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出版者:Academic Press Inc.,U.S.

作者:Jerry B. Marion

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1970-12

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780124722309

丛书系列:

图书标签:

• 经典力学
• 粒子动力学
• 系统动力学
• 哈密顿力学
• 拉格朗日力学
• 振动
• 刚体动力学
• 分析力学
• 物理学
• 高等教育

经典力学：粒子与系统的动力学 一部深入浅出的现代经典力学教材，旨在为物理学和工程学专业的学生构建坚实的理论基础与深刻的物理直觉。本书摒弃了传统教材中对复杂数学技巧的过度强调，转而聚焦于物理思想的清晰阐述与问题的有效解决。 本书的编写遵循循序渐进的原则，从最基本的运动学概念出发，逐步过渡到复杂的系统动力学分析。我们相信，真正的理解来自于对核心原理的透彻掌握，而非对繁琐计算的机械重复。因此，全书的叙述风格力求简洁、直观，同时保持必要的严谨性。 --- 第一部分：牛顿力学的基础与拓展 本部分是整个课程的基石，旨在巩固和深化读者对牛顿力学（即绝对空间和时间下的运动规律）的理解，并引入分析力学所需的初步工具。 第一章：运动的描述与参考系 本章首先复习了空间和时间的基本概念，引入了笛卡尔坐标系下的直线运动和曲线运动分析。重点在于矢量运算在描述力与加速度中的关键作用。随后，我们深入探讨了惯性参考系的概念，并详细分析了非惯性参考系的引入所带来的影响。 关键概念： 相对速度与加速度，转动参考系下的科里奥利力与离心力。 物理洞察： 理解非惯性系中“虚拟力”的物理意义，而非简单地将其视为数学修正项。 第二章：功、能与守恒定律 功和能的概念是经典力学中最具普适性的工具之一。本章清晰界定了功、动能、势能，并详细推导了动能定理。我们花了大量篇幅来阐述保守力场中的机械能守恒定律，并通过丰富的实例（如弹簧振子、行星运动的初步分析）展示了其强大的预测能力。 拓展讨论： 引入了非保守力（如摩擦力）对系统能量的影响，并讨论了能量耗散的微观本质。 习题设计： 强调利用能量方法解决那些用牛顿第二定律难以处理的问题。 第三章：动量、角动量及其守恒 本章聚焦于描述系统整体运动的两个重要量：动量和角动量。我们详细分析了冲量与动量的关系，并推导了质心运动定理。随后，在处理旋转系统时，角动量守恒定律的重要性被凸显出来。本章的重点是理解守恒量在简化复杂动力学问题中的核心地位。 核心内容： 碰撞问题的分析（弹性与非弹性），刚体绕定点的转动。 物理应用： 对火箭推进原理和天体轨道转动的基本解释。 --- 第二部分：分析力学的建立——拉格朗日力学 从本部分开始，我们将视角从牛顿的微分方程转向更具结构性的能量原理。拉格朗日力学是现代物理学的基石之一，它提供了一个与坐标系选择无关的、更优雅的描述方法。 第四章：约束与广义坐标 为了简化多粒子系统的描述，本章首先引入了约束的概念，并将其分为完整约束和非完整约束。随后，我们正式定义了广义坐标，并阐述了如何利用它们来描述系统的自由度。这是从牛顿力学过渡到分析力学的关键一步。 技术侧重： 明确区分约束力和非约束力（如保守力）在拉格朗日方程中的处理方式。 第五章：拉格朗日方程的推导与应用 本章的核心是达朗贝尔原理（D’Alembert’s Principle）的引入，它是推导拉格朗日方程的逻辑起点。我们详细构建了拉格朗日量 $L = T - V$ 及其变分形式，最终得到欧拉-拉格朗日方程。 关键应用： 运用拉格朗日方程解决经典的力学问题，例如： 单摆（摆脱了张力这个约束力的介入）。 耦合的简谐振子系统。 斜面上的运动。 第六章：守恒量与诺特定理的初步探讨 拉格朗日力学的优势之一在于其自然地导出了守恒量。本章深入探讨了当拉格朗日量不显含某一广义坐标时所对应的循环坐标，并阐述了其守恒的物理量（推广的动量）。 概念深化： 明确指出这些守恒量与牛顿力学中的动量和角动量守恒之间一一对应。 --- 第三部分：刚体动力学与振动分析 本部分将理论框架应用于更复杂的物理实体——刚体和振动系统。 第七章：刚体运动学与欧拉角 刚体运动是粒子系统运动的推广。本章首先定义了刚体的位置和姿态，并介绍了转动矩阵和转动惯量张量。重点讲解了欧拉角作为描述刚体姿态的独立坐标系，并分析了欧拉角带来的陀螺效应（如章动和进动）的几何本质。 第八章：刚体动力学（拉格朗日方法） 本章将拉格朗日方法应用于刚体运动，推导了描述刚体绕质心转动的欧拉方程。我们详细分析了陀螺仪的稳定性和进动现象，将抽象的数学模型与实际工程应用紧密结合。 经典案例： 对重陀螺的自由转动分析。 第九章：微扰理论与简谐振动 对于复杂的系统，精确求解动力学方程往往是不可能的。本章引入了微扰理论（Perturbation Theory）的基本思想，用于处理微小的非线性项或缓慢变化的外部影响。 核心内容： 简谐振动的解耦，以及通过微扰法处理非线性振子（如$sin x approx x - x^3/6$）的过渡解。 --- 第四部分：哈密顿力学——迈向量子理论的桥梁 哈密顿力学是经典力学中最精炼和最具启发性的形式，它直接为量子力学奠定了数学框架。 第十章：相空间与哈密顿量 本章从拉格朗日量出发，通过勒让德变换定义了哈密顿量 $H$（通常对应于系统的总能量）。我们引入了相空间的概念，即由所有广义坐标 ${q_i}$ 和对应的广义动量 ${p_i}$ 构成的空间。 关键差异： 与拉格朗日力学使用 $2N$ 个一阶微分方程不同，哈密顿力学使用 $2N$ 个一阶微分方程描述系统的演化。 第十一章：哈密顿正则方程与泊松括号 本章详细推导并分析了哈密顿正则方程。随后，我们引入了泊松括号，这是描述物理量时间演化的核心工具。 桥梁作用： 明确展示了泊松括号如何成为经典力学中演化公式的紧凑表达，并预示了其在量子力学中对易子（Commutator）的角色。 第十二章：正则变换与守恒量 本章探讨了如何从一组（$q, p$）坐标系转换到另一组新的正则坐标（$Q, P$）——正则变换。我们利用生成函数的方法来系统地构造这些变换。最后，利用泊松括号，我们提供了判断一个量是否守恒的简洁判据：其对哈密顿量的泊松括号必须为零。 --- 总结与展望 本书的结构设计旨在引导读者从直观的牛顿观念出发，逐步建立起分析力学（拉格朗日和哈密顿形式）的强大数学框架。通过对守恒定律、约束处理和相空间理论的深入探讨，读者不仅掌握了解决复杂力学问题的工具，更重要的是，培养了对物理规律普适性的深刻认识，为后续学习更前沿的理论物理打下坚实的基础。

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作为一名长期在理论物理领域探索的学生，我一直在寻找一本能够系统深入地介绍经典动力学核心概念的著作，而《Classical Dynamics of Particles and Systems》无疑是近年来我阅读过的最令我印象深刻的书籍之一。这本书的叙述风格非常独特，它不像许多教科书那样一股脑地将所有公式和定理堆砌出来，而是以一种更具启发性的方式引导读者进入物理学的殿堂。作者在讲解每一个概念时，都会追溯其历史渊源，阐述其发展脉络，这使得我不仅理解了“是什么”，更理解了“为什么”。例如，在介绍牛顿力学时，作者并非仅仅罗列三大定律，而是深入剖析了伽利略的贡献，以及牛顿在其中扮演的革命性角色。这种对科学思想演进的关注，极大地激发了我对这门学科的兴趣，让我觉得物理学不仅仅是抽象的公式，更是人类智慧的结晶。书中对数学工具的使用也恰到好处，既不会让初学者望而却步，又能满足深入研究者的需求。每当遇到复杂的数学推导，作者都会给出清晰的步骤和解释，并辅以相应的几何直观理解，这对于我这样偏重物理直觉的读者来说，简直是福音。总而言之，这本书为我打开了一扇通往经典动力学世界的崭新大门，让我对物理学的理解达到了一个新的高度。

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作为一名对理论物理研究抱有浓厚兴趣的本科生，我在寻找能够构建扎实理论基础的参考书。而《Classical Dynamics of Particles and Systems》这本书，正是这样一本足以改变我学习路径的杰作。它不仅仅是一本教科书，更是一份对经典动力学精髓的深度剖析。我尤其欣赏书中在讲解数学方法时的严谨性，但更让我着迷的是，作者总能巧妙地将抽象的数学概念与具体的物理情境联系起来。例如，在介绍微扰理论时，作者并没有仅仅停留在公式推导，而是通过分析行星轨道进动等实际天文学问题，生动地展现了微扰理论的强大预测能力。这本书的另一大亮点是其对概念的清晰阐释。许多经典教材中容易混淆的概念，如惯性参考系、非惯性参考系、保守力场等，在这本书中得到了非常细致和准确的区分，并且作者会用大量的例子来佐证和加深读者的理解。我曾经在理解科里奥利力和离心力时感到困惑，而这本书的讲解让我茅塞顿开，彻底明白了它们在非惯性系下的起源和表现。这种深入浅出的讲解方式，无疑极大地提升了我的学习效率和对物理学的整体把握能力。

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《Classical Dynamics of Particles and Systems》这本书，在我而言，是一次对物理学本质的深刻重塑。它打破了我以往对物理学“死记硬背”的刻板印象，将我引入了一个充满逻辑推理和深刻洞察的精彩世界。作者在处理每一个物理模型时，都展现了非凡的细致和严谨。从最简单的单粒子运动，到复杂的刚体动力学，每一个环节都环环相扣，逻辑清晰。我印象最深刻的是书中对多体系统相互作用的讨论。作者并没有回避其复杂性，而是通过引入诸如中心质量系、相对坐标等概念，将问题分解，从而使得原本看似棘手的难题变得可以理解和分析。书中对刚体转动惯量的计算，以及角动量的守恒定律在各种情境下的应用，都阐述得淋漓尽致。这不仅仅是数学公式的堆砌，更是物理原理在不同尺度、不同场景下统一性的体现。此外，书中对连续介质力学的初步介绍，也为我打开了新的研究领域，让我窥见了经典动力学更为广阔的应用前景。这本书的阅读体验，与其说是在学习，不如说是在与一位博学睿智的导师进行一场精彩绝伦的对话。

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《Classical Dynamics of Particles and Systems》这本书带给我的震撼，在于它将一个看似枯燥乏味的学科，阐释得如此生动而富有魅力。我之前一直认为经典动力学不过是高中物理的延伸，直到翻开这本书，我才意识到自己对它的认知是多么浅薄。作者在语言的运用上，极具匠心，时而如同一位循循善诱的导师，耐心解释每一个细微之处；时而又如同富有激情的研究者，用其对物理学的深刻洞察感染着读者。书中的例子选择也非常独到，很多都是经典物理学史上的标志性事件和思想实验，例如对抛体运动的详细分析，不仅计算了轨迹，更探讨了空气阻力等实际因素的影响，这让我体会到理论与现实的紧密联系。而对拉格朗日方程和哈密顿方程的介绍，更是达到了一个全新的层次。作者并没有简单地给出公式，而是从变分原理出发，层层递进，揭示了这些方程背后深刻的物理意义和优越性。这使得我能够真正理解为何这些方程能够成为描述粒子和系统运动的强大工具，而不仅仅是记忆一套陌生的符号。书中还穿插了许多对实际工程和天体物理学应用的讨论，这些内容极大地拓宽了我的视野，让我看到了经典动力学在现实世界中的强大生命力。

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在我持续深入物理世界探索的过程中，《Classical Dynamics of Particles and Systems》这本书扮演了极其重要的角色，其价值远远超越了一本普通的参考书。它给我最大的启发在于，物理学并非是孤立的知识点集合，而是一个相互关联、逻辑严谨的体系。作者在本书中，将从牛顿力学的基础，到更高级的拉格朗日和哈密顿形式，甚至是初步的流体力学和弹性力学，都以一种连贯的方式呈现。这种“全局观”让我能够更好地理解不同理论之间的联系，以及它们是如何共同构建起我们对宏观世界运动的认识。书中对分析力学的高度重视，让我深刻认识到数学形式的优雅与物理洞察的深刻是如何相辅相成的。当我看到拉格朗日方程能够如此简洁地从能量出发，描述出复杂的动力学行为时，我由衷地感叹物理学的魅力。本书还包含了一些非常有价值的历史回溯和哲学思考，例如对决定论与概率论在经典物理学中的地位的探讨，这使得阅读过程不仅仅是知识的获取，更是思想的启迪。总而言之，这本书以其深刻的见解、严谨的论证和广阔的视野，为我构建了一个坚实的经典动力学知识体系，并激发了我对物理学更深层次的求知欲。

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