理论力学II/国家级精品课程教材·国家工程力学教学基地规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学

作者:和兴锁 编

出品人:

页数:124

译者:

出版时间:2011-1

价格:10.00元

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isbn号码:9787030160171

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《力学基础与应用：从宏观到微观的探索》 内容简介 本书是一部旨在系统性阐述力学基本原理及其广泛应用的学术专著。它不仅涵盖了经典力学框架下的核心概念，更深入地探讨了现代力学在不同学科领域的前沿进展。本书的编写目标是为物理学、工程学、材料科学、航空航天、生物力学乃至天文学等多个学科的研究者和高年级本科生、研究生提供一个全面、深入且兼具理论深度与实践指导的知识体系。 第一部分：宏观力学的基石 本部分将从牛顿力学的基本公理出发，系统性地梳理经典力学的主要分支。 第一章：质点动力学与刚体动力学 本章将首先回顾牛顿运动定律，并在此基础上深入分析质点的运动学与动力学。内容将包括但不限于：运动学描述（位移、速度、加速度）、动量守恒、能量守恒（动能、势能、功）、角动量守恒。我们将通过丰富的实例，例如抛体运动、圆周运动、简谐振动等，来加深对这些基本概念的理解。 随后，本章将拓展到刚体动力学。我们将引入描述刚体运动的转动惯量、力矩等概念，并探讨刚体的平动与转动耦合。经典的问题，如陀螺的运动、碰撞分析、转动惯量的计算等，都将得到详尽的解析。同时，我们将引入达朗贝尔原理、虚功原理等更一般的动力学方程，为后续章节的学习奠定基础。 第二章：拉格朗日力学与哈密顿力学 为了更优雅、更普适地描述力学系统，本章将引入分析力学的强大工具——拉格朗日力学和哈密顿力学。我们将从拉格朗日方程出发，探讨广义坐标、广义速度、拉格朗日量等核心概念。通过对保守系统和非保守系统的分析，展示拉格朗日力学在处理复杂约束和系统动力学方面的优势。 紧接着，本章将转向哈密顿力学。我们将介绍相空间、哈密顿量、正则方程以及泊松括号等概念。哈密顿力学不仅在理论物理中扮演着至关重要的角色，例如与量子力学的联系，同时也是研究微扰理论、混沌动力学等复杂现象的有力工具。我们将通过一些经典力学模型的哈密顿形式，来阐释其优越性。 第三章：振动与波 振动和波是自然界中最普遍的现象之一。本章将深入研究各种类型的振动，包括简谐振动、阻尼振动、受迫振动及其共振现象。我们将详细分析振动系统的数学模型，并介绍求解振动方程的方法。 随后，本章将扩展到波的传播。从一维波到三维波，我们将讨论波的叠加原理、干涉、衍射等现象。本章将涵盖横波和纵波，并特别关注机械波的传播规律，如声波和水波。我们将通过傅里叶分析等数学工具，来理解复杂波形的构成及其传播特性。 第四章：连续介质力学基础 当我们将宏观物体的研究对象从离散质点或刚体转向连续介质时，需要新的力学框架。本章将介绍连续介质力学的基本概念，包括应力、应变张量，以及描述介质变形的本构关系（如胡克定律）。我们将探讨流体力学的基本方程，如纳维-斯托克斯方程，以及弹性力学的基本理论。 本章还将涉及一些重要的概念，例如物质导数、涡旋、边界层理论等，这些对于理解流体的复杂行为至关重要。通过对固体和流体的力学性质的分析，为理解更复杂的工程问题和自然现象打下基础。 第二部分：微观力学的进阶与应用 本部分将深入探讨微观粒子行为的力学描述，并连接到更广泛的物理学领域。 第五章：相对论力学 随着对高速运动和强引力场的研究，经典力学逐渐暴露出其局限性。本章将引入狭义相对论和广义相对论的核心概念。 狭义相对论部分，我们将探讨洛伦兹变换、时间膨胀、长度收缩、质能等价性（E=mc²）等革命性的观点。我们将重点分析相对论动量和能量的概念，以及其在高速粒子物理中的应用。 广义相对论部分，我们将介绍等效原理，并从几何的角度理解引力。爱因斯坦场方程的引入将帮助我们理解时空的弯曲与物质能量的分布之间的关系。本章将触及黑洞、引力波等前沿物理概念，展现引力在宇宙学中的作用。 第六章：统计力学基础 当考虑大量粒子组成的宏观系统时，单个粒子的运动规律不足以描述系统的整体行为。本章将介绍统计力学的基本原理，将微观粒子运动与宏观热力学性质联系起来。 我们将探讨微观状态、宏观状态、系综（微正则系综、正则系综、巨正则系综）等概念。玻尔兹曼分布、费米-狄拉克分布、玻色-爱因斯坦分布等基本统计分布将得到详细阐述，它们是理解不同类型粒子的行为的关键。本章将通过对理想气体、固体比热等经典问题的统计力学解释，来展示其强大解释力。 第七章：量子力学入门 量子力学是描述微观粒子行为的理论基石。本章将作为量子力学的入门介绍，重点在于理解其基本概念和数学框架。 我们将从波粒二象性出发，介绍德布罗意波，并深入探讨薛定谔方程的含义及其在分析粒子行为中的应用。本章将涉及态叠加原理、测量问题、不确定性原理等量子力学的核心要素。虽然不深入复杂的量子场论，但本章将为读者理解原子、分子、固体等微观体系的力学性质提供必要的理论基础。 第三部分：力学的交叉与前沿 本部分将展示力学原理如何在各个学科领域得到应用，并展望其未来发展方向。 第八章：生物力学 生物体本身就是复杂的力学系统。本章将介绍生物力学的基本概念，包括骨骼、肌肉、关节的力学特性，以及血液循环、呼吸等生理过程中的力学规律。 我们将探讨生物材料的力学性能，例如骨骼的强度和弹性，以及肌肉的收缩力。本章还将涉及生物运动的动力学分析，例如行走、奔跑等。通过对生物结构的力学分析，理解疾病的发生机理，并指导生物医学工程的发展。 第九章：材料力学与断裂力学 材料的力学行为是工程设计的基础。本章将深入研究材料在受力作用下的变形和破坏。我们将重点讨论应力-应变曲线、弹性极限、屈服强度、抗拉强度等材料力学参数。 断裂力学部分，我们将引入裂纹尖端的应力集中、断裂韧度等概念，分析材料的脆性断裂和韧性断裂。本章将为理解结构的设计、失效分析以及新材料的开发提供坚实的理论支撑。 第十章：流体力学与空气动力学 本章将进一步深化对流体力学的理解，并聚焦于空气动力学。我们将讨论流体的粘性、可压缩性、边界层等重要概念。 空气动力学部分，我们将分析物体在空气中运动时受到的力，包括升力和阻力。本章将介绍翼型理论、伯努利原理在飞机设计中的应用，以及超音速流动等复杂现象。 第十一章：天体动力学与轨道力学 力学原理在宇宙尺度上也同样适用。本章将介绍天体动力学的基本概念，包括引力相互作用、轨道运动、多体问题等。 我们将分析行星、卫星、彗星等的运动轨道，并探讨轨道设计、变轨机动等航天工程中的关键问题。本章将展现牛顿万有引力定律在解释宇宙天体运动中的巨大成功。 第十二章：现代力学的发展趋势与展望 本书的最后一章将对现代力学的发展进行总结和展望。我们将探讨计算力学、多尺度力学、智能材料力学等前沿领域。 计算力学作为现代力学研究的重要工具，其数值方法（如有限元法）在解决复杂工程问题中的作用将得到强调。多尺度力学则致力于连接微观到宏观的力学行为。智能材料则展现了材料力学与人工智能、控制理论的交叉融合。本章还将讨论力学在能源、环境、生物技术等新兴领域的应用潜力，为读者勾勒出未来力学研究的宏伟蓝图。 总结 《力学基础与应用：从宏观到微观的探索》旨在为读者构建一个完整、连贯且深入的力学知识体系。本书将力学的基本原理与广泛的实际应用相结合，从最基本的牛顿定律出发，逐步过渡到分析力学、相对论力学、统计力学和量子力学，最终展现力学在生物、材料、航空航天、天文学等众多领域的关键作用。本书致力于培养读者严谨的逻辑思维和解决复杂问题的能力，为他们在科学研究和工程实践中打下坚实的力学基础。

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这本书的整体结构安排，坦率地说，让我感到有些许的迷失方向。它似乎更偏向于知识点的罗列和体系的完整性，而对不同章节之间的内在逻辑联系挖掘得不够深入。例如，在某些章节中，对某一特定问题的处理方法被反复提及，但很少有章节能清晰地总结出不同力学模型（比如拉格朗日力学和哈密顿力学）在解决特定类型问题时的优劣权衡和适用范围。这使得我在学习过程中，时常感到知识点是孤立存在的，缺乏一个宏大的框架来统摄全局。对于一本旨在成为“国家级精品课程教材”的著作来说，这种“见树不见林”的叙述方式，实在令人遗憾。我希望教材能够像一位经验丰富的导师一样，不仅教我“如何做”，更重要的是教我“为什么这么做”，并指明不同路径的风景。读完好几章后，我仍然感觉自己只是机械地掌握了一些求解技巧，但对于整个理论力学的哲学基础和它在现代物理学中的地位，依然感到一片朦胧，这可能与教材过于侧重计算推导，而疏于理论哲思的表达有关。

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拿到这本《理论力学II》教材，首先映入眼帘的是其庄重典雅的封面设计，透着一股深厚的学术气息。我抱着极高的期望翻开了第一章，希望能在其中找到对经典理论的深入剖析和创新应用。然而，我发现书中对一些基础概念的阐述显得有些过于刻板和教条化，缺乏对物理图像的生动描绘和直观引导。比如在处理复杂系统的约束条件时，作者直接给出了公式，但对于这些公式背后的力学直觉和物理意义，探讨得不够充分，使得初学者在理解上容易感到吃力，仿佛在啃一本干巴巴的定理手册。我期待的是一种能够启发思考、引导我主动探究的讲解方式，而不是单纯的知识堆砌。尤其是在引入变分原理这类抽象概念时，如果能辅以更多精心设计的思想实验或者历史背景的介绍，想必能让读者更好地领会其精髓。这本书的排版虽然清晰，但图示的数量和质量，尤其是那些用于说明复杂运动或相互作用的示意图，实在有待加强，很多时候需要读者自己在大脑中构建画面，这无疑增加了学习的难度和挫败感。

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关于习题的设计，这本书的表现也未能达到我心目中“精品教材”的标准。习题集的设计似乎更倾向于检验读者对书中例题和基本公式的记忆与直接套用能力，缺乏真正考验学生创新思维和综合运用能力的开放性或探究性题目。很多题目给出的条件都非常“理想化”，与实际工程或更深层次的物理问题相去甚远。例如，我希望能看到一些结合现代技术背景的、需要多学科知识交叉才能解决的问题，或者一些需要通过修改初始条件来观察系统行为变化的参数化分析题。目前这套习题库，更像是对过去教学模式的复刻，缺少与时俱进的活力。通过习题来巩固和深化理解是学习理论力学的关键一步，如果习题本身不能激发读者的好奇心和挑战欲，那么即使知识点讲得再透彻，学习效果也会大打折扣。我需要的是能够让我感到烧脑、需要反复推敲才能找到突破口的“好题”，而不是那种做完后只留下“哦，原来如此”的平庸练习。

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在语言风格和表达的细腻程度上，这本书显得过于“学术化”和“去人性化”。行文语气平直，缺乏必要的鼓励和引导，给人的感觉是冰冷的知识传输。阅读体验上，尤其是在处理那些复杂的数学推导时，作者常常跳过一些关键的中间步骤，直接呈现结果，美其名曰“读者可以自行推导”。虽然这对于高年级学生或许可行，但对于正在构建知识体系的初学者来说，这种跳跃无疑是学习中的巨大障碍。我深切体会到，一本好的教材应该像一位耐心的朋友，在关键时刻提供恰到好处的提示和支持。例如，在引入坐标变换或张量分析时，如果能有更详尽的几何解释或者更形象的比喻来辅助理解，学习过程的阻力会小很多。目前这本书的文字，似乎更像是为已经“入门”的学者准备的备忘录，而非为广大学生准备的引导手册，阅读起来需要耗费极大的精力去“翻译”作者省略掉的那些关键环节。

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这本书在与其它相关学科的衔接和拓展方面，做得也略显不足。理论力学作为连接经典物理与现代物理（如量子力学、场论）的桥梁，其地位至关重要。然而，在教材的结尾部分，对于如何利用其中建立的力学框架去理解更前沿的物理概念，例如薛定谔方程的经典对应，或者广义相对论中的测地线概念，几乎没有提及或只是寥寥数语带过。这种知识的“断层”使得读者很难体会到理论力学在整个物理知识体系中的承上启下的重要作用。我期望教材能更具前瞻性，用一两章的篇幅，展示经典力学思想的延伸和边界，从而激发读者继续深造的兴趣。目前读完后，我感觉自己掌握了一个自洽但相对封闭的力学系统，缺乏向外探索的明确方向和动力，这与一本面向未来的“国家级规划教材”的定位是有些出入的，略显保守和守旧。

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