理论力学_冯维明_9787111586630

本教材是为适应新世纪科学技术的发展和教学改革的需要，按照国家教委颁布的理论力学课程教学的基本要求，吸收国内外教材的优点，结合近几年的教学实践和教学改革成果而编写的。为适应目前教学课时数大幅减少的现状，编者在不降低基本要求的前提下，对课程体系进行了较大幅度的改革与创新，把教材由传统的三篇改为运动学、动力学两篇，静力学内容作为动力学的基础和特例，放在动力学相应的章节中讲授，从而提高了起点、节省了授课学时，提高了教学效率。运动学部分共分四章，主要内容为点的运动的描述、刚体的基本运动、点的复合运动及刚体的平面运动。动力学部分为九章，主要内容为动力学的基本概念、力系的简化与平衡、质点动力学、动量定理、动量矩定理和动能定理、达朗贝尔原理和虚位移原理、机械振动基础。本教材在内容上力求达到重点突出、条理清晰、结构紧凑、叙述严谨，对较深的、提高性的内容，则抓住实质和特点作精炼的陈述。本教材还精选了例题和习题，注重启发式教学，给学生留有充足的思维空间。本教材可作为工科高等院校各专业及高职、高专各专业的理论力学中学时教科书，也可供职业大学和成人教育学院师生及有关工程技术人员参考。

为适应新世纪科学技术的发展和教学改革的需要, 编者在近几年取得的教学改革成果的基础上, 结合各位同仁多年教学的实践经验, 参照最新的《理论力学课程教学基本要求》, 编写了本教材。编者一方面考虑到学生的入学水平逐年提高及前期课程扎实的理论基础; 另一方面兼顾在我国高等教育的发展与改革中, 学校的数量与类型增多, 对课程提出了不同层次的要求; 同时结合理论力学课程的学时不断压缩的实际情况, 本着“提高起点, 降低重心” 的原则, 对原有经典内容进行了改革, 在课程内容的取舍和构造方式上, 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, 并在一定程度上消除了大学物理中力学部分与理论力学之间的重叠内容。在不降低基本要求的前提下, 对课程体系进行了较大幅度的改革与创新, 把教材由传统的三篇改为运动学、动力学两篇, 静力学内容放在动力学相应的章节中讲授。此前, 按这种体系改革的教材编者已使用多届, 取得了良好的教学效果, 明显节省了学时, 提高了教学效率, 得到了各高校众多师生的认同。
本教材第1 篇为运动学部分。该篇分为四章, 其主要内容为: 点的运动学、刚体的简单运动、点的合成运动及刚体的平面运动。本教材以矢量数学作为工具, 使理论力学基本概念的数学描述更为简洁, 点的速度、加速度在直角坐标轴上的投影已在物理学中涉及, 可作复习性讲授, 重点讲授自然轴系的生成、点的加速度在自然轴上的投影; 以矢量表示角速度、角加速度, 以矢量积表示定轴转动刚体上任一点的速度、加速度; 用矢量直接推导动系为转动时点的加速度合成定理, 与从传统教材静力学导入相比, 显然提高了起点。让学生一开始就涉及高等数学中的微积分知识, 容易引起他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, 编者在附录中新增“矢量分析” 一节, 叙述了矢量的概念和基本运算, 可供对矢量分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原因, 因此将静力学问题放到其后的动力学中讲授, 对运动学的讲授没有任何影响。
第2 篇为动力学部分。该篇分为九章, 其主要内容为: 刚体动力学的基本概念、力系的简化与平衡、质点动力学、动量定理、动量矩定理、动能定理、达朗贝尔原理、虚位移原理及动力学普遍方程和机械振动基础。
静力学问题原本就是动力学问题的一个特例, 它的分析方法(如力的投影、合成、分解及平衡) 也是动力学分析的基础, 将原静力学问题回归到动力学中, 并作为其基础叙述, 使此部分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、受力分析等, 作为动力Ⅲ学基本概念放在第5 章中讲授。力系的简化与平衡在第6 章讲授, 为强化基本概念, 让学生对问题有一个全局的认识, 编者采取了从特殊到一般再到特殊的方法引入基本概念。首先介绍了空间汇交力系和力偶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, 其平衡方程也为前两个问题平衡方程的综合。对特殊情形下的力系, 如平面任意力系、平行力系等, 可根据其限制条件方便地得出相应的平衡方程。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、动量定理、动量矩定理和动能定理进行了讨论。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方程和机械振动基础, 对此类较深的、提高性的内容, 则抓住实质和特点做精炼的陈述。教师可根据授课学时掌握讲授内容。
本教材在每一章结尾增加了小结, 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分, 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掌握该章知识要点提供了方便。每章后都附有难易不等的大量习题, 读者可根据自身情况选做。
本教材力求做到重点突出, 条理清晰, 结构紧凑, 叙述严谨。此前, 本教材作为自编教材曾在山东大学和国内部分高校使用多年, 取得了满意的效果。今编者对部分内容进行了调整, 使之更趋于合理, 对教材中的符号均按国家最新标准处理。
参加本教材编写工作的有: 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 章和附录A 至附录C)、李文娟(第8 章至第11 章、附录D)。书中插图全部由冯维明绘制。总体框架、前言和全书的统稿由冯维明负责。
山东大学工程力学系部分教师对本书的构思、编辑提出了宝贵的意见, 本教材作为省级和校级教学改革项目的一部分得到了相关部门的支持与资助, 编者在此谨表深深的谢意。
由于编者水平有限, 欠妥之处在所难免, 恳请同行及读者指正。
编　者2018 年于山东大学Ⅳ

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