力學(xué)

前言

力學(xué)是物理學(xué)的一小部分，本書所涉及的內(nèi)容又僅僅是力學(xué)的一部分。本書主要是為應(yīng)用物理專業(yè)的學(xué)生編寫的，適宜于少學(xué)時(shí)的教學(xué)。本書中強(qiáng)調(diào)了能量、動(dòng)量、角動(dòng)量這三個(gè)重要的物理量，宏觀物體的質(zhì)點(diǎn)模型、剛體模型、彈性體模型、流體模型這四個(gè)簡單的物理模型，及其平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)、波動(dòng)和流動(dòng)這五種機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式。這些基本內(nèi)容概括為書中的前六章。第七章和第八章主要介紹了力學(xué)在兩大方面的應(yīng)用：（一）力學(xué)與天體的運(yùn)動(dòng)（用力學(xué)來解釋一些自然現(xiàn)象）；（二）力學(xué)在現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用。最后三章簡要介紹了力學(xué)在20世紀(jì)的三個(gè)方面的發(fā)展，即相對論、量子力學(xué)和非線性力學(xué)。為了使教材在教學(xué)中有比較大的彈性，在教學(xué)過程中，教師可以靈活地選取后面兩部分的內(nèi)容。本書在緒論中強(qiáng)調(diào)了物理學(xué)的自然觀和方法論，不過主要是針對力學(xué)的（如果說“力學(xué)的自然觀和方法論”，似乎不太合適），所以是遠(yuǎn)不完整的，沒有涉及電磁學(xué)、光學(xué)中的場，沒有涉及相對論的時(shí)空觀，沒有涉及量子論中的不確定性和統(tǒng)計(jì)性，沒有涉及量子真空和暗物質(zhì)，也沒有涉及非線性帶來的復(fù)雜性以及熱物理中的熵定律。我們認(rèn)為，在普通物理的教學(xué)中，自然觀和方法論的教育是應(yīng)當(dāng)重視的。物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，在其開始成長和發(fā)展過程中是為了認(rèn)識理解和解釋自然現(xiàn)象，但是最重要的是改造自然，在技術(shù)中應(yīng)用物理學(xué)從而達(dá)到改造自然的目的，這就是應(yīng)用物理。然而，四百多年來的技術(shù)發(fā)展歷史使我們看到，技術(shù)是一把雙刃劍，技術(shù)發(fā)展的副作用是不可低估的，必須要在正確的自然觀的指導(dǎo)下去應(yīng)用物理學(xué)的知識開發(fā)新技術(shù)。1996年夏季，五所高等學(xué)校的有關(guān)物理老師在西安交通大學(xué)召開了應(yīng)用物理專業(yè)普通物理教材編寫討論會，我校承擔(dān)了《力學(xué)》教材的編寫任務(wù)，其教學(xué)要求和編寫大綱曾經(jīng)五校有關(guān)老師共同討論商定。在此基礎(chǔ)上，我整理了自己多年來的教學(xué)備課筆記，在1997年編寫了“力學(xué)講義”，作為我校應(yīng)用物理專業(yè)學(xué)生的教材，并且和五校老師多次討論這本講義。吳壽煌教授仔細(xì)審閱了這本講義，并提出了許多寶貴的書面修改意見；秦允豪、馬光群、王永昌、陳端剛、于國萍、賈瑞皋等教授也在多次的討論中提出過寶貴的建議和意見；1999年初，倪光炯、賈起民、陳英禮、潘孝仁等教授又在對這本教材的評審過程中提出了許多寶貴意見。在此基礎(chǔ)上，我對講義做了仔細(xì)修改。在成書的過程中，我又請我校的許麗敏教授編寫了第一章、第二章、第三章、第五章、第六章、第九章的思考題和習(xí)題。南京大學(xué)的柯善哲教授、高等教育出版社的董洪光同志對本書的出版十分關(guān)心。

內(nèi)容概要

　　《力學(xué)》是教育部“高等教育面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計(jì)劃”的研究成果，是面向21世紀(jì)課程教材和教育部“九五”規(guī)劃教材。《力學(xué)》較好地吸收了現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展的新成果和新觀念，注意培養(yǎng)應(yīng)用理科人才理論聯(lián)系實(shí)際、開拓創(chuàng)新的素質(zhì)和能力。 《力學(xué)》可以作為物理類專業(yè)力學(xué)課程的教材，也可供有關(guān)專業(yè)的學(xué)生和教師參考。

書籍目錄

緒論    §1 物理學(xué)的自然觀    §2 物理學(xué)的方法論    §3 物理學(xué)與技術(shù)    §4 怎樣學(xué)習(xí)物理學(xué)    思考題·習(xí)題第一章 質(zhì)點(diǎn)力學(xué)    §l 質(zhì)點(diǎn)模型    §2 參考系、坐標(biāo)系、時(shí)間與空間的計(jì)量    §3 位矢、速度和加速度矢量    §4 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)問題    §5 相對運(yùn)動(dòng)    §6 牛頓定律慣性系    §7 自然界和技術(shù)中的力    §8 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問題    §9 動(dòng)力學(xué)和非慣性系    思考題    習(xí)題第二章  能量、動(dòng)量、角動(dòng)量及其守恒定律    §1 核心概念的轉(zhuǎn)移    §2 功與動(dòng)能    §3 保守力的功與勢能    §4 機(jī)械能守恒定律    §5 動(dòng)量守恒定律    §6 有質(zhì)量遷移的系統(tǒng)    §7 質(zhì)心系    §8 碰撞    §9 角動(dòng)量守恒定律    思考題    習(xí)題第三章 剛體的運(yùn)動(dòng)    §1 剛體模型與剛體運(yùn)動(dòng)的形式    §2 剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)    §3 剛體的平面平行運(yùn)動(dòng)    §4 剛體的定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)    思考題    習(xí)題第四章 流體的運(yùn)動(dòng)    §l 理想流體模型與流體的定常流動(dòng)    §2 伯努利方程    §3 粘滯流體的流動(dòng)    §4 相似性方法    思考題    習(xí)題第五章 機(jī)械振動(dòng)    §1 線性簡諧運(yùn)動(dòng)    §2 簡正模    §3 阻尼振動(dòng)    §4 受迫振動(dòng)    §5 共振    §6 簡諧運(yùn)動(dòng)的合成與分解    思考題    習(xí)題第六章 機(jī)械波    §1 機(jī)械波的形成與一般特征    §2 彈性介質(zhì)    §3 波動(dòng)方程    §4 平面簡諧波的波動(dòng)函數(shù)    §5 波的能量和能流    §6 波的反射和透射    §7 波的干涉駐波    §8 聲音    §9 多普勒效應(yīng)與超波速運(yùn)動(dòng)    §10 波的群速與相速    §11 孤立波    思考題    習(xí)題第七章  力學(xué)與天體的運(yùn)動(dòng)    §1 引力場    §2 宇宙的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)    §3 銀河系星球    §4 行星的運(yùn)動(dòng)    §5 地球的自轉(zhuǎn)    §6 潮汐大氣運(yùn)動(dòng)    思考題    習(xí)題第八章  力學(xué)在現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用    §1 火箭的運(yùn)動(dòng)    §2 三種宇宙速度    §3 宇宙飛船軌道的設(shè)計(jì)    §4 衛(wèi)星的墜落    §5 回轉(zhuǎn)羅盤    §6 地震中心的測定    §7 運(yùn)動(dòng)物體速度的測量    §8 a粒子的散射    思考題    習(xí)題第九章 相對論力學(xué)    §1 牛頓相對性原理和伽利略變換    §2 愛因斯坦的相對性原理和光速不變原理    §3 同時(shí)的相對性    §4 時(shí)間延緩與長度收縮    §5 洛倫茲變換    §6 相對論中的光行差和多普勒效應(yīng)    §7 相對論質(zhì)量與動(dòng)量、動(dòng)能    §8 動(dòng)量變化率的變換    §9 相對論動(dòng)力學(xué)問題    §10 廣義相對論的基本概念    思考題    習(xí)題第十章 從經(jīng)典力學(xué)到量子力學(xué)    §1 經(jīng)典力學(xué)應(yīng)用于微觀世界的困難    §2 量子力學(xué)的基本概念與基本原理    §3 量子力學(xué)的形式體系第十一章 非線性力學(xué)基本概念    §1 引言    §2 動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的形態(tài)    §3 分岔與突變    §4 龐加萊截面與映射    §5 Logistic映射    §6 非保守系統(tǒng)中的混沌    §7 保守系統(tǒng)中的混沌    §8 分?jǐn)?shù)維與分形中英文索引

章節(jié)摘錄

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