《力學(第2版)》作者在中國科學技術大學長期教授一年級“力學”基礎課,具有豐富的教學經驗。該書是在十余年講義的基礎上,根據交叉學科人才培養(yǎng)的實際需要,參考國內外優(yōu)秀教材編寫而成的。內容主要包括:“時間”“空間”“測量”中的一些重要問題、牛頓經典力學、振動與波、以“質點”模型為基礎構建的不同“體”模型。作為對經典力學的補充,還簡單介紹了狹義相對論的時空觀。為了使讀者理解所謂的物理理論實際上是對真實世界的一種描述,每一章都試圖從自然界的實際現(xiàn)象或需要解決的問題出發(fā),引入物理學上對這些現(xiàn)象或問題的描述方式或辦法,以及所建立起來的相應的理論體系。這實際上更接近物理學研究處理實際問題的方式。書后附有豐富的習題,供讀者有針對性地選擇練習,以加深對教學內容的理解與認識,掌握用所學理論、知識解決實際問題的方法。
《力學(第2版)》可供綜合性大學和理工類院校作為普通物理力學教科書或主要參考書,也可供大專院校物理教師和物理教學研究工作者參考。
《力學》第1版于2013年夏天出版,后來又重印了兩次。隨著時代的發(fā)展,作者每年都會對自己的授課內容做一些調整和改變,使用本書的老師和同學也有很好的意見與建議。在學校出版社的大力支持下,作者對原書進行了部分修改,從而形成了第2版。
根據同學的建議,第2版中將原來放在第6章的“振動與波”移到了第9章,以減少同學們在理解數(shù)學理論、使用數(shù)學方法方面遇到的困難。這樣處理,再加上附錄中對使用到的相關數(shù)學工具進行的一些簡單介紹,應該可以解決一定的問題;但真正要系統(tǒng)地學習并靈活應用相應的數(shù)學理論,肯定是高年級的事了。物理學是研究自然界的,數(shù)學是重要的描述與推理、演繹工具,必不可少;但現(xiàn)階段可以把重點放在物理模型、邏輯體系、理論框架的建立與發(fā)展上,了解涉及哪些數(shù)學方法,可以使用些什么數(shù)學工具,以后在學習相關的數(shù)學理論時,考慮我們這里討論過的物理問題,再看一看數(shù)學是怎么分析的,對你理解所學習的數(shù)學也應該會有所助益。
大學一年級的同學比較重視和擅長記憶與解題,對于問題的由來以及靈活多樣的處理思路和方法尚未能進行很深入的理解,缺少將課堂所學知識與生活中實際應用相結合的意識,對科學理論產生的歷史脈絡和演化過程了解得也偏少。所以,我們的教材嘗試將所講授的科學理論與學生的實際生活相結合(理實交融);將科學的理論體系與其演化和發(fā)展過程相結合,介紹前人的不斷探索與艱辛努力、目前發(fā)展出的理論和方法以及取得的階段性成果,特別還要明確仍然存在的大量需要解決的問題(溫故知新);強調學科交叉的重要性(觸類旁通)。在第2版中我們也努力更多地體現(xiàn)以上幾點。
感謝使用本書的教師和同學,他們向作者提供了很好、很有幫助性的意見和建議,也向給予我很多幫助的中國科學技術大學出版社的同志們表示感謝。
序
第2版前言
前言
給使用本教材的教師和同學的些許建議
緒論
0.1 物理與力學
0.2 力學的發(fā)展史
0.3 物理學的特點
0.4 物理學與數(shù)學的關系
0.5 交叉學科與力學
0.6 對學習力學的一些建議
第1章 時間、空間與測量
1.1 時間與空間概念的形成
1.2 時間的度量
1.2.1 定量測量方法的形成
1.2.2 “芝諾佯謬”與度量方法的選擇
1.2.3 時間測量的常用方法
1.2.4 時間的單位和標準
1.3 空間(長度)的度量
1.3.1 空間(長度)的定量測量方法
1.3.2 不同尺度長度的測量方法
1.3.3 長度的單位和標準
1.4 時間、空間測量中的局限
1.4.1 時間和空間測量的相對性
1.4.2 時間和空間測量的不確定性
1.5 有效數(shù)字、不確定度、估算、單位制與量綱
1.5.1 測量
1.5.2 測量的精度與有效數(shù)字
1.5.3 不確定度
1.5.4 基本力學量的估算與量級分析
1.5.5 單位制
1.5.6 量綱分析及其實用意義
第2章 質點運動學
2.1 模型——實際對象的理想化與簡化
2. 1.1 理想化模型
2.1.2 質點——牛頓力學的基本模型
2.2 一維運動的描述
2.2.1 參照系與參考坐標系
2.2.2 “飛矢不動”佯謬與速度概念的引入
2.2.3 勻速運動與變速運動
2.3 平面運動
2.3.1 位置矢量與位移
2.3.2 速度與加速度
2.3.3 時間曲線與空間軌跡
2.3.4 恒定加速度平面運動與拋體運動
2.3.5 勻速圓周運動
2.3.6 平面極坐標系中的速度、加速度表示
2.4 三維空間運動
2.4.1 三維空間運動的描述
2.4.2 運動(作用)的獨立性原理和運動的分解與合成
2.4.3 三維軌道退化為平面軌道
2.4.4 行星運動的向心加速度
2.4.5 運動軌道分類
2.5 運動的相對性與伽利略變換
2.5.1 絕對與相對
2.5.2 位置和軌跡的相對性
……
第3章 牛頓動力學
第4章 萬有引力
第5章 守恒定律
第6章 剛體
第7章 彈性力學初步
第8章 流體力學初步
第9章 振動和波
第10章 狹義相對論基礎
習題
部分習題參考答案
參考書目
附錄A力學中的常用物理量
附錄B矢量概述
附錄C微積分簡介
附錄D復變函數(shù)初步
附錄E建議學時與習題安排
常用概念中英文索引