定 價(jià):79 元
叢書名:高等學(xué)校大類招生改革基礎(chǔ)課程創(chuàng)新教材
- 作者:劉兆龍石宏霆王菲
- 出版時(shí)間:2023/6/1
- ISBN:9787111721970
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:O4
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書以力學(xué)基本理論為主體,系統(tǒng)闡述基本概念、規(guī)律、典型現(xiàn)象和主要應(yīng)用,適度介紹學(xué)科研究成果和進(jìn)展。作為新形態(tài)教材,本書在承襲傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的基礎(chǔ)上,將文字?jǐn)⑹、授課視頻、動(dòng)畫、演示實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合為一體。除緒論和附錄之外,全書共10章,包括質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量與角動(dòng)量、功和能、萬有引力、剛體力學(xué)、連續(xù)體力學(xué)、機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波、相對論。各章后附有提要、思考題和習(xí)題,書末附有習(xí)題參考答案。此外,與本書配套的學(xué)習(xí)指導(dǎo)書—— 《〈普通物理力學(xué)〉學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解答》也已同步出版發(fā)行。
本書可作為高等院校理工科專業(yè)力學(xué)課程的教材或教學(xué)參考書。
前言
從伽利略的工作算起,力學(xué)已經(jīng)歷了400多年的發(fā)展,眾多物理學(xué)家和力學(xué)家探尋機(jī)械運(yùn)動(dòng)的法則,造就了完整嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧W(xué)學(xué)科。為了傳承這一人類智慧的結(jié)晶,繼而獲得對機(jī)械運(yùn)動(dòng)的新認(rèn)知,推動(dòng)社會(huì)與科技的進(jìn)步與發(fā)展,相關(guān)教育者們一直不遺余力地歸納已有研究成果,整合進(jìn)展,考量學(xué)生的基礎(chǔ)和未來的發(fā)展,將力學(xué)知識(shí)系統(tǒng)地組織起來,并配置例題和練習(xí)題,編成教材,將學(xué)習(xí)內(nèi)容、方法訓(xùn)練、學(xué)習(xí)成果檢測有機(jī)地結(jié)合為一體。為大批學(xué)生集中授課而用的力學(xué)教材已有200余年的歷史。隨著力學(xué)的發(fā)展、高等教育的改革、學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的變化、教育理念與技術(shù)的更新,為滿足多種教學(xué)需要,力學(xué)教材種類和功能不斷增多與完善。
近年來,一方面,隨著我國義務(wù)教育和高中教育的發(fā)展,學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)與十幾年前相比有較大不同,特別是互聯(lián)網(wǎng)已成為師生熟知的資源,電子設(shè)備也已成為常用的學(xué)習(xí)與教學(xué)工具。另一方面,高等學(xué)校的教育改革不斷推進(jìn),隨大類培養(yǎng)和學(xué)分制的不斷實(shí)施與完善,原本僅面向物理專業(yè)大學(xué)新生的“普通物理力學(xué)”課程已經(jīng)成為部分理科學(xué)生的必修基礎(chǔ)課以及工科學(xué)生的選修課程,所擁有的學(xué)生規(guī)模不斷擴(kuò)大。因此,在教學(xué)實(shí)踐中編者深感迫切需要一本滿足當(dāng)下理工科學(xué)生需求且融合力學(xué)發(fā)展與物理教育成果的普通物理力學(xué)教材。這正是編著這本教材的初衷,它激勵(lì)著我們在總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,承襲普通物理力學(xué)教材的傳統(tǒng),融合教育技術(shù)、教育理念和教學(xué)方法,以互聯(lián)網(wǎng)為依托,編著了這本具有時(shí)代特色的新形態(tài)教材,幫助學(xué)生走進(jìn)力學(xué)、走進(jìn)物理、走進(jìn)科學(xué)、走向未來。
本書以力學(xué)基本理論為主體,合理地設(shè)置教學(xué)內(nèi)容和篇幅,以務(wù)實(shí)的態(tài)度、清新友好的風(fēng)格和簡潔的語言系統(tǒng)闡述基本概念、規(guī)律、典型現(xiàn)象和主要應(yīng)用,并適度介紹研究成果和進(jìn)展;精選例題并合理配置習(xí)題,注重方法的訓(xùn)練和解決問題能力的培養(yǎng)。全書共10章,由質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)開篇,隨后論述質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系所遵從的動(dòng)力學(xué)規(guī)律,再分別對萬有引力、剛體、連續(xù)體、振動(dòng)、波動(dòng)進(jìn)行介紹,后以相對論結(jié)束。
借助網(wǎng)絡(luò),本書將文字?jǐn)⑹觥⑹谡n視頻、動(dòng)畫、演示實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容有機(jī)地融合為一體,形成新形態(tài)教材,多角度、全方位地呈現(xiàn)力學(xué)的基本理論體系與框架、基本研究方法、基本應(yīng)用。本書配有線上授課視頻和習(xí)題講解視頻,并提供了充足的在線練習(xí)。相比于傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材,這一新形態(tài)教材拓展了力學(xué)課程的廣度和深度,可更直觀地展現(xiàn)相關(guān)知識(shí)、知名實(shí)驗(yàn)室、先進(jìn)大型科研設(shè)備及其工作原理等。靜態(tài)文字與動(dòng)態(tài)視頻相輔相成,使教材煥發(fā)著新活力,引力波不再遙遠(yuǎn),探索火星的過程不再陌生,陀螺的進(jìn)動(dòng)更加直觀……原本只能在課堂上看到的演示實(shí)驗(yàn)可以隨時(shí)展現(xiàn)在學(xué)生面前。
本書的特色是借助網(wǎng)絡(luò)以現(xiàn)代物理視角詮釋與演繹力學(xué)主體教學(xué)內(nèi)容,將新理念、新進(jìn)展、新方法、新素材融入其中。它以傳授知識(shí)和培養(yǎng)能力為目標(biāo),把握力學(xué)的內(nèi)涵與外延,注重基本概念的論述,著重物理圖像和知識(shí)體系的構(gòu)建,以及分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)。同時(shí),本書也重視學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng),介紹居家小實(shí)驗(yàn),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
為貫徹黨的二十大提出的“人才強(qiáng)國”和“加強(qiáng)基礎(chǔ)研究”戰(zhàn)略,以培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞囊涣骺萍碱I(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)為目標(biāo),教材的編著本著以學(xué)生為中心的理念,遵循易讀、易學(xué)、易用的原則,充分關(guān)注21世紀(jì)我國學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律與基礎(chǔ),采用概念優(yōu)先的教學(xué)方法,力圖使學(xué)生明白為數(shù)不多的基本概念可以廣泛地應(yīng)用于各種情景,引導(dǎo)學(xué)生建立物理直覺,注重科學(xué)研究方法,獲得堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ),增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力。
編者具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和科研背景,曾編寫、改編和翻譯10余本大學(xué)物理教材。本書由劉兆龍撰寫第1、2、3、4、6、8、9章及緒論和附錄,石宏霆撰寫第5、7章,王菲撰寫第10章。
編者閱讀了國內(nèi)外多本相關(guān)教材,從中汲取了寶貴經(jīng)驗(yàn),在此向全球物理教育工作的前輩和同行們致以深深的敬意!
感謝北京理工大學(xué)給予的支持!感謝學(xué)生們一直給予的激勵(lì)!編者特別感謝張金奎編輯對教材編寫提出的寶貴意見和建議,以及對教材所做的細(xì)致圖文加工等工作。
限于編者水平,加之脫稿倉促,首版中錯(cuò)誤與不妥之處在所難免,誠懇地希望廣大專家、教師和其他讀者給予批評和指正。
編者2022年元月于北京中關(guān)村
目錄
前言
緒論001
0.1物理學(xué)與力學(xué)001
0.2單位制與量綱002
0.3估算006
0.4致學(xué)習(xí)者009
第1章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)011
1.1位置矢量位移011
1.1.1位置矢量質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)
方程011
1.1.2位移014
1.2速度015
1.2.1平均速度015
1.2.2瞬時(shí)速度015
1.3加速度018
1.3.1平均加速度018
1.3.2瞬時(shí)加速度018
1.4相對運(yùn)動(dòng)022
1.5典型運(yùn)動(dòng)023
1.5.1勻加速運(yùn)動(dòng)023
1.5.2圓周運(yùn)動(dòng)026
1.5.3一般平面曲線運(yùn)動(dòng)032
本章提要034
思考題037
習(xí)題037
第2章牛頓運(yùn)動(dòng)定律041
2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律概述041
2.1.1牛頓定律041
2.1.2牛頓第二定律042
2.1.3牛頓第三定律045
2.2自然界中的相互作用045
2.2.1自然界中的基本相互
作用045
2.2.2常見力048
2.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用053
2.4力學(xué)相對性原理056
2.5非慣性系與慣性力058
2.5.1直線加速參考系中的
慣性力058
2.5.2慣性離心力061
2.5.3科里奧利力062
本章提要067
思考題068
習(xí)題068
第3章動(dòng)量與角動(dòng)量073
3.1力的沖量073
3.1.1沖量073
3.1.2平均沖力074
3.2動(dòng)量定理075
3.2.1質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理075
3.2.2質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量
定理076
3.3動(dòng)量守恒定律及應(yīng)用078
3.3.1動(dòng)量守恒定律078
3.3.2火箭飛行原理079
3.4質(zhì)心084
3.4.1質(zhì)心的位置矢量084
3.4.2質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)086
3.4.3質(zhì)心系087
3.5角動(dòng)量088
3.5.1質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量088
3.5.2力矩090
3.5.3角動(dòng)量定理092
3.5.4角動(dòng)量守恒定律095
本章提要096
思考題098
習(xí)題098
第4章功和能102
4.1功102
4.1.1恒力的功102
4.1.2變力的功102
4.1.3合力的功104
4.1.4功率104
4.2動(dòng)能動(dòng)能定理106
4.2.1質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理106
4.2.2質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理107
4.2.3一對力的功108
4.2.4柯尼希定理109
4.3保守力與勢能113
4.3.1保守力與非保
守力113
4.3.2勢能114
4.3.3由勢能求保守力116
4.4功能原理機(jī)械能守恒定律118
4.4.1質(zhì)點(diǎn)系的功能
原理118
4.4.2質(zhì)心系中的功能
原理119
4.4.3機(jī)械能守恒定律120
4.5碰撞122
4.5.1一維碰撞122
4.5.2二維與三維碰撞127
4.5.3質(zhì)心系中的兩體
碰撞130
本章提要135
思考題137
習(xí)題137
第5章萬有引力141
5.1開普勒定律141
5.2萬有引力定律142
5.2.1萬有引力定律的
建立142
5.2.2引力常量G145
5.2.3引力質(zhì)量與慣性
質(zhì)量146
5.2.4地球自轉(zhuǎn)對重力的
影響148
5.3引力場149
5.3.1引力場的描述149
5.3.2引力場中的高斯定理
及其應(yīng)用151
5.4引力勢能155
5.4.1引力勢能的表達(dá)式155
5.4.2宇宙速度156
5.5萬有引力定律對開普勒運(yùn)動(dòng)的
解釋159
5.5.1開普勒定律導(dǎo)出萬有
引力定律159
5.5.2萬有引力定律對開普勒
運(yùn)動(dòng)的解釋及推廣161
5.5.3有效勢能的應(yīng)用164
5.6潮汐力和洛希極限169
5.6.1潮汐力169
5.6.2洛希極限173
本章提要175
思考題177
習(xí)題178
第6章剛體力學(xué)181
6.1剛體的運(yùn)動(dòng)與描述181
6.1.1平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)181
6.1.2角速度與角加速度182
6.1.3剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量186
6.1.4剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角
動(dòng)量190
6.2剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律及其
應(yīng)用191
6.2.1剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律191
6.2.2剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律的
應(yīng)用194
6.3剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理
與角動(dòng)量守恒定律196
6.3.1角動(dòng)量定理196
6.3.2角動(dòng)量守恒定律197
6.4剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的功和能199
6.4.1力矩的功200
6.4.2剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的
機(jī)械能200
6.4.3剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能
定理201
6.5剛體平面運(yùn)動(dòng)203
6.5.1剛體平面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)
學(xué)描述203
6.5.2剛體平面運(yùn)動(dòng)動(dòng)
力學(xué)209
6.6進(jìn)動(dòng)215
6.6.1回轉(zhuǎn)儀及其定
軸性215
6.6.2回轉(zhuǎn)儀的進(jìn)動(dòng)216
6.6.3地球的進(jìn)動(dòng)與歲差219
6.7剛體的平衡221
本章提要223
思考題227
習(xí)題228
第7章連續(xù)體力學(xué)233
7.1固體的彈性233
7.1.1應(yīng)力和應(yīng)變——胡克
定律234
7.1.2胡克定律以外240
7.2流體靜力學(xué)242
7.2.1壓強(qiáng)——帕斯卡
原理242
7.2.2浮力——阿基米德
原理246
7.2.3表面張力249
7.3流體的流動(dòng)253
7.3.1關(guān)于理想流體的幾個(gè)
基本概念254
7.3.2伯努利方程256
7.3.3流體的黏性261
*7.3.4湍流265
本章提要266
思考題268
習(xí)題269
第8章機(jī)械振動(dòng)272
8.1簡諧振動(dòng)及其運(yùn)動(dòng)學(xué)特征272
8.1.1簡諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)
描述273
8.1.2簡諧振動(dòng)的特征量274
8.1.3簡諧振動(dòng)的幾何描述
旋轉(zhuǎn)矢量276
8.1.4相位差277
8.2簡諧振動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程與
實(shí)例279
8.2.1簡諧振動(dòng)的受力
特點(diǎn)279
8.2.2簡諧振動(dòng)實(shí)例279
8.3簡諧振動(dòng)的能量284
8.3.1動(dòng)能與勢能284
8.3.2機(jī)械能285
8.4阻尼振動(dòng)287
8.4.1位移隨時(shí)間變化的
關(guān)系287
8.4.2品質(zhì)因數(shù)290
8.5受迫振動(dòng)與共振291
8.5.1受迫振動(dòng)291
8.5.2共振294
8.5.3受迫振動(dòng)的能量295
8.6簡諧振動(dòng)的合成297
8.6.1同方向同頻率簡諧振動(dòng)
的合成297
8.6.2同方向不同頻率簡諧
振動(dòng)的合成301
8.6.3相互垂直的簡諧振動(dòng)
的合成304
本章提要307
思考題310
習(xí)題311
第9章機(jī)械波315
9.1機(jī)械波的形成與描述315
9.1.1機(jī)械波的形成315
9.1.2橫波與縱波317
9.1.3波的幾何描述波面
與波線318
9.2波速319
9.2.1繩波的波速320
9.2.2氣體與液體中縱波的
波速321
9.2.3常用波速公式322
9.3波函數(shù)324
9.