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出版者:外语教学与研究出版社

作者:孟庆祥

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:2000-7-1

价格:15.00

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787806174265

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探寻物理世界的奥秘：经典力学入门与前沿展望 本书将带领读者踏入物理学的宏伟殿堂，以严谨的逻辑和生动的实例，深入浅出地剖析经典力学的核心原理及其在现代科学中的广泛应用。 第一部分：基础构建——力学之根基 本部分致力于为读者构建坚实的物理学基础，从最直观的运动描述出发，逐步深入到支配宏观世界运行的普适规律。 第一章：时空与运动的描述 参照系的选择与相对性： 探讨不同观察者眼中运动描述的差异，引入伽利略变换，为后续的分析奠定基础。详细解析了直线运动、匀变速运动的矢量分析方法，强调速度和加速度的精确定义。 二维与三维运动学： 引入位移、速度、加速度的向量表示法。重点分析抛体运动——这一经典问题的解题路径，包括空气阻力可忽略情况下的精确轨迹计算与射程最优化问题。 圆周运动与简谐振动（SHM）： 深入研究匀速圆周运动中的向心加速度，理解其与角速度、线速度的关系。随后，详尽阐述简谐振动的本质特征，如回复力的概念、周期与频率的决定因素，并通过对弹簧振子和单摆（小角度近似下）的分析，掌握其运动学和能量学特征。 第二章：牛顿定律——力与运动的桥梁 牛顿第一定律与惯性： 重新审视伽利略相对性原理在牛顿力学体系中的地位，明确惯性参考系的意义。 牛顿第二定律的量化： 本章是力学分析的核心。详细阐述 $mathbf{F} = mmathbf{a}$ 的矢量性质，强调质量作为惯性量度的本质。通过大量的实例解析，如连接体的运动、斜面上的物体、摩擦力的处理，训练读者建立正确的受力分析图。 牛顿第三定律的应用与反思： 探讨作用力与反作用力的特点，分析其不作用在同一物体上的重要性。深入讨论动量守恒定律的推导，将其视为牛顿第二定律在孤立系统中的另一种表现形式。 力的种类与合成： 系统梳理重力、弹力（胡克定律）、静摩擦力与滑动摩擦力，特别是对摩擦力临界条件的精确判断。学习如何使用力的平行四边形法则和正交分解法来简化复杂问题。 第三章：功、能与守恒——系统性的视角 功的概念与计算： 区分恒力做功和变力做功（如曲线路径下的功），引入功的积分定义。重点解析力的功与动能的变化之间的关系（动能定理）。 势能与保守力： 定义保守力，推导出重力势能和弹性势能的通用表达式。深入理解势能曲线的形态及其对物体运动状态的指示意义。 机械能守恒定律： 在只有保守力做功（或非保守力做功为零）的理想系统内，机械能守恒的条件与应用。本节将大量涉及能量转换过程的分析，如过山车问题、弹射问题等。 能量的普适性： 讨论非保守力（如阻力、张力）做功对机械能的影响，引出功能关系式。 第二部分：系统动力学与进阶概念 本部分将视角从单个质点扩展到多质点系统、刚体，并引入动量和角动量等更高级的守恒量。 第四章：质心与刚体运动 质心运动： 明确质心坐标的定义及其意义。推导质心定理，证明在没有外力矩作用下，系统的质心做匀速直线运动或保持静止，无论系统内部如何变化。 碰撞动力学： 运用动量守恒定律分析碰撞问题。详细区分完全弹性碰撞、非弹性碰撞（包括完全非弹性碰撞），计算碰撞后的速度及能量损失。 转动与转动惯量： 引入力矩的概念，类比平动中的力和力矩。定义转动惯量，并运用平行轴定理和垂直轴定理计算复杂形状物体的转动惯量。 转动定律与角动量： 阐述牛顿第二定律的转动形式——转动刚体的动力学方程。分析角动量的定义、性质及其守恒条件，尤其关注绕定轴转动的应用。 第五章：万有引力与天体力学 开普勒定律的回归： 从万有引力定律出发，系统地推导和验证开普勒三大定律，解释行星运动的几何规律背后的物理本质。 轨道动力学： 分析卫星绕中心天体运动的轨道类型（圆形、椭圆、抛物线）。计算轨道速度、逃逸速度，理解轨道能量与轨道形状的关系。 引力势能的应用： 在大型天体系统（如地球-月球系统）中应用万有引力势能和机械能守恒来分析天体的运动状态。 第三部分：扩展与联系——从经典到现代的过渡 本部分将简要探讨经典力学在实际工程中的应用，并引出未来物理学的方向。 第六章：简谐振动的深入分析与阻尼 受迫振动与共振现象： 引入外加周期性驱动力，分析系统对不同频率驱动力的响应。详细剖析共振的产生条件及其在工程、医学中的重要意义（既是利器也是隐患）。 阻尼振动： 引入粘滞阻尼力的概念，描述能量耗散过程。分析阻尼对振动周期和振幅的影响，区分过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种情况。 第七章：相对论的初探 经典力学的局限性： 简要回顾电磁学实验（如迈克尔逊-莫雷实验）对经典时空观的挑战。 狭义相对论的基本假设： 介绍光速不变原理和相对性原理。 时空观的颠覆： 简要介绍洛伦兹变换对时间膨胀和长度收缩的必然性，作为对经典牛顿力学的必要修正。 全书结构严谨，例题设计兼顾基础巩固与思维拓展，力求使读者不仅掌握解题技巧，更能深刻理解物理概念背后的深刻内涵，为进一步学习热力学、电磁学及更深层次的现代物理学打下坚实基础。

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