图书前言

本书是清华大学出版社组织编写的土木工程专业系列规划教材之一。

作者结合长期从事理论力学课程教学的经验与体会,按照教育部高等学校力学教学指导委员会制定的最新版《理论力学课程教学基本要求》(A类),参照国内外理论力学及工程力学的经典教材组织编写了这本理论力学教材。该教材具有如下一些特点。

(1) 采用了经典的理论力学的框架体系(即:静力学—运动学—动力学),主要是考虑到很多理论力学教师习惯了这种体系结构。但在一些具体概念的论述和内容的选取上加入了作者的一些体会。例如,为了区别传统教材中的动能定理中的理想约束和虚位移原理中的理想约束的概念,在动能定理中使用了无功约束的概念; 在运动学部分,给出了证明速度合成定理的一种新方法,而不是用传统的几何方法证明。实践证明,这种方法对于加速度的证明有很好的铺垫作用,总体上节约了课时。

(2) 将约束、自由度、广义坐标等概念置于运动学的开端进行介绍,既满足了运动学的需要,也满足了动力学和分析力学的需要。

(3) 充分考虑到土建类专业的后续课程及进一步学习的需要,在囊括理论力学课程教学基本要求(A类)中的内容之外,也选取了一些专题部分的内容,例如,分析动力学(含第一类和第二类拉格朗日方程、哈密尔顿原理等)、碰撞、离散系统的振动、质点相对运动动力学等内容; 同时还在静力学中增加了悬索、在运动学中增加了绕平行轴转动的合成等内容。

(4) 对一些教学的重点、难点等内容加入了作者的理解或处理方法,引用了作者的一些教学研究成果。例如,摩擦力、摩擦角概念的引入,多接触面摩擦静力学问题的求解,复杂虚位移之间关系的建立,动力学中由于摩擦引起的非线性及多解性等。

(5) 提供了较多的典型例题、思考题和习题。思考题中包含较多的选择题和判断题,是为了强调力学的一些重要概念而设置的,作者认为力学的学习重在对基本概念和基本结论的理解,避免将学生培养成只会按照一个固定流程做题的机器。这些思考题和习题,或难或易,但都需要掌握好理论力学的概念和定理才能解答,做一定数量的题目对掌握理论力学具有很重要的作用。

(6) 通过说明、评注、思考等环节,加强对理论力学的概念、定理或解题方法等内容的阐述,对读者学习中经常遇到的困难和解题注意事项等进行引导,以增强其思维能力以及提出和分析问题的能力,力求做到知识与能力协调发展,理论与实际相结合。作者相信,只有不断提出新的问题,才能激发学习兴趣,学好理论力学。

(7) 为控制篇幅,并为读者提供更多学习材料,本书大量采用二维码,将部分例题、正文和习题的解答过程利用二维码的方式提供给读者,在使用习题的解答时建议读者先独自完成,再扫码核对。

(8) 为便于读者了解自己的学习程度,本书根据不同课时精选了一些试题,编辑成6套模拟试题。对于少课时(36~48)的理论力学课程,可以参考试题(一)和试题(二); 对于中课时(52~64)的理论力学课程,可以参考试题(三)和试题(四); 对于多课时(72~84)的理论力学课程,可以参考试题(五)和试题(六)。这些试题有难有易,可以作为考前复习使用。对于考研的同学而言,模拟试题(五)和试题(六)基本覆盖了国内所有高校理论力学考研大纲的范围。通过这些试题,学生可以很好地了解自己对理论力学知识的掌握程度。这些试题均给出解答过程,供读者学习参考。 

(9) 为了方便教师授课,提供不同课时的大纲、教学进度表、授课使用的PPT课件等教学文件。

本书由苏振超主编,薛艳霞、刘丽丽副主编。全书由苏振超负责规划、组织并统稿。苏振超编写绪论部分,刘丽丽编写第16章及对应的习题二维码内容,薛艳霞编写第1~15章、附录、思考题和习题答案及除第16章外其他所有二维码内容。在教材编写中,作者参考了很多国内外优秀理论力学或工程力学教材,在此向这些著作的作者们致以谢意! 本书作者对所在学校的领导和同事给予的指导和帮助表示感谢。感谢清华大学出版社秦娜编辑和赵从棉编辑所付出的辛勤工作。

限于作者的水平,书中定有疏漏或错误之处,敬请读者批评指正。

作者

2019年3月20日