College Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill College

作者:Giambattista, Alan/ Richardson, Betty McCarthy/ Richardson, Robert C.

出品人:

页数:559

译者:

出版时间:

价格:112.55

装帧:Pap

isbn号码:9780073256412

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 大学物理
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《经典力学导论：从牛顿定律到拉格朗日方程》 本书导览： 欢迎来到《经典力学导论：从牛顿定律到拉格朗日方程》的世界。本书旨在为初学者和希望系统回顾经典力学核心概念的读者提供一条清晰、深入的学习路径。我们专注于构建坚实的理论基础，并通过严谨的数学推导来揭示自然界中最基本的力量是如何运作的。 核心主题与结构： 本书的结构经过精心设计，力求在概念的引入、数学工具的应用以及物理直觉的培养之间达到完美的平衡。 第一部分：牛顿力学的基石 本部分从最直观的物理概念出发，奠定整个经典力学分析的起点。 第1章：运动学的复习与扩展 我们首先回顾一维和二维空间中的运动描述，包括位移、速度和加速度的矢量表示。重点在于引入瞬时变化率的概念，为微积分在描述物理现象中的应用做好准备。我们将详细讨论匀加速运动的解析方法，并引入圆周运动的独特特征分析，如向心加速度的推导。 第2章：牛顿运动定律的深入剖析 本章是全书的基石。我们不仅仅停留在陈述牛顿三定律，更深入探讨了惯性参考系的概念及其重要性。惯性力和非惯性系下的动力学分析被详细阐述，特别是对于在旋转参考系（如地球表面）进行运动分析时的科里奥利力和离心力的处理。我们还将探讨动量守恒定律的普遍性，并将其视为牛顿第三定律的宏观推论。 第3章：功、能与保守力场 功的概念被引入作为力与位移的内在联系。我们构建了动能定理，并将其推广为更普适的能量守恒原理。本章的重点在于保守力场的定义——即力场的路径无关性。势能函数的引入使得处理复杂的力学问题时，可以将矢量运算转化为更简洁的标量运算。详细推导了重力势能、弹性势能以及静电力势能，并讨论了保守力做功的性质。 第4章：系统的守恒定律与对称性 本章将视角从单个粒子扩展到由多个粒子组成的系统。我们将严格推导系统质心的运动规律，证明在没有外力矩作用下角动量守恒的普适性，并探讨角动量在刚体转动中的应用。一个重要的哲学和物理学连接点在于：我们将守恒定律与系统的时空对称性（诺特定理的初步讨论）联系起来，展示物理定律的深刻结构。 第二部分：振动、波动与刚体动力学 在掌握了基本定律后，我们开始考察更复杂、更真实的物理现象。 第5章：简谐振动与阻尼振动 简谐振动（SHM）是物理学中最基本且应用最广泛的模型之一。我们从胡克定律出发，求解受迫振动微分方程，并详细分析共振现象。阻尼项的引入使模型更贴近现实，我们将区分欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种情况，并探讨能量如何在这些系统中耗散。 第6章：刚体运动学与转动动力学 刚体运动是粒子运动的自然延伸。本章侧重于描述刚体的平动和转动，特别是转动惯量的计算和转动动能的表达。欧拉角被引入以完整描述任意姿态的刚体定向。我们推导了牛顿第二定律的转动形式——转动刚体的运动方程，并结合了角动量守恒原理来解决复杂的陀螺仪进动问题。 第7章：万有引力与轨道力学 开普勒定律的精确数学推导是本章的高潮。通过分析引力势能，我们应用能量守恒和角动量守恒来确定闭合轨道（椭圆）、抛物线和双曲线轨道的条件。拉普拉斯-朗之万方程的初步讨论将为后续的摄动理论奠定基础。 第三部分：解析力学的高级方法 本部分将力学分析提升到更高层次的数学框架，以应对更抽象和复杂的系统。 第8章：变分原理与达朗贝尔原理 我们将从描述性的牛顿力学过渡到更具内在一致性的变分方法。达朗贝尔原理被提出，它将动力学问题转化为准静态平衡问题，是连接牛顿力学与拉格朗日力学（或哈密顿力学）的关键桥梁。我们将初步接触泛函导数和欧拉-拉格朗日方程的结构。 第9章：拉格朗日力学 这是全书中最核心的理论升级部分。我们将定义系统的广义坐标和速度，并引入拉格朗日量 $L = T - V$。通过应用最小作用量原理（哈密顿原理），严格推导出欧拉-拉格朗日方程。这种方法极大地简化了约束系统的分析，尤其是在使用非笛卡尔坐标系（如球坐标或通用约束坐标）时。我们将用拉格朗日量重新分析如双摆、圆锥摆等复杂系统。 第10章：约束系统与规范自由度 本章探讨了在存在各种几何或运动约束下如何有效地应用拉格朗日方法。我们将区分完整约束和非完整约束，并讨论如何使用拉格朗日乘子法来处理有源约束力，确保系统遵守其运动限制。 学习目标与读者对象： 本书的目标读者是物理学、工程学、天文学以及应用数学等领域的本科生，他们已经掌握了微积分和线性代数的基础知识。通过阅读本书，读者将能够： 1. 熟练运用牛顿定律解决复杂的、涉及多物体的动态问题。 2. 深刻理解能量、动量和角动量守恒的物理意义及其数学表达。 3. 掌握经典力学中的高级工具——拉格朗日量，并能够将其应用于求解复杂约束下的动力学问题。 4. 建立从宏观直觉到精确数学模型构建的思维框架。 本书强调概念的清晰性和数学推导的严谨性，每一章后都附有大量的例题和习题，旨在巩固读者的理论理解并培养其实际问题解决能力。我们相信，掌握经典力学，即是掌握了描述我们宏观世界运作规律的语言。

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