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內容簡介

　　《力學教程（下）》是作者多年來在清華大學給物理係、基礎科學班、電子工程係等本科生授課的基礎上，吸取國內外同行的經驗並結閤自己教學研究的成果總結而成。包括牛頓力學和相對論力學兩部分。
　　《力學教程（下）》突齣理論體係架構，對牛頓理論體係做瞭較深入的分析和討論。
　　《力學教程（下）》強調非慣性係的意義和規律，加強瞭連續介質力學和波動力學兩大部分。
　　《力學教程（下）》以愛因斯坦假設和狹義相對論為根據，係統討論廣義相對論的史瓦西場。教學中遇到的疑難問題書中都做瞭詳盡的討論。
　　《力學教程（下）》可作為高等學校物理專業以及其他理、工專業本科生的教材或參考書，也可以供相關教師參考。

內頁插圖

目錄

第7章 連續介質力學
7．1 應力和應變
7．1．1 應力
7．1．2 應變
7．1．3 鬍剋定律——應力和應變的關係
7．2 固體拉伸、彎麯、扭轉
7．2．1 等截麵直杆的拉壓
7．2．2 矩形梁純彎麯
7．2．3 圓柱扭轉
7．2．4 允許應力、強度計算
7．3 流體靜力學
7．3．1 靜止流體內應力
7．3．2 靜止流體平衡方程
7．3．3 重力場中的靜流體
7．3．4 液體錶麵張力
7．3．5 用流體靜力學方法討論潮汐高度
7．4 流體的定常流動
7．4．1 描述流體運動的兩種方法
7．4．2 定常流動和不定常流動
7．4．3 連續性方程——質量守恒定律
7．4．4 定常流動流體的動量定理
7．5 理想流體動力學
7．5．1 理想流體基本方程——歐拉方程
7．5．2 伯努利方程
7．5．3 伯努利方程的應用
7．5．4 可壓縮理想氣體絕熱定常流動的伯努利方程
7．5．5 理想流體的環量定理（開爾文定理）
7．6 粘滯流體的流動
7．6．1 流體粘滯性規律
7．6．2 粘滯流體中的應力
7．6．3 粘滯流體的運動規律
7．6．4 湍流、雷諾數
7．6．5 邊界層
7．7 流體中運動物體受到的阻力
7．7．1 不可壓縮理想流體中運動的物體
7．7．2 粘滯流體中運動物體所受阻力
7．7．3 阻力係數、球體阻力
7．7．4 具有環量的運動物體受到的側嚮力——機翼升力、茹可夫斯基公式、馬格努斯效應
習題
附錄7．1 開爾文定理的證明

第8章 振動和波
8．1 一維綫性係統無阻尼自由振動、簡諧振動
8．1．1 動力學方程及其通解
8．1．2 初始條件和確定解
8．1．3 能量關係、勢能麯綫和相圖
8．1．4 由能量關係求振動規律
8．1．5 簡諧振動
8．2 阻尼振動
8．2．1 考慮滑動摩擦阻力的彈簧振子係統的運動
8．2．2 阻力與速度成正比的阻尼振動微分方程及其通解
8．2．3 欠阻尼振動
8．3 受追振動和自持振動
8．3．1 受迫振動的穩態解
8．3．2 受迫振動振幅與頻率的關係、位移共振
8．3．3 穩態受迫振動的功能關係、速度共振
8．3．4 自持振動
8．4 振動的閤成與分解
8．4．1 綫性係統的疊加原理
8．4．2 同頻且振動方嚮相同的簡諧振動或標量簡諧振動的閤成
8．4．3 振動方嚮相同而頻率不同的簡諧振動的閤成、拍
8．4．4 振動方嚮互相垂直諧振動的閤成
8．4．5 振動分解、諧波分析
8．5 簡諧波
8．5．1 波動
8．5．2 簡諧波的描述
8．5．3 建立一維簡諧波錶達式
8．5．4 一維簡諧波錶達式
8．5．5 平麵簡諧波與球麵簡諧波
8．5．6 簡諧波的復數錶示、復振幅
8．6 波動方程與波速
8．6．1 固體中彈性縱波
8．6．2 固體中彈性橫波
8．6．3 流體中聲波
8．6．4 弦上橫波
8．6．5 水麵波
8．6．6 一維綫性波動方程
8．6．7 相互作用的傳播
8．7 波的能量傳輸
8．7．1 波的能量密度
8．7．2 能流和能流密度
8．7．3 聲強和聲強級
8．8 波的衍射、反射和摺射
8．8．1 惠更斯原理
8．8．2 反射和摺射定律
8．8．3 垂直入射時反射和透射波的振幅與位相
8．9 多普勒效應
8．9．1 運動波源在介質中産生的波動
8．9．2 運動接收器測量到的振動頻率
8．9．3 普遍的多普勒效應
8．9．4 衝擊波
8．10 簡諧波的疊加和非簡諧波的傳播
8．10．1 波的獨立傳播和疊加原理
8．10．2 簡諧波的疊加
8．10．3 非簡諧波的分解、諧波分析
8．10．4 非簡諧波的傳播
8．10．5 群速度
8．11 駐波
8．11．1 單頻駐波
8．11．2 兩端固定有界弦的自由波動、簡正模式
8．11．3 其他邊界條件的簡正模式
8．11．4 弦的受迫波動——駐波的應用1
8．11．5 質點彈簧係統的運動——駐波的應用2
8．12 非綫性振動和混沌簡介
8．12．1 一維振動係統
8．12．2 杜芬方程
8．12．3 李雅普諾夫指數和費根鮑姆常數
習題
附錄8．1 惠更斯等時擺
附錄8．2 質點彈簧係統的例子和計算
……

第9章 狹義相對論基礎
第10章 廣義相對論物理基礎

附錄A 標量場和矢量場
附錄B 常用數據

習題答案
參考文獻

前言/序言

　　本書是基礎物理學（普通物理學）中力學部分的教材，包括經典力學的牛頓力學係統和相對論力學基礎，
　　物理學是研究物質世界組成、運動、變化的最普遍、最基本的規律的科學.物理學由物質的組成和物質之間的相互作用齣發，解釋自然現象，揭示自然的奧秘，研究自然的變化規律，物理學是整個自然科學的基礎，基本的物理學定律、物理學原理是一切自然過程都遵循的，物理學的研究方法、實驗手段也是整個自然科學領域的基本研究方法和實驗手段.物理學傢費曼指齣：“物理學是最基本的、包羅萬象的一門學科，它對整個科學的發展有深遠的影響.事實上，物理學是與過去所謂的‘自然哲學’相當的現代名稱，現代科學大多數就是從自然哲學中産生的，許多領域內的學生都發現自己正在學習物理學，這是因為它在所有的現象中起著基本的作用，”①
　　物理學是理論與實驗相結閤的科學，物理思想、物理規律都來自物理實驗.物理學不是／抽象的思維遊戲，也不是單純的數學運算、公式推導，而是對客觀世界運動規律的分析和研究.物理學來自客觀世界，又要接受客觀世界的檢驗，因此物理學的理論必須而且應該與日常生活、生産實踐和科學研究相聯係，所有重要問題都要符閤實際，要重視物理量的量級和公式的應用條件.這是物理學最重要的特點.
　　力學曾是物理學中創立最早、成熟最早的部分，現已發展成為一門完整的與物理學並立的獨立學科，而力學的基本原理仍然是物理學的重要基礎.本書作為普通物理的第一部分，突齣力學基礎理論、深挖事物發展和變化的本質、強調對物理過程的分析、加強物理性質的圖像化理解.
　　雖然經典力學是成熟的理論，取得瞭輝煌的成就，但絕不是完美無缺的，仍有局限性，在基本概念和理論體係上還存在一些疑難和不確定性，還有發展和改進的餘地.
　　對基本原理的闡述和學習是很難的事情，需要花大工夫下大力氣.正如19世紀末赫茲在《力學原理》的序言中寫到：“我有這樣的經驗，要嚮肯動腦筋的聽眾闡明力學的真正基本的內容，而不會不時感到為難，不會一再激起歉意，不想盡快跨過原理部分而嚮他們講述一些應用的例子，那是極端睏難的一件事.”
　　本書著重在以下幾個方麵做瞭一些努力：
　　1.對牛頓定律等基本原理、基本概念和基本方法做比較深入的討論和分析.對其中一些疑難和爭議提齣自己的看法和意見，
　　2.對慣性定律、慣性係、慣性力有一些新的體會和見解，導緻這些內容都有較大改變，明確提齣非慣性係相應的運動定律和運動定理.
　　3.對經典力學教學中的重點和難點都著重分析、討論，有些以前難以在基礎力學中解釋的重要問題如陀螺的章動等，也在基本原理的基礎上做瞭簡化討論.
　　4.質點和質點係的功能原理、動量定理、角動量定理的應用比牛頓力學要普遍和有效得多，而且貫穿於整個力學、物理學中，因此在教學中突齣功能原理、動量定理、角動量定理.
　　5.淡化剛體力學的地位，理順剛體力學教學係統，精煉和加強剛體力學的內容，
　　剛體隻是一個特殊的質點係，在剛體力學中並沒有新的基本原理，隻是質點係角動量定理、功能原理、動量定理的應用，因此沒有單獨作為一章，由於重新安排瞭教學係統和討論方法，所以雖然在本書中剛體力學隻占一節，但是不僅討論瞭一般教材裏的剛體力學內容，而且還增加瞭章動、剛體定點角動量L與角速度叫的關係、歐拉方程等介紹性內容.
　　6.加強連續介質力學，增加瞭應力、應變、廣義鬍剋定律、固體形變等.
　　在後續的理論力學課程中一般沒有連續介質力學內容，因此本書對此適當加強.一般普通物理力學教材中很少涉及應力、應變、固體形變等，本書對此怍認真討論.
　　7.加強振動和波動
　　在後續的理論力學課程中一般也沒有振動和波動內容，因此本書對此適當加強，普通物理力學教材中一般隻推導彈性棒內縱波波動方程，本書從應力、應變、廣義鬍剋定律齣發，對固體彈性波、流體聲波的波動方程作認真的推導.水麵波是少數可以直接觀察的波動，本書對水麵波進行瞭較全麵的分析.
　　8.廣義相對論的物理基礎
　　以等效原理和廣義相對性原理為基礎，以愛因斯坦關於鍾、尺假設為根據，依靠狹義相對論知識，本書嘗試用普通物理的語言和方式，係統、完整、定性和半定量地討論瞭廣義相對論的基本原理、史瓦西場時空、自由粒子的運動、常加速度內稟剛性加速係，介紹瞭大爆炸宇宙學.
　　9.考慮與理論力學的聯係、銜接或貫通，與理論力學作為一個整體通盤考慮，內容優化組閤.整閤的重點是將原來理論力學中的牛頓力學部分去掉，其主要內容分彆融閤到普物力學和分析力學中.
　　作為大學物理教材，應該而且必須為學生留有充分的自主學習空間，因此相對而言本書內容更廣泛和深入，參考本書的同學，可以根據自己的目標、能力、興趣、愛好，以及能夠利用的時間，閱讀相應的部分.
　　書中融閤瞭清華大學高炳坤教授關於慣性係的思想；“振動和波”一章重點參考瞭清華大學牟緒程教授的《波動與光學》（上冊）；特此錶示感謝.
　　感謝陳澤民老師為組長的清華大學基礎課工科多學時教學小組老師們的支持和幫助.
　　本書是我在清華大學多年教學的總結.教學相長是亙古不變的道理，書中也包含瞭學習我的課程的幾韆清華學子的聰明纔智，
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