定 價: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
- 出版時間:2023/6/1
- ISBN:9787111721970
- 出 版 社:機械工業(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、動畫、演示實驗等內(nèi)容有機地結(jié)合為一體。除緒論和附錄之外,全書共10章,包括質(zhì)點運動學(xué)、牛頓運動定律、動量與角動量、功和能、萬有引力、剛體力學(xué)、連續(xù)體力學(xué)、機械振動、機械波、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)家探尋機械運動的法則,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,繼而獲得對機械運動的新認(rèn)知,推動社會與科技的進步與發(fā)展,相關(guān)教育者們一直不遺余力地歸納已有研究成果,整合進展,考量學(xué)生的基礎(chǔ)和未來的發(fā)展,將力學(xué)知識系統(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,隨大類培養(yǎng)和學(xué)分制的不斷實施與完善,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)模不斷擴大。因此,在教學(xué)實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,它激勵著我們在總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗的基礎(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,編著了這本具有時代特色的新形態(tài)教材,幫助學(xué)生走進力學(xué)、走進物理、走進科學(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)點運動學(xué)開篇,隨后論述質(zhì)點、質(zhì)點系所遵從的動力學(xué)規(guī)律,再分別對萬有引力、剛體、連續(xù)體、振動、波動進行介紹,后以相對論結(jié)束。
借助網(wǎng)絡(luò),本書將文字?jǐn)⑹、授課視頻、動畫、演示實驗等內(nèi)容有機地融合為一體,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、知名實驗室、先進大型科研設(shè)備及其工作原理等。靜態(tài)文字與動態(tài)視頻相輔相成,使教材煥發(fā)著新活力,引力波不再遙遠,探索火星的過程不再陌生,陀螺的進動更加直觀……原本只能在課堂上看到的演示實驗可以隨時展現(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、新進展、新方法、新素材融入其中。它以傳授知識和培養(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,本書也重視學(xué)生動手能力的培養(yǎng),介紹居家小實驗,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
為貫徹黨的二十大提出的“人才強國”和“加強基礎(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)新團隊為目標(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,獲得堅實理論基礎(chǔ),增強自主創(chuàng)新能力。
編者具有豐富教學(xué)經(jīng)驗和科研背景,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,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!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)點運動學(xué)011
1.1位置矢量位移011
1.1.1位置矢量質(zhì)點運動
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瞬時速度015
1.3加速度018
1.3.1平均加速度018
1.3.2瞬時加速度018
1.4相對運動022
1.5典型運動023
1.5.1勻加速運動023
1.5.2圓周運動026
1.5.3一般平面曲線運動032
本章提要034
思考題037
習(xí)題037
第2章牛頓運動定律041
2.1牛頓運動定律概述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牛頓運動定律的應(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章動量與角動量073
3.1力的沖量073
3.1.1沖量073
3.1.2平均沖力074
3.2動量定理075
3.2.1質(zhì)點的動量定理075
3.2.2質(zhì)點系的動量
定理076
3.3動量守恒定律及應(yīng)用078
3.3.1動量守恒定律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)心的運動086
3.4.3質(zhì)心系087
3.5角動量088
3.5.1質(zhì)點的角動量088
3.5.2力矩090
3.5.3角動量定理092
3.5.4角動量守恒定律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動能動能定理106
4.2.1質(zhì)點的動能定理106
4.2.2質(zhì)點系的動能定理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功能原理機械能守恒定律118
4.4.1質(zhì)點系的功能
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引力勢能的表達式155
5.4.2宇宙速度156
5.5萬有引力定律對開普勒運動的
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
運動的解釋及推廣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剛體的運動與描述181
6.1.1平動與轉(zhuǎn)動181
6.1.2角速度與角加速度182
6.1.3剛體的轉(zhuǎn)動慣量186
6.1.4剛體定軸轉(zhuǎn)動的角
動量190
6.2剛體定軸轉(zhuǎn)動定律及其
應(yīng)用191
6.2.1剛體定軸轉(zhuǎn)動定律191
6.2.2剛體定軸轉(zhuǎn)動定律的
應(yīng)用194
6.3剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量定理
與角動量守恒定律196
6.3.1角動量定理196
6.3.2角動量守恒定律197
6.4剛體定軸轉(zhuǎn)動的功和能199
6.4.1力矩的功200
6.4.2剛體定軸轉(zhuǎn)動的
機械能200
6.4.3剛體定軸轉(zhuǎn)動動能
定理201
6.5剛體平面運動203
6.5.1剛體平面運動的運動
學(xué)描述203
6.5.2剛體平面運動動
力學(xué)209
6.6進動215
6.6.1回轉(zhuǎn)儀及其定
軸性215
6.6.2回轉(zhuǎn)儀的進動216
6.6.3地球的進動與歲差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——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253
7.3.1關(guān)于理想流體的幾個
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章機械振動272
8.1簡諧振動及其運動學(xué)特征272
8.1.1簡諧振動的運動學(xué)
描述273
8.1.2簡諧振動的特征量274
8.1.3簡諧振動的幾何描述
旋轉(zhuǎn)矢量276
8.1.4相位差277
8.2簡諧振動動力學(xué)方程與
實例279
8.2.1簡諧振動的受力
特點279
8.2.2簡諧振動實例279
8.3簡諧振動的能量284
8.3.1動能與勢能284
8.3.2機械能285
8.4阻尼振動287
8.4.1位移隨時間變化的
關(guān)系287
8.4.2品質(zhì)因數(shù)290
8.5受迫振動與共振291
8.5.1受迫振動291
8.5.2共振294
8.5.3受迫振動的能量295
8.6簡諧振動的合成297
8.6.1同方向同頻率簡諧振動
的合成297
8.6.2同方向不同頻率簡諧
振動的合成301
8.6.3相互垂直的簡諧振動
的合成304
本章提要307
思考題310
習(xí)題311
第9章機械波315
9.1機械波的形成與描述315
9.1.1機械波的形成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.