摩擦平衡及重心问题。第7章至第10章分别对质点动力学、动量定律、动量矩定律和动能定律进行了讨论。上述内容应作为中低学时所应涉及的主要内容。第11章至第13章介绍了达朗贝尔原理、虚位移原理及动力学普遍多项式和机械震动基础,对这种较深的、提高性的内容,则捉住实质和特征做精炼的陈述。班主任可依据讲课学时把握讲授内容。本教材在每一章结尾降低了小结,小结内容分为本章基本要求、本章重点、本章难点和学习建议四个部份,目的是为了读者在学习本章的过程中,能对该章的主要内容有一个系统的认识和梳理,为按教学大纲的要求迅速把握该章知识要点提供了便捷。
每章后都附有难易不等的大量习题,读者可依据自身情况选做。本教材力求做到重点突出,条理清晰,结构紧凑,表述严谨。此前,本教材作为自编教材曾在青岛学院和国外部份院校使用多年,取得了满意的疗效。今编者对部份内容进行了调整,使之更趋向合理,对教材中的符号均按国家最新标准处理。出席本教材编撰工作的有:刘广荣(第1章至第4章)、冯维明(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、附录D)。书中插图全部由冯维明勾画。总体框架、前言和全书的统稿由冯维明负责。四川学院工程热学系部份班主任对本书的构思、编辑提出了宝贵的意见,本教材作为市级和校级教学变革项目的一部份得到了相关部门的支持与捐助,编者在此谨表深深的歉意。因为编者水平有限,欠妥之处在所难免,请求同行及读者见谅。编者2018年于四川学院Ⅳ