《力学(第2版)》作者在中国科学技术大学长期教授一年级“力学”基础课,具有丰富的教学经验。该书是在十余年讲义的基础上,根据交叉学科人才培养的实际需要,参考国内外优秀教材编写而成的。内容主要包括:“时间”“空间”“测量”中的一些重要问题、牛顿经典力学、振动与波、以“质点”模型为基础构建的不同“体”模型。作为对经典力学的补充,还简单介绍了狭义相对论的时空观。为了使读者理解所谓的物理理论实际上是对真实世界的一种描述,每一章都试图从自然界的实际现象或需要解决的问题出发,引入物理学上对这些现象或问题的描述方式或办法,以及所建立起来的相应的理论体系。这实际上更接近物理学研究处理实际问题的方式。书后附有丰富的习题,供读者有针对性地选择练习,以加深对教学内容的理解与认识,掌握用所学理论、知识解决实际问题的方法。
《力学(第2版)》可供综合性大学和理工类院校作为普通物理力学教科书或主要参考书,也可供大专院校物理教师和物理教学研究工作者参考。
《力学》第1版于2013年夏天出版,后来又重印了两次。随着时代的发展,作者每年都会对自己的授课内容做一些调整和改变,使用本书的老师和同学也有很好的意见与建议。在学校出版社的大力支持下,作者对原书进行了部分修改,从而形成了第2版。
根据同学的建议,第2版中将原来放在第6章的“振动与波”移到了第9章,以减少同学们在理解数学理论、使用数学方法方面遇到的困难。这样处理,再加上附录中对使用到的相关数学工具进行的一些简单介绍,应该可以解决一定的问题;但真正要系统地学习并灵活应用相应的数学理论,肯定是高年级的事了。物理学是研究自然界的,数学是重要的描述与推理、演绎工具,必不可少;但现阶段可以把重点放在物理模型、逻辑体系、理论框架的建立与发展上,了解涉及哪些数学方法,可以使用些什么数学工具,以后在学习相关的数学理论时,考虑我们这里讨论过的物理问题,再看一看数学是怎么分析的,对你理解所学习的数学也应该会有所助益。
大学一年级的同学比较重视和擅长记忆与解题,对于问题的由来以及灵活多样的处理思路和方法尚未能进行很深入的理解,缺少将课堂所学知识与生活中实际应用相结合的意识,对科学理论产生的历史脉络和演化过程了解得也偏少。所以,我们的教材尝试将所讲授的科学理论与学生的实际生活相结合(理实交融);将科学的理论体系与其演化和发展过程相结合,介绍前人的不断探索与艰辛努力、目前发展出的理论和方法以及取得的阶段性成果,特别还要明确仍然存在的大量需要解决的问题(温故知新);强调学科交叉的重要性(触类旁通)。在第2版中我们也努力更多地体现以上几点。
感谢使用本书的教师和同学,他们向作者提供了很好、很有帮助性的意见和建议,也向给予我很多帮助的中国科学技术大学出版社的同志们表示感谢。
序
第2版前言
前言
给使用本教材的教师和同学的些许建议
绪论
0.1 物理与力学
0.2 力学的发展史
0.3 物理学的特点
0.4 物理学与数学的关系
0.5 交叉学科与力学
0.6 对学习力学的一些建议
第1章 时间、空间与测量
1.1 时间与空间概念的形成
1.2 时间的度量
1.2.1 定量测量方法的形成
1.2.2 “芝诺佯谬”与度量方法的选择
1.2.3 时间测量的常用方法
1.2.4 时间的单位和标准
1.3 空间(长度)的度量
1.3.1 空间(长度)的定量测量方法
1.3.2 不同尺度长度的测量方法
1.3.3 长度的单位和标准
1.4 时间、空间测量中的局限
1.4.1 时间和空间测量的相对性
1.4.2 时间和空间测量的不确定性
1.5 有效数字、不确定度、估算、单位制与量纲
1.5.1 测量
1.5.2 测量的精度与有效数字
1.5.3 不确定度
1.5.4 基本力学量的估算与量级分析
1.5.5 单位制
1.5.6 量纲分析及其实用意义
第2章 质点运动学
2.1 模型——实际对象的理想化与简化
2. 1.1 理想化模型
2.1.2 质点——牛顿力学的基本模型
2.2 一维运动的描述
2.2.1 参照系与参考坐标系
2.2.2 “飞矢不动”佯谬与速度概念的引入
2.2.3 匀速运动与变速运动
2.3 平面运动
2.3.1 位置矢量与位移
2.3.2 速度与加速度
2.3.3 时间曲线与空间轨迹
2.3.4 恒定加速度平面运动与抛体运动
2.3.5 匀速圆周运动
2.3.6 平面极坐标系中的速度、加速度表示
2.4 三维空间运动
2.4.1 三维空间运动的描述
2.4.2 运动(作用)的独立性原理和运动的分解与合成
2.4.3 三维轨道退化为平面轨道
2.4.4 行星运动的向心加速度
2.4.5 运动轨道分类
2.5 运动的相对性与伽利略变换
2.5.1 绝对与相对
2.5.2 位置和轨迹的相对性
……
第3章 牛顿动力学
第4章 万有引力
第5章 守恒定律
第6章 刚体
第7章 弹性力学初步
第8章 流体力学初步
第9章 振动和波
第10章 狭义相对论基础
习题
部分习题参考答案
参考书目
附录A力学中的常用物理量
附录B矢量概述
附录C微积分简介
附录D复变函数初步
附录E建议学时与习题安排
常用概念中英文索引