经典力学

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经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理,它是20世纪以前的力学,有两个基本假定:其一是假定时间和空间是绝对的,长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关,物质间相互作用的传递是瞬时到达的;其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。20世纪以来,由于物理学的发展,在微观(量子尺度)、高速(接近光速)等领域,经典力学的局限性暴露出来。
中文名
经典力学
外文名
classical mechanics
类    别
力学的一个分支
基    础
牛顿运动定律
研究状态
宏观世界和低速状态下
研究对象
研究物体运动

经典力学概念

力学在量子力学出现前的总称,研究宏观物体的运动规律,包括以牛顿运动定律为基础的经典理论和狭义相对论。I.牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出的运动三定律和万有引力定律为经典力学奠定了基础。L.欧拉,J.-L.拉格朗日、W.R.哈密顿等继牛顿之后,发展了不同的体系,推广了力学在自然科学和工程技术中的应用。
学者们根据经典力学的定律和万有引力定律曾经精确地预言彗星和小行星等的运动,并且得到了验证;还根据这些定律预言并发现了新的行星。经典力学应用的成功以及麦克斯韦的电磁学理论预测电磁波的成功曾使19世纪末一些物理学家以为物理学在原则上已是完善的。
以牛顿定律为基础的力学理论是有它的局限性的。当物体的运动速度可与光速比拟时,对运动的分析要求放弃绝对空间和时间的概念,A.爱因斯坦于1905年建立的狭义相对论对此作了彻底的改革。在狭义相对论中,给出了长度收缩效应和时间膨胀效应,从而得出质点的质量是速度的函数,当质点速度接近光速时,质量趋于无限大。在物体的速度比光速小得多的条件下,牛顿定律成为相对论的特殊情况。在相对论动力学中也可应用拉格朗日和哈密顿的方法,但此时的拉格朗日函数和啥密顿函数不同于非相对论力学中的相应函数。
20世纪20年代,L.-V.德布罗意、E.薛定谔、W.K.海森伯、P.A.M.狄喇克等物理学家建立了研究电子、质子等微观粒子行为的量子力学。量子力学的一个基本观点是微观粒子的行为不能以空间和时间的确定函数表达,故量子力学是非经典的。
由于牛顿力学和相对论力学在描述物体行为的观点上是一致的,现代的经典力学著作都把狭义相对论的知识作为经典力学的组成部分。这些著作常包括牛顿力学和其重要发展体系——拉格朗日体系、哈密顿体系,以及狭义相对论等部分。因此,经典力学可分为非相对论经典力学和相对论经典力学。
经典力学是力学的一个分支。经典力学是以牛顿运动定律为基础,在宏观世界和低速状态下,研究物体运动的基要学术。在物理学里,经典力学是最早被接受为力学的一个基本纲领。经典力学又分为静力学(描述静止物体)、运动学(描述物体运动)和动力学(描述物体受力作用下的运动)。在十六世纪,伽利略·伽利莱就已采用科学实验和数学分析的方法研究力学。他为后来的科学家提供了许多豁然开朗的启示。艾萨克·牛顿则是最早使用数学语言描述力学定律的科学家。

经典力学基本定律

经典力学牛顿第一定律

一切物体在没有受到外力作用或受到的合外力为零时,它们的运动保持不变,包括加速度始终等于零的匀速直线运动状态和静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。

经典力学牛顿第二定律

物体的加速度与所受外力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向与合外力的方向相同。
公式:F(合)=kma【当F(合)、m和a 采用国际单位制N、kg和m/s²时,k=1】

经典力学牛顿第三定律

两个物体之间的作用力与反作用力大小相等,方向相反,并且在同一条直线上。

经典力学万有引力定律

自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的大小与物体(质点)的质量乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。公式:
;

经典力学基本假定

第一个假定:假定时间和空间是绝对的,长度和时间间隔测量与观测者的运动无关;物质间相互作用的传递是瞬时到达的。
由此可知,经典力学实际上只适用于与光速相比低速运动的情况。在高速运动情况下,时间和长度不能再认为与观测者的运动无关。
第二个假定:一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。
由此可知,经典力学只适用于宏观物体。在微观系统中,所有物理量在原则上不可能同时被精确测定。因此经典力学的定律一般只是宏观物体低速运动时的近似定律。

经典力学应用范围

它在许多场合非常准确。经典力学可用于描述人体尺寸物体的运动(如陀螺和棒球),许多天体(如行星和星系)的运动,以及一些微尺度物体(如有机分子)。
在低速运动的物体中,经典力学非常实用,虽然爱因斯坦提出了相对论,但是在生活中,我们几乎不会遇见高速运动(光速级别),因此,我们还是会以经典力学解释各种现象。但是在高速运动或极大质量物体之间,经典力学就 “ 心有余而力不足”了。这也正是现代物理学的范畴。

经典力学发展

经典力学古希腊

力学是物理学中发展较早的一个分支。古希腊著名的哲学家亚里士多德对“力和运动”提出过许多观点,例如“力是维持物体运动状态的原因”,“两个重物,较重的下落较快”等。
他的著作一度被当作古代世界学术的百科全书,在西方有着极大的影响,以致他的很多错误观点在长达2000年的岁月中被大多数人所接受。

经典力学古代中国

在中国古代,墨子提出“力,重之谓”,首次将重量看做一种力,将重力与质量区分开。又提出“力,形之所以奋也”,即力是物体加速运动的原因,[1]  尽管“加速运动”与“运动状态的改变”仍有较大区别,但这已经是一个巨大的进步,领先西方近两千年。可惜,由于秦汉战乱,墨家逐渐消亡,儒家占据统治地位使得自然科学研究被看做“奇技淫巧”,因此中国的经典力学研究没有发展下去。

经典力学16世纪-17世纪

人们开始通过科学实验,对力学现象进行准确的研究。许多物理学家、天文学家如哥白尼、布鲁诺、伽利略开普勒等,做了很多艰巨的工作,经典力学逐渐摆脱传统观念的束缚,有了很大的进展。
英国科学家牛顿在前人研究和实践的基础上,经过长期的实验观测、数学计算和深入思考,提出了力学三大定律和万有引力定律,把天体力学和地球上物体的力学统一起来,建立了系统的经典力学理论。经典力学概括来说,是由伽利略及其时代的优秀物理学家奠基,由牛顿正式建立。所以牛顿曾说过,他是站在了巨人的肩膀上。

经典力学18世纪-19世纪

由伽利略和牛顿等人发展出来的力学,着重于分析位移、速度、加速度、力等等矢量间的关系,又称为矢量力学。它是工程和日常生活中最常用的表述方式,但并不是唯一的表述方式:拉格朗日、哈密顿、卡尔·雅可比等发展了经典力学的新的表述形式,即所谓分析力学。分析力学所建立的框架是现代物理的基础,如量子场论、广义相对论量子引力等。
微分几何的发展为经典力学注入了蒸蒸日盛的生命力,是研究现代经典力学的主要数学工具

经典力学20世纪

现代力学推翻了绝对空间的概念:即在不同空间发生的事件是绝然不同的。例如,静挂在移动的火车车厢内的时钟,对于站在车厢外的观察者来说是呈移动状态的。但是,经典力学仍然确认时间是绝对不变的。
在日常经验范围中,采用经典力学可以计算出精确的结果。但是,在接近光速的高速度或强大引力场的系统中,经典力学已被相对论力学取代;在小距离尺度系统中又被量子力学取代;在同时具有上述两种特性的系统中则被相对论性量子场论取代。虽然如此,经典力学仍旧是非常有用的。因为:它比上述理论简单且易于应用。
虽然经典力学和其他“经典”理论(如经典电磁学和热力学)大致相容,在十九世纪末,还是发现出有些只有现代物理才能解释的不一致性。特别是,经典非相对论电动力学预言光速在以太内是常数,经典力学无法解释这预测,并导致了狭义相对论的发展。经典力学和经典热力学的结合又导出吉布斯佯谬(熵无定义)和紫外灾难(黑体发射无穷能量)。为解决这些问题的努力造成了量子力学的发展。[2] 

经典力学理论的表述

经典力学有许多不同的理论表述方式:
牛顿力学(矢量力学)的表述方式。
拉格朗日力学的表述方式。
哈密顿力学的表述方式。
以下介绍经典力学的几个基本概念。为简单起见,经典力学常使用质点来模拟实际物体。质点的尺寸大小可以被忽略。质点的运动可以用一些参数描述:位移、质量、和作用在其上的力。
实际而言,经典力学可以描述的物体总是具有非零的尺寸。(真正的质点,例如电子, 必须用量子力学才能正确描述)。非零尺寸的物体比虚构的质点有更复杂的行为,这是因为自由度的增加。例如,棒球在移动的时候可以旋转。虽然如此,质点的概念也可以用来研究这种物体,因为这种物体可以被认知为由大量质点组成的复合物。如果复合物的尺寸极小于所研究问题的距离尺寸,则可以推断复合物的质心与质点的行为相似。因此,使用质点也适合于研究这类问题。[3] 

经典力学分支

经典力学三大分支为固体力学流体力学和一般力学(理论力学,材料力学,结构力学)。

经典力学历史

古希腊的哲学家,包括亚里士多德在内,可能是最早提出“万有之本,必涵其因”论点,以及用抽象的哲理尝试敲解大自然奥秘的思想家。当然,对于现代读者而言,许多仍旧存留下来的思想是蛮有道理的,但并没有无懈可击的数学理论与对照实验来阐明和证实。而这些方法乃现代科学,如经典力学,能形成的最基本因素。
开普勒是第一位要求用因果关系来诠释星体运动的科学家。他从第谷·布拉赫火星的天文观测资料里发现了火星公转的轨道是椭圆形的。这与中世纪思维的切割大约发生在西元1600年。差不多于同时,伽利略用抽象的数学定律来解释质点运动。传说他曾经做过一个著名的实验:从比萨斜塔扔下两个不同质量的球来试验它们是否同时落地。虽然这传说很可能不实,但他确实做过斜面上滚球的数量实验;他的加速运动论显然是由这些结果推导出的,而且成为了经典力学上的基石。
牛顿和大多数那个年代的同仁,除了惠更斯著名的例外,都认为经典力学应可以诠释所有大自然显示的现象,包括用其分支,几何光学,来解释光波。甚至于当他发现了牛顿环(一个光波干涉现象),牛顿仍然使用自己的光微粒学说来解释。
十九世纪后期,尖端的理论与实验挖掘出许多扑朔迷离的难题。经典力学与热力学的连结导至出经典统计力学的吉布斯佯谬(熵混合不连续特性)。在原子物理的领域,原子辐射呈现线状光谱,而不是连续光谱。众位大师尽心竭力研究这些难题,引导发展出现代的量子力学。同样的,因为经典电磁学和经典力学在坐标变换时的互相矛盾,终就创发出惊世的相对论。
自二十世纪末后,不再能虎山独行的经典力学,已与经典电磁学被牢牢的嵌入相对论和量子力学里面,成为在非相对论性和非量子力学性的极限,研究质点的学问。[4] 

经典力学有效范围

许多经典力学的分支乃是更精准理论的简化或近似。两个最精准的例子是广义相对论和相对论性统计力学。几何光学乃量子光学的近似,并没有比它更优秀的理论了。[5] 
一般来说,经典力学适用于弱引力场中的宏观物体的低速运动。

经典力学完善

牛顿力学的辉煌成就,决定着后来物理学家的思想、研究和实践的方向。《原理》采用的是欧几里得几何学的表述方式,处理的是质点力学问题,以后牛顿力学被推广到流体刚体,并逐渐发展成严密的解析形式。
1736年,欧拉写成了《力学》一书,把牛顿的质点力学推广到刚体的场合,引入了惯量的概念,论述了刚体运动的问题 。
牛顿在他的巨著《自然哲学的数学原理》里发表了三条牛顿运动定律;惯性定律,加速度定律,和作用与反作用定律。他示范了这些定律能支配着普通物体与天体的运动。特别值得一提的是,他研究出开普勒定律在理论方面的详解。牛顿先前已创发的微积分是研究经典力学所必备的数学工具。1738年,伯努利出版了《流体力学》,解决了流体运动问题;达朗贝尔进而于1743年出版了《力学研究》,把动力学问题化为静力学来处理,提出了所谓达朗贝尔原理;莫培督接着在1744年提出了最小作用原理。把解析方法进一步贯彻到底的是拉格朗日1788年的《分析力学》和拉普拉斯的《天体力学》(在1799~1825年间完成)。前者虽说是一本力学书,可是没有画一张图,自始至终采用的都是纯粹的解析法,因而十分出名,运用广义坐标的拉格朗日方程就在其中。后者专门用牛顿力学处理天体问题,解决了各种各样的疑难。《分析力学》和《天体力学》可以说是经典力学的顶峰。 在分析力学方面做出杰出贡献的还有其他一批人,他们使经典力学在逻辑上和形式上更加令人满意。就这样,经过牛顿的精心构造和后人的着意雕饰,到了十八世纪初期,经典力学这一宏伟建筑巍然矗立,无论外部造型之雅致,还是内藏珍品之精美,在当时的科学建筑群中都是无与伦比的。经典力学正确地反映了弱引力情况下、低速宏观物体运动的客观规律,使人类对物质运动的认识大大地向前跨进了一步。

经典力学相关补充

经典力学是研究宏观物体做低速机械运动的现象和规律的学科。宏观是相对于原子等微观粒子而言的;低速是相对于光速而言的。物体的空间位置随时间变化称为机械运动。人们日常生活直接接触到的并首先加以研究的都是宏观低速的机械运动。
自远古以来,由于农业生产需要确定季节,人们就进行天文观察。16世纪后期,伽利略的望远镜使人们对行星绕太阳的运动进行了详细、精密的观察。17世纪开普勒从这些观察结果中总结出了行星绕日运动三条经验规律。差不多在同一时期,伽利略进行了落体和抛物体的实验研究,从而提出关于机械运动现象的初步理论。
牛顿深入研究了这些经验规律和初步的现象性理论,发现了宏观低速机械运动的基本规律,为经典力学奠定了基础。亚当斯根据对天王星的详细天文观察,并根据牛顿的理论,预言了海王星的存在,以后果然在天文观察中发现了海王星。于是牛顿所提出的力学定律和万有引力定律被普遍接受了。
经典力学中的基本物理量是质点的空间坐标和动量:一个力学系统在某一时刻的状态,由它的某一个质点在这一时刻的空间坐标和动量表示。对于一个不受外界影响,也不影响外界,不包含其他运动形式(如热运动、电磁运动等)的力学系统来说,它的总机械能就是每一个质点的空间坐标和动量的函数,其状态随时间的变化由总能量决定。
在经典力学中,力学系统的总能量和总动量有特别重要的意义。物理学的发展表明,任何一个孤立的物理系统,无论怎样变化,其总能量和总动量数值是不变的。这种守恒性质的适用范围已经远远超出了经典力学的范围,截止到2013年还没有发现它们的局限性。
早在19世纪,经典力学就已经成为物理学中十分成熟的分支学科,它包含了丰富的内容。例如:质点力学、刚体力学、分析力学、弹性力学、塑性力学、流体力学等。经典力学的应用范围,涉及到能源、航空、航天、机械、建筑、水利、矿山建设直到安全防护等各个领域。当然,工程技术问题常常是综合性的问题,还需要许多学科进行综合研究,才能完全解决。例如纸锥扬声器的振动模式。
机械运动中,很普遍的一种运动形式就是振动和波动。声学就是研究这种运动的产生、传播、转化和吸收的分支学科。人们通过声波传递信息,有许多物体不易为光波和电磁波透过,却能为声波透过;频率非常低的声波能在大气和海洋中传播到遥远的地方,因此能迅速传递地球上任何地方发生的地震、火山爆发或核爆炸的信息;频率很高的声波和声表面波已经用于固体的研究、微波技术、医疗诊断等领域;非常强的声波已经用于工业加工等。[6] 

经典力学相关书籍

《经典力学研究 International Journal of Mechanics Research》 是一本关注力学领域最新进展的国际中文期刊,由汉斯出版社发行。本刊支持思想创新、学术创新,倡导科学,繁荣学术,集学术性、思想性为一体,旨在为了给世界范围内的科学家、学者、科研人员提供一个传播、分享和讨论力学领域内不同方向问题与发展的交流平台[7] 
研究领域:
  • 经典力学
  • 基础力学
  • 分析力学
  • 材料力学
  • 固体力学
  • 流体力学
  • 弹性力学
  • 板壳力学
  • 塑性力学
  • 断裂力学
  • 结构力学
  • 应用力学
  • 工程力学
  • 流变学
  • 爆炸力学
  • 物理力学
  • 化学流体动力学
  • 等离子体动力学
  • 电流体动力学
  • 磁流体力学
  • 热弹性力学
力学其他学科

经典力学图书

经典力学信息

作者:范钦珊
ISBN:9787302095002
定价:32元
印次:1-12
装帧:平装
印刷日期:2013-6-18

经典力学简介

本书是根据教育部颁布的“理论力学教学基本要求”编写的,删除了与大学物理重叠的内容,同时注意与“材料力学”课程中相关内容的贯通和融合。因而,与现行同类教材相比,篇幅有较大的幅度的减少。
全书内容分为3篇共13章,第1篇是工程静力学基础,包括受力分析概述、力系的等效与简化和静力学平衡问题等3章;第2篇是工程运动学基础,包括运动分析基础、点复合运动分析和刚体的平面运动分析等3章;第3篇是工程动力学基础,包括质点动力学、动量定理及其应用、动量矩定理及其应用、运能定理及其应用、达朗贝尔原理及其应用、虚位移原理及其应用、运力学普遍方程和第二类拉格朗日方程等7章。
本书可作为高等院校理工科专业理论力学课程的教材。

经典力学前言

本书是为应用型大学相关专业编写的。编写本书一方面是为了满足那些对理论力学的难度要求不高,但对理论力学的基础知识有一定了解并且具有一定深度的专业的要求,更好地适应这些专业的素质教育需要;另一方面是为了适应新的教育教学改革的形势。
编写本书的一个基本原则就是从素质教育的要求出发,更注重基本概念,而不追求冗长的理论推导与繁琐的数字运算。
理论力学与很多领域的工程问题密切相关。理论力学教学不仅可以培养学生的力学素质,而且可以加强学生的工程概念。这对于他们向其他学科或其他工程领域扩展是很有利的。与以往的同类教材相比,本书的难度有所下降,工程概念有所加强,引入了一些涉及广泛领域的工程实例、例题和习题。
为了让学生更快地掌握最基本的知识,我们在概念、原理的叙述方面作了一些改进,做法之一是从提出问题、分析问题和解决问题等方面作了比较详尽的论述与讨论;做法之二是安排了较多的例题分析,而且在大部分例题的最后,都安排了“本例讨论”。我们相信这将有助于读者提高应用基本概念和基本方法分析和解决问题的能力,有助于学生加深对基本内容的了解和掌握。
本书内容的选取以教育部颁布的“理论力学教学基本要求”为依据,删除了与大学物理重叠的内容,同时注意与“材料力学”课程相关内容的贯通和融合。因而,与现行同类教材相比,本书的篇幅有较大幅度的减少。
全书分为工程静力学基础、工程运动学基础和工程动力学基础3篇共13章。工程静力学基础篇包括:受力分析概述、力系的等效与简化和静力学平衡问题等3章;工程运动学基础篇包括:运动分析基础、点的复合运动分析和刚体的平面运动分析等3章;工程动力学基础篇包括:质点动力学、动量定理及其应用、动量矩定理及其应用、动能定理及其应用、达朗贝尔原理及其应用、虚位移原理及其应用、动力学普遍方程和第二类拉格朗日方程等7章。其中第13章“动力学普遍方程和第二类拉格朗日方程基础”为选学内容。
根据不同院校的实际情况,必修部分(前12章)所需教学时数约为48~64;选学部分(第13章)所需教学时数约为4~6。这样的教学时数与大部分院校的理论力学教学时数大体接近。
作者
2004年5月于北京

经典力学目录

绪论1
第1篇工程静力学基础
第1章受力分析概述11
1.1静力学模型11
1.2力的基本概念12
1.3工程中常见的约束与约束力15
1.4受力分析与受力图19
1.5结论与讨论23
习题25
第2章力系的等效与简化29
2.1力对点之矩与力对轴之矩29
2.2力偶与力偶系33
2.3力系等效定理36
2.4力系的简化38
2.5结论与讨论44
习题47
第3章静力学平衡问题51
3.1平衡与平衡条件51
3.2任意力系的平衡方程52
3.3平面力系的平衡方程54
3.4平衡方程的应用55
3.5刚体系统平衡问题63
3.6平面静定桁架的静力分析67
3.7考虑摩擦时的平衡问题73
3.8结论与讨论87
习题92
第2篇工程运动学基础
第4章运动分析基础107
4.1点的运动学107
4.2刚体的简单运动117
4.3结论与讨论126
习题127
第5章点的复合运动分析131
5.1点的复合运动的基本概念131
5.2点的速度合成定理133
5.3牵连运动为平移时点的加速度合成定理135
5.4牵连运动为转动时点的加速度合成定理科氏加速度138
5.5结论与讨论147
习题149
第6章刚体的平面运动分析155
6.1刚体平面运动方程及运动分解155
6.2平面图形上各点的速度分析159
6.3平面图形上各点的加速度分析170
6.4运动学综合应用举例174
6.5结论与讨论178
习题180
第3篇工程动力学基础
第7章质点动力学189
7.1质点运动微分方程189
7.2非惯性系下的质点运动微分方程193
7.3机械振动基础196
7.4结论与讨论205
习题208
第8章动量定理及其应用215
8.1动量定理及其守恒形式215
8.2质心运动定理222
8.3结论与讨论225
习题228
第9章动量矩定理及其应用231
9.1质点与刚体的动量矩231
9.2动量矩定理及其守恒形式237
9.3相对质心的动量矩定理240
9.4刚体定轴转动微分方程与平面运动微分方程242
9.5动量和动量矩定理在碰撞问题中的应用248
9.6结论与讨论252
习题252
第10章动能定理及其应用259
10.1力的功259
10.2动能264
10.3动能定理及其应用266
10.4势能的概念机械能守恒定律及其应用270
10.5动力学普遍定理的综合应用272
10.6结论与讨论283
习题284
第11章达朗贝尔原理及其应用289
11.1惯性力与达朗贝尔原理289
11.2惯性力系的简化294
11.3达朗贝尔原理的应用示例297
11.4结论与讨论303
习题306
第12章虚位移原理及其应用311
12.1引言311
12.2基本概念313
12.3虚位移原理320
12.4结论与讨论330
习题333
*第13章动力学普遍方程和第二类拉格朗日方程337
13.1动力学普遍方程337
13.2第二类拉格朗日方程338
13.3动力学普遍方程和第二类拉格朗日方程的应用341
13.4结论与讨论348
习题349
习题答案352
索引363
参考文献366

经典力学理论力学

作者:陈立群等
上海市教育委员会高校重点教材建设项目
图书详细信息
ISBN:9787302123033
定价:23元
印次:1-5
装帧:平装
印刷日期:2013-7-26

经典力学图书简介

作为理论力学教材,本书参照最新的课程基本要求编写。全书除绪论外分10章,依次为力和约束、力系的简化、平衡问题——矢量方法、点的运动和刚体基本运动、点的合成运动、刚体的平面运动、质点动力学、质点系动力学——矢量方法、平衡问题——能量方法、质点系动力学——能量方法。本书精选了例题,并附有解题指导和习题,另配有全部习题的详细解答供教师参考。
本书可作为教学—研究型高校和教学型高校的机械、土建、水利、航空、动力等专业学生的多学时理论力学课程教材。略去带星号章节后,也可用作其他专业中、少学时理论力学课程的教材。

经典力学前言

理论力学是高等理工科院校普遍开设的一门技术基础课,是后续力学课程和其他相关专业课程的基础。在中国高等教育的改革与发展中,学校的层次和类型不断增加,不同学校和专业对理论力学课程提出了不同的要求,理论力学课程的学时也有所减少。同时,随着高等教育的普及化和高校的扩招,学生的情况也发生了变化。为满足这些变化所产生的对教材的新的需求特编写了本书。
作为理论力学教材,本书参照最新的课程基本要求编写。全书除绪论外共分10章。
在编写过程中,我们试图用现代和实用的观点,阐述理论力学的核心内容和方法。既要大体保持本门课程基本内容的完整性,又要注意与先修的高等数学、物理课程的衔接及与材料力学、机械原理等后续课程的过渡。尤其是要充分应用先修课的知识,提高本课程起点,同时为后续课程奠定扎实的理论力学基础。在优化教学内容的同时,加强对学生能力的培养,具体包括力学和数学建模能力、数学模型的分析能力、逻辑思维能力等。在具体写法方面,力求概念清晰,论证严谨,叙述简要。
具体来讲,本书具有下列特点。
(1) 体系调整。在静力学和动力学中,突出矢量方法和能量方法两条主线。在运动学中适当加强了解析方法的内容。
(2) 内容精简。例如,扬弃了理论力学传统教材中的静力学公理体系;在叙述静力学和动力学的能量方法时,没有考虑非定常约束。
(3) 定位明确。本教材的基本使用对象为教学—研究型高校和教学型高校中等程度学生。在例题和习题选择时也考虑了部分学生的考研需要。
(4) 篇幅紧凑。对学有余力的学生,本教材附有“参考文献”和“阅读建议”引导他们自学更深入的内容,也可供教师备课尤其在扩展教学内容时参考。
(5) 教材模块化,以便于不同学时的课程选用。教材内容以多学时课程基本要求为限,在章节安排上,考虑同时便于中、少学时课程使用。
(6) 考虑到本教材对象的实际情况,本教材可独立使用,不依赖任何电子教材,也没有涉及数值方法和使用计算机的解题训练。
本书第1~3章由上海应用技术学院薛纭教授编写,第4~6章由北京信息科技大学(筹)戈新生教授编写,第7,8章和附录由上海大学徐凯宇教授编写,其他部分由上海大学陈立群教授编写,全书由陈立群加工定稿。编写工作得到各方面的支持和鼓励,编写过程中汲取了已出版的国内外相关教材的许多宝贵经验。本书立项过程中承蒙上海交通大学刘延柱教授和洪嘉振教授以及上海大学程昌钧教授热情推荐。书稿承蒙北京理工大学梅凤翔教授和上海交通大学刘延柱教授详细审阅,并提出许多宝贵意见。作者谨表示衷心感谢。
本书受到“上海市教育委员会高校重点教材建设项目”资助,在此鸣谢!

经典力学目录

绪论1
0.1理论力学的内容1
0.2理论力学发展简史2
0.3理论力学的学习方法4
第1章力和约束6
1.1力、力矩和力偶6
1.2约束的基本类型13
1.3物体的受力分析和受力图16
习题19
第2章力系的简化22
2.1力系的基本特征量——主矢与主矩22
2.2一般力系向某点的简化24
2.3平行力系和重心27
习题30
第3章平衡问题——矢量方法33
3.1力系的平衡方程及其应用33
3.2考虑摩擦的平衡问题42
3.3平面桁架的静力计算50
习题53
第4章点的运动和刚体基本运动61
4.1点的运动61
4.2刚体的平移71
4.3刚体的定轴转动72
习题78
第5章点的合成运动82
5.1绝对运动、相对运动和牵连运动82
5.2速度合成定理84
5.3加速度合成定理88
习题96
第6章刚体的平面运动101
6.1刚体平面运动的描述101
6.2平面运动刚体上点的速度104
6.3*平面运动刚体上点的加速度111
习题118
第7章质点动力学122
7.1质点运动的动力学建模122
7.2质点运动的动力学分析125
7.3*非惯性参考系中的质点运动135
习题139
第8章质点系动力学——矢量方法142
8.1动量定理和动量矩定理143
8.2动力学建模的动静法160
8.3碰撞问题172
习题178
第9章平衡问题——能量方法184
9.1功和势能185
9.2虚功原理189
9.3*广义坐标表示的虚功原理193
习题198
第10章质点系动力学——能量方法202
10.1动能和动能定理203
10.2*拉格朗日方程208
10.3动力学综合应用214
习题220
附录A常见几种均质物体的转动惯量和回转半径225
习题答案228
参考文献236
阅读建议237
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参考资料
  • 1.    墨子及其后学.《墨子》:无,战国时期
  • 2.    H.C.Corhen and P.Stehle .Classical Mechanics.New York:John Wiley&Sons,1960
  • 3.    J.W.Leech.Classical Mechanics.London:Mothuen,1958
  • 4.    H.Goldstein.Classical Mechanics,2nd ed:Addison-Wes.ley,1980
  • 5.    E.A.Desloge.Classical Mechanics.New York:John Wiley&Sons,1982
  • 6.    汪家訸 黄克累 陈滨 卢鼎霍.《中国大百科全书》74卷(第一版)力学 词条:经典力学:中国大百科全书出版社,1987:256页
  • 7.    力学研究  .汉斯出版社.2012-06-08[引用日期2012-12-13]
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