中国科学技术大学交叉学科基础物理教程：力学/中国科学技术大学精品教材 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《中国科学技术大学交叉学科基础物理教程：力学/中国科学技术大学精品教材》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。《中国科学技术大学交叉学科基础物理教程：力学/中国科学技术大学精品教材》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，参考国内外多部优秀教材编写而成的。内容主要包括：“时间”和“空间”以及“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。
　　《中国科学技术大学交叉学科基础物理教程：力学/中国科学技术大学精品教材》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。

内页插图

目录

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，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 三维轨道退化为平面轨道
2.4.3 行星运动的向心加速度
2.4.4 运动轨道分类
2.5 运动的相对性与伽利略变换
2.5.1 相对与绝对
2.5.2 位置和轨迹的相对性
2.5.3 速度的相对性
2.5.4 加速度的相对性与绝对性
2.5.5 伽利略变换
2.5.6 速度合成律的失效

第3章 牛顿动力学
3.1 牛顿第一定律（惯性定律）
3.2 牛顿第二定律
3.2.1 牛顿第二定律的建立
3.2.2 质量与力的单位
3.3 牛顿第三定律
3.4 力与相互作用
3.4.1 几种常见的力及其机理
3.4.2 四种基本相互作用及其统一
3.5 非惯性系中的牛顿动力学
3.5.1 非惯性系
3.5.2 平动加速参考系
3.5.3 转动参考系
3.6 牛顿方程的对称性
3.6.1 对称性
3.6.2 牛顿方程的平移对称性与宇宙的均匀性
3.6.3 牛顿方程的转动对称性与宇宙的各向同性
3.6.4 矢量及其转动特性
3.7 牛顿动力学方程的意义与应用
3.7.1 牛顿动力学方程的含义
3.7.2 动力学方程的数值解
3.7.3 数值分析方法的地位
3.7.4 牛顿动力学方程的应用
3.8 经典力学、相对论力学与量子力学

第4章 万有引力
4.1 开普勒行星运动三定律与万有引力定律的建立
4.1.1 行星运动的描述
4.1.2 开普勒行星运动三定律
4.1.3 万有引力定律及其建立
4.1.4 万有引力定律的天文学验证
4.2 引力的几何性
4.2.1 惯性质量与引力质量
4.2.2 万有引力常量G值及其测量
4.2.3 引力的几何性
4.3 引力的计算
4.3.1 多质点体系的万有引力
4.3.2 连续体的万有引力
4.4 引力场
4.4.1 场
4.4.2 引力与引力场
4.4.3 引力场的梯度与潮汐现象、小行星撕裂
4.4.4 场与物理学
4.5 牛顿万有引力定律的适用范围与爱因斯坦的引力观
……

第5章 守恒定律
第6章 振动和波
第7章 刚体
第8章 弹性力学初步
第9章 流体力学初步
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 建议学时和习题安排
常用概念中英文索引

前言/序言

　　普通物理中的“力学”，是大学生接触到的第一门大学物理课程。作为大学普通物理的“力学”与在中学已经非常熟悉的“力学”有什么不同？为什么不论什么专业（几乎所有的理工类专业，甚至部分文科专业）的大学生都要学习普通物理课程？为什么说普通物理是重要的基础课？不少刚进入大学的同学感到非常困惑，觉得不知道该怎样学习这门课程，如何才能学好它。力学课程中的不少概念与理论同学们在中学都学习过，有些还能非常熟练地运用；因此部分同学可能看轻力学，误认为没有什么新的内容，结果忽视了这门课程真正希望告诉同学们的东西，包括涉及的许多基本概念和理论，特别是建立这些概念、获得这些理论的方法。
　　本教材希望能使读者对力学的基本概念有较为透彻的理解。为了达到这一目的，我们努力通过能引起读者阅读兴趣而且条理清楚、容易理解、可读性较强的方式来阐释力学。为什么要学习物理？为什么要学习“力学”？这是很多同学经常问的问题。回答当然是确定的，因为物理学、力学不论是对我们的日常生活还是对其他学科的科学研究、技术开发都非常有用，是我们试图理解我们周围这个世界的基础。所以，我们还希望能通过一些有趣的应用实例使学生了解力学在我们日常生活以及他们将来所从事专业中的实际应用，帮助他们形成用物理学的眼光认识世界的习惯，理解“模型”的重要意义以及物理学“理论”的确切含义，培养在日常生活和工作中灵活运用物理的能力。
　　为了使读者理解所谓的物理理论实际上是对我们周围真实世界的一种描述，我们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。这样可以使本书尽量有趣易懂，实际上也更接近物理学研究处理实际问题的方式，即从实际现象或问题出发，进行适当的简化与近似，找到合适的数学描述办法，灵活地运用强大的数学工具求解，再将数学解应用于实际问题。希望这一目标能够达到。
　　“力学”中讲到的方法论不仅对将来准备从事科学研究、工程开发的同学十分重要，对其他同学培育科学素养也是非常有益的。当代自然科学的很多最新成果都是在传统物理理论与方法的基础上产生的。“力学”课程的教学内容应系统地介绍自然科学的产生、发展和沿承。从亚里士多德、阿基米德到达·芬奇、哥白尼、开普勒、伽利略，到牛顿，再到爱因斯坦等，每一次理论的飞跃都反映了人类认识水平的提高以及认识方式的进步。现在的自然科学发展很快，新理论、新技术层出不穷，要求人们必须养成终身学习的习惯，具备自我学习的能力，也就是必须掌握科学的世界观、认识论与方法论，而这些应该都可以通过“力学”课程的学习让学生仔细体会，认真领悟。
　　本教材除绪论外共分10章。“绪论”简单介绍力学的基本内容、特点与学习中需要注意的问题。第1章主要介绍力学中涉及的最基本也是最重要的两个概念：“时间”和“空间”，以及“测量”中的一些重要问题。在此基础上，第2章讨论如何正确地描述物体运动的问题，第3章则讨论运动状态变化与物体之间相互作用的关系，第4章重点讨论一类特殊的相互作用——引力。复杂多变的自然界中还有一些物理量在一定条件下是不变的或守恒的，第5章围绕这些守恒量存在的条件及物理学上的意义进行讨论。作为质点力学的实际应用，第6章讨论常见的振动与波现象。以“质点”模型为基础，可以构建不同的“体”模型：刚体、弹性体、流体（液体和气体），第7章至第9章分别讨论这些“体”模型的构建与基本应用，而气体的“质点组”模型又为“热学”和“热力学”中的分子运动论作了一定的准备。

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普通物理中的“力学”，是大学生接触到的第一门大学物理课程。作为大学普通物理的“力学”与在中学已经非常熟悉的“力学”有什么不同？为什么不论什么专业（几乎所有的理工类专业，甚至部分文科专业）的大学生都要学习普通物理课程？为什么说普通物理是重要的基础课？不少刚进入大学的同学感到非常困惑，觉得不知道该怎样学习这门课程，如何才能学好它。力学课程中的不少概念与理论同学们在中学都学习过，有些还能非常熟练地运用；因此部分同学可能看轻力学，误认为没有什么新的内容，结果忽视了这门课程真正希望告诉同学们的东西，包括涉及的许多基本概念和理论，特别是建立这些概念、获得这些理论的方法。

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　　秋天，秋雨带着凉爽的秋意来到了，出着太阳却下着雨，是太阳雨!滴滴雨水落入西湖，荡起一圈圈圆晕。水是绿的，雨也是绿的，染青了山，染蓝了天，在人们心底染上一层绚丽的色彩。

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　　本教材希望能使读者对力学的基本概念有较为透彻的理解。为了达到这一目的，我们努力通过能引起读者阅读兴趣而且条理清楚、容易理解、可读性较强的方式来阐释力学。为什么要学习物理？为什么要学习“力学”？这是很多同学经常问的问题。回答当然是确定的，因为物理学、力学不论是对我们的日常生活还是对其他学科的科学研究、技术开发都非常有用，是我们试图理解我们周围这个世界的基础。所以，我们还希望能通过一些有趣的应用实例使学生了解力学在我们日常生活以及他们将来所从事专业中的实际应用，帮助他们形成用物理学的眼光认识世界的习惯，理解“模型”的重要意义以及物理学“理论”的确切含义，培养在日常生活和工作中灵活运用物理的能力。

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　　秋天，秋雨带着凉爽的秋意来到了，出着太阳却下着雨，是太阳雨!滴滴雨水落入西湖，荡起一圈圈圆晕。水是绿的，雨也是绿的，染青了山，染蓝了天，在人们心底染上一层绚丽的色彩。

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　　春天，波光粼粼的湖面好像一块碧绿的翡翠宝石。灿烂的阳光照在如镜的湖面上闪出金色的细碎光片，如一颗又一颗的小星星。蓝天，白云，山峰倒映在湖面上，构成一幅极美的山水画。

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