力學(xué)(第二版)

前言

今年是世界物理年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的幾位教授編寫(xiě)的這套普通物理教材即將與讀者見(jiàn)面，是對(duì)物理年的一份厚禮。物理學(xué)是整個(gè)近代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，它是培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新思維方法和科學(xué)研究能力的重要基礎(chǔ)課。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)創(chuàng)辦幾十年來(lái)，培養(yǎng)出了大批的優(yōu)秀人才，他們基礎(chǔ)厚實(shí)、思維活躍、具有開(kāi)拓精神、后勁足，受到了國(guó)內(nèi)外用人單位的稱贊.科大辦學(xué)的成功經(jīng)驗(yàn)之一就是科大自創(chuàng)辦以來(lái)一直十分重視數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)課教學(xué).幾十年來(lái)科大積累了豐富的基礎(chǔ)課教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，編寫(xiě)這一套普通物理教材的幾位教授他們都已在科大執(zhí)教幾十年，他們一邊從事教學(xué)，一邊從事科研，這一套教材是他們幾十年教學(xué)成果的結(jié)晶.在這套書(shū)中作者較好地處理了下面幾個(gè)關(guān)系：一、較好地處理了經(jīng)典物理和近代物理的關(guān)系.在書(shū)中他們強(qiáng)調(diào)經(jīng)典物理的基本理論和基本規(guī)律的系統(tǒng)性和完整性，但盡量砍去枝蔓、壓縮篇幅，同時(shí)對(duì)內(nèi)容結(jié)合緊密又較易延伸的有關(guān)近代物理內(nèi)容增加了有關(guān)章節(jié)和段落。二、較好地處理了理論聯(lián)系實(shí)際的關(guān)系.在保持物理學(xué)基本規(guī)律和基本理論的系統(tǒng)性的同時(shí)，在選擇例題和習(xí)題時(shí)，作為基本原理和基本規(guī)律的應(yīng)用，盡可能聯(lián)系實(shí)際，特別是增加與近代高技術(shù)相聯(lián)系的內(nèi)容。三、較好地處理物理和數(shù)學(xué)的關(guān)系.作為普通物理，他們既重視了物理圖像、物理概念的闡述，同時(shí)也具有一定的數(shù)學(xué)深度，以提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。四、較好地處理傳播知識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)之間的關(guān)系.在書(shū)中他們注重了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新力思維方法的培養(yǎng)，使學(xué)生逐步領(lǐng)悟和掌握物理學(xué)中每解決一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題時(shí)，如何提出問(wèn)題、建立模型、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、創(chuàng)立理論等一整套思維方法和實(shí)驗(yàn)分析手段，使學(xué)生既要看到物理學(xué)發(fā)展史中科學(xué)家的作用，又要懂得科學(xué)的發(fā)展是一個(gè)繼承和積累的過(guò)程。在書(shū)中介紹了一些重要科學(xué)家在為科學(xué)做出重大貢獻(xiàn)時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的特殊品格和獻(xiàn)身精神，使學(xué)生得到啟迪。今天，這套書(shū)與讀者見(jiàn)面了，我對(duì)科大幾十年來(lái)物理教學(xué)的這一成果感到由衷的高興，盼望今后更多的好教材層出不窮。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)是作者在中國(guó)科技大學(xué)講授多年的力學(xué)講稿基礎(chǔ)上寫(xiě)成的。本書(shū)的特點(diǎn)是用近代物理的觀點(diǎn)去審視和組織課程內(nèi)容，著重闡述力學(xué)的基本要領(lǐng)和基本規(guī)律，同時(shí)注重知識(shí)的擴(kuò)展和深化，書(shū)中專設(shè)狹義相對(duì)論一章，并為當(dāng)代科技前沿開(kāi)設(shè)了一些窗口和接口，如宇宙大爆炸、當(dāng)代宇航技術(shù)等。書(shū)中各章都配有內(nèi)容豐富的例題，以利學(xué)生對(duì)基本要領(lǐng)和規(guī)律的理解，培養(yǎng)其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。本書(shū)語(yǔ)言平實(shí)，由淺入深，重點(diǎn)突出，基本要領(lǐng)準(zhǔn)確清晰。本書(shū)內(nèi)容包括質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)、質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、角動(dòng)量守恒定律、質(zhì)心力學(xué)定理、剛體力學(xué)、流體力學(xué)、機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波和狹義相對(duì)論?！　”緯?shū)可作為普通高等綜合類或師范類大學(xué)普通物理力學(xué)教材或參考書(shū)，也可供大專院校和中學(xué)物理教師及物理教學(xué)研究工作者參考。

書(shū)籍目錄

序第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)1.1 時(shí)間和空間1.1.1 時(shí)間單位與基準(zhǔn)1.1.2 長(zhǎng)度的單位與基準(zhǔn)1.2 質(zhì)點(diǎn)和參考系1.2.1 質(zhì)點(diǎn)1.2.2 參考系1.3 描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的物理量1.3.1 位置矢量和軌道方程（也稱運(yùn)動(dòng)方程）1.3.2 位移和路程1.3.3 速度與速率1.3.4 加速度1.4 描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系1.4.1 直角坐標(biāo)系1.4.2 平面極坐標(biāo)系1.4.3 自然坐標(biāo)系1.5 運(yùn)動(dòng)學(xué)的反問(wèn)題1.6 相對(duì)運(yùn)動(dòng)和伽利略變換1.6.1 伽利略坐標(biāo)變換1.6.2 伽利略變換蘊(yùn)含了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀1.6.3 伽利略速度變換1.6.4 質(zhì)點(diǎn)的加速度對(duì)伽利略變換為不變量習(xí)題第2章 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律2.1.1 牛頓第一定律2.1.2 牛頓第二定律2.1.3 牛頓第三定律（作用與反作用律）2.1.4 牛頓定律的意義和局限性2.2 基本相互作用和日常生活中常見(jiàn)的力2.2.1 四種基本相互作用2.2.2 日常生活中常見(jiàn)的力2.3 動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的求解2.4 非慣性系和慣性力2.4.1 加速平動(dòng)參考系中的慣性力2.4.2 在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)參考系中靜止小球所受的慣性力——慣性離心力2.4.3 在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的參考系中做勻速直線運(yùn)動(dòng)的小球所受的慣性力——科里奧利力2.4.4 潮汐現(xiàn)象的解釋習(xí)題第3章 動(dòng)量守恒定律3.1 動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律3.1.1 力的時(shí)間積累效應(yīng)和質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理3.1.2 質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理3.1.3 動(dòng)量守恒定律3.2 變質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng)3.2.1 變質(zhì)量體系3.2.2 運(yùn)動(dòng)方程3.2.3 運(yùn)載火箭的運(yùn)動(dòng)習(xí)題第4章 機(jī)械能守恒定律4.1 尋找運(yùn)動(dòng)的不變量4.2 力的空間積累效應(yīng)和質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能定理4.2.1 力的空間積累效應(yīng)和質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能定理4.2.2 功和功率4.2.3 質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理4.3 勢(shì)能4.3.1 有心力及其做功特點(diǎn)4.3.2 勢(shì)能4.3.3 勢(shì)能曲線4.4 功能原理和機(jī)械能守恒定律4.5 碰撞4.5.1 碰撞的一般概念兩體碰撞4.5.2 一維彈性碰撞4.5.3 一維非彈性碰撞及其能量損失4.5.4 二維彈性碰撞的守恒方程與共面性質(zhì)習(xí)題第5章 角動(dòng)量守恒定律5.1 力矩與角動(dòng)量5.1.1 力矩5.1.2 角動(dòng)量5.2 質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量定理與角動(dòng)量守恒5.2.1 質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量定理5.2.2 質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量守恒定律5.3 質(zhì)點(diǎn)系角動(dòng)量守恒定律5.3.1 質(zhì)點(diǎn)系角動(dòng)量定理5.3.2 質(zhì)點(diǎn)系角動(dòng)量守恒定律5.4 質(zhì)點(diǎn)在有心力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)5.4.1 有心力5.4.2 有心力場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的一般特征5.4.3 有效勢(shì)能和軌道特征5.5 開(kāi)普勒定律5.5.1 行星運(yùn)動(dòng)的開(kāi)普勒定律5.5.2 由開(kāi)普勒定律導(dǎo)出萬(wàn)有引力定律5.6 對(duì)稱性與守恒定律5.6.1 什么是對(duì)稱性5.6.2 物理定律的對(duì)稱性5.6.3 對(duì)稱性與守恒定律習(xí)題第6章 質(zhì)心力學(xué)定理6.1 概述6.2 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理6.2.1 質(zhì)心概念的引入6.2.2 質(zhì)心動(dòng)量變化定理6.2.3 礦質(zhì)心參考系6.3 質(zhì)心動(dòng)能定理6.3.1 質(zhì)心動(dòng)能定理6.3.2 兩體相對(duì)質(zhì)心的動(dòng)能公式6.3.3 導(dǎo)出碰撞動(dòng)能虧損公式6.3.4 重力勢(shì)能和質(zhì)心勢(shì)能6.3.5 一般質(zhì)心系中的功能原理與機(jī)械能守恒定律6.4 質(zhì)心角動(dòng)量定理6.4.1 質(zhì)點(diǎn)系總角動(dòng)量等于質(zhì)心角動(dòng)量與相對(duì)質(zhì)心角動(dòng)量之和6.4.2 質(zhì)心角動(dòng)量變化定理6.4.3 質(zhì)心系的角動(dòng)量變化定理6.4.4 體系的角動(dòng)量與質(zhì)心的角動(dòng)量習(xí)題第7章 剛體力學(xué)7.1 剛體的二般概念7.1.1 剛體7.1.2 對(duì)剛體的研究方法7.1.3 剛體的自由度7.1.4 剛體運(yùn)動(dòng)的分類7.2 剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)7.2.1 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的描述7.2.2 角量與線量的關(guān)系7.2.3 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律7.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算7.3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算7.3.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的平行軸定理7.3.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的垂直軸定理7.4 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的動(dòng)能定理7.4.1 力矩的功7.4.2 剮體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能7.4.3 動(dòng)能定理7.4.4 剛體的重力勢(shì)能7.4.5 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角動(dòng)量守恒7.5 剛體的平面平行運(yùn)動(dòng)7.5.1 平面平行運(yùn)動(dòng)的若干重要性質(zhì)7.5.2 平面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程7.5.3 純滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)判據(jù)7.5.4 平面平行運(yùn)動(dòng)剛體的功能原理7.5.5 一組剛體力學(xué)的例題7.6 陀螺的進(jìn)動(dòng)7.6.1 不受外力矩作用的陀螺7.6.2 陀螺的進(jìn)動(dòng)7.6.3 章動(dòng)7.6.4 回轉(zhuǎn)效應(yīng)的應(yīng)用習(xí)題第8章 流體力學(xué)8.1 流體的宏觀物理性質(zhì)8.1.1 易流動(dòng)性8.1.2 黏性8.1.3 壓縮性8.2 流體靜力學(xué)8.2.1 靜止流體的壓強(qiáng)8.2.2 重力場(chǎng)中靜止流體內(nèi)各點(diǎn)的壓強(qiáng)8.2.3 壓強(qiáng)的單位8.3 浮力、浮心和定傾中心8.3.1 浮力8.3.2 浮心和定傾中心8.4 流體的定常流動(dòng)8.4.1 描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法8.4.2 流線和流管8.5 伯努利方程及其應(yīng)用8.5.1 理想流體8.5.2 伯努利方程8.5.3 伯努利方程的應(yīng)用8.6 黏性流體的運(yùn)動(dòng)8.6.1 黏滯定律8.6.2 黏性流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律8.6.3 圓管內(nèi)定常層流、泊肅葉公式8.6.4 層流與湍流、雷諾數(shù)8.6.5 斯托克斯黏性公式習(xí)題第9章 機(jī)械振動(dòng)9.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)9.1.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物理機(jī)制9.1.2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程9.1.3 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特征量9.1.4 簡(jiǎn)諧振子的能量9.1.5 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示法9.2 振動(dòng)的合成與分解9.2.1 同方向、同頻率、有恒定位相差的兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成9.2.2 同方向不同頻率的兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成9.2.3 方向垂直、頻率相同的兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成（二維振動(dòng)）9.2.4 方向垂直、頻率不同的兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成9.2.5 振動(dòng)的分解、諧波分析（傅里葉分析）9.3 阻尼振動(dòng)9.3.1 阻尼振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程及其解9.3.2 阻尼振子的能量9.3.3 品質(zhì)因素9.4 受追振動(dòng)與共振9.4.1 動(dòng)力學(xué)方程及其解9.4.2 受迫振動(dòng)的振幅、相位與強(qiáng)迫力頻率的關(guān)系9.4.3 共振曲線的銳度9.4.4 系統(tǒng)放大倍數(shù)，Q的第三種物理意義習(xí)題第10章 機(jī)械波10.1 機(jī)械波的一般概念10.1.1 機(jī)械波產(chǎn)生的條件10.1.2 機(jī)械波的產(chǎn)生與傳播10.1.3 球面波和平面波10.2 簡(jiǎn)諧波的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程10.3 波的動(dòng)力學(xué)方程和波的傳播速度10.3.1 彈性棒中縱波的波動(dòng)方程和波速10.3.2 橫波的傳播速度10.4 波的能量和強(qiáng)度10.4.1 波的能量10.4.2 波的能量密度10.4.3 波的能流密度10.4.4 聲強(qiáng)級(jí)10.5 波在空間中的傳播10.5.1 惠更斯原理10.5.2 波的反射定律10.5.3 波的折射定律10.5.4 波的衍射10.6 波的疊加10.6.1 波的干涉10.6.2 駐波10.7 介質(zhì)色散和波包群速度10.7.1 介質(zhì)色散10.7.2 波包群速度10.8 多普勒效應(yīng)10.8.1 波源靜止，觀察者運(yùn)動(dòng)10.8.2 波源運(yùn)動(dòng)，觀察者靜止10.8.3 波源和觀察者都運(yùn)動(dòng)習(xí)題第11章 狹義相對(duì)論11.1 狹義相對(duì)論誕生的背景和條件11.1.1 伽利略變換和力學(xué)相對(duì)性原理11.1.2 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論和伽利略變換的矛盾11.2 愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論的基本原理11.2.1 狹義相對(duì)論的基本原理11.2.2 相對(duì)論的時(shí)空變換關(guān)系——洛倫茲變換11.3 狹義相對(duì)論時(shí)空觀11.3.1 運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢了11.3.2 運(yùn)動(dòng)的直尺縮短了11.3.3 同時(shí)的相對(duì)性11.3.4 時(shí)序與因果關(guān)系11.3.5 時(shí)空間隔的絕對(duì)性11.4 相對(duì)論的速度合成律11.5 狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)11.5.1 質(zhì)速關(guān)系11.5.2 相對(duì)論動(dòng)量和力11.5.3 質(zhì)能關(guān)系11.5.4 相對(duì)論能量——?jiǎng)恿筷P(guān)系11.5.5 靜質(zhì)量為零的粒子11.6 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介11.6.1 等效原理11.6.2 廣義相對(duì)性原理11.6.3 光線在引力場(chǎng)中的彎曲11.6.4 引力時(shí)間延緩、引力紅移11.6.5 引力的長(zhǎng)度收縮、水星的進(jìn)動(dòng)習(xí)題習(xí)題答案參考書(shū)目

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)物質(zhì)世界存在著各種各樣的運(yùn)動(dòng)形式，其中機(jī)械運(yùn)動(dòng)是最基本最直觀的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。經(jīng)典力學(xué)就是研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)所遵循的客觀規(guī)律。通常把力學(xué)分為運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和靜力學(xué)。運(yùn)動(dòng)學(xué)只描述物體的運(yùn)動(dòng)，不涉及引起運(yùn)動(dòng)和改變運(yùn)動(dòng)的原因；動(dòng)力學(xué)則研究物體的運(yùn)動(dòng)與物體間的相互作用的內(nèi)在聯(lián)系；靜力學(xué)研究物體在相互作用下的平衡問(wèn)題。本章討論質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)。運(yùn)動(dòng)學(xué)的任務(wù)是描述物體的位置隨時(shí)間的推移而變動(dòng)。它不涉及運(yùn)動(dòng)改變的原因，也不涉及物體相互作用和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)是整個(gè)力學(xué)的基礎(chǔ)，力學(xué)的根本任務(wù)是研究物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，就是要討論物體的位置隨時(shí)間的變化。在這一章中我們要討論用什么樣的物理量才能完整的描述物體的運(yùn)動(dòng)，尋求這些物理量之間的相互關(guān)系，最后討論相對(duì)運(yùn)動(dòng)，引入伽利略變換和相對(duì)性原理。數(shù)學(xué)是物理學(xué)的語(yǔ)言，沒(méi)有一定的數(shù)學(xué)高度就沒(méi)有物理學(xué)的深度。牛頓正是因?yàn)榱W(xué)的需要而發(fā)明微積分的。矢量這一數(shù)學(xué)工具的引入能使力學(xué)規(guī)律的描述簡(jiǎn)明且不依賴坐標(biāo)系的選擇，將矢量和微積分結(jié)合起來(lái)刻畫(huà)運(yùn)動(dòng)，既簡(jiǎn)明、準(zhǔn)確又具普遍性。我們就是用這種方法來(lái)研究運(yùn)動(dòng)學(xué)并貫穿本教程的始終。1.1　時(shí)間和空間日月經(jīng)天，江河行地，飛禽走獸，車水馬龍，春夏秋冬，草木枯榮。

編輯推薦

《普通高等教育"十一五"國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材?普通物理教程之一?力學(xué)》強(qiáng)調(diào)經(jīng)典物理的基本理論和基本規(guī)律的系統(tǒng)性和完整性，同時(shí)對(duì)內(nèi)容結(jié)合緊密又較易延伸的有關(guān)近代物理內(nèi)容增加了有關(guān)章節(jié)和段落，如剛體力學(xué)，狹義相對(duì)論等。在保持物理學(xué)基本規(guī)律和基本理論的系統(tǒng)性的同時(shí)，在選擇例題和習(xí)題時(shí)，作為基本原理和基本規(guī)律的應(yīng)用，盡可能聯(lián)系實(shí)際，特別是增加與近代高技術(shù)相聯(lián)系的內(nèi)容，如宇宙大爆炸、當(dāng)代宇航技術(shù)等。作為普通物理，《普通高等教育"十一五"國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材?普通物理教程之一?力學(xué)》既重視了物理圖像、物理概念的闡述，同時(shí)也具有一定的數(shù)學(xué)深度，以提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)如何提出問(wèn)題、建立模型、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、創(chuàng)立理論等一整套思維方法和實(shí)驗(yàn)分析手段，使學(xué)生既要看到物理學(xué)發(fā)展史中科學(xué)家的作用，又要懂得科學(xué)的發(fā)展是一個(gè)繼承和積累的過(guò)程。

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