基础物理学教程（下册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:278

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出版时间:2010-4

价格:31.00元

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isbn号码:9787560534817

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• 物理学
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经典力学导论：从牛顿定律到现代应用 本书聚焦于经典力学体系的构建与深入应用，旨在为读者提供一个扎实、全面且富有洞察力的力学知识框架。 我们深知，力学是理解自然界运行规律的基石，故本书的编写力求严谨、清晰，并紧密结合现代科学与工程中的实际问题。 第一部分：运动学的基石与运动学的数学描述 本部分首先从最基本的概念出发，定义了质点、参考系以及时间的概念。我们详细阐述了一维、二维和三维运动学的分析方法，重点引入了矢量在描述位移、速度和加速度中的核心作用。 直线运动分析： 对匀加速直线运动、简谐运动的初始阶段进行了细致的数学推导和物理图像的构建，包括瞬时速度和平均速度的严格定义。 曲线运动的几何与分析： 深入探讨了平面曲线运动的描述，引入了切向加速度和法向加速度的概念，解释了圆周运动的独特性质，如角速度和角加速度。对于更一般的空间曲线运动，我们利用自然坐标系（i、j、k 或单位切向、法向、副法向矢量）来解耦运动的复杂性。 相对运动分析： 运动的相对性是理解复杂系统运动的关键。本章详细讲解了伽利略变换下的速度和加速度合成法则，并为后续引入力学定律的相对性奠定了基础。 第二部分：牛顿运动定律与动力学基础 牛顿定律是整个经典力学的核心支柱。本部分将严格、系统地推导和应用这三条基本定律。 力与质量的定义： 区别质量（惯性）与重量（引力作用），精确定义了力的矢量性质。 牛顿第二定律的实践： 这是动力学的核心方程 $mathbf{F} = mmathbf{a}$ 的全面应用。我们不满足于简单的代数解，而是着重于微分方程的建立与求解。涵盖了变力问题（如弹簧力、万有引力）、约束力（如支持力和张力）的处理技巧。 常见作用力分析： 摩擦力： 详细区分了静摩擦力和动摩擦力，探讨了摩擦系数的物理意义及其在实际工程问题中的应用（如起动与制动分析）。 弹性力与胡克定律： 从微观角度理解了材料的弹性形变，并将其应用于宏观系统的分析。 空气阻力模型： 引入了与速度平方成正比的阻力模型，分析了有阻尼的运动，例如终端速度的形成过程。 牛顿第三定律的深刻含义： 不仅是力的平衡，更是系统动量守恒的内因。通过剖析相互作用力对系统内、外部的影响，为动量定律的导出做好铺垫。 第三部分：功、能与守恒定律：从运动到能量的视角转变 本章标志着物理学分析方法的重大飞跃——从依赖于力的微分方程，转向基于能量的标量分析，极大地简化了复杂问题的求解。 功与动能定理： 功的矢量定义，计算不同类型力所做的功。严格证明了动能定理 ($ ext{W}_{ ext{net}} = Delta K$)，这是将力学与能量联系起来的桥梁。 保守力与势能： 严格定义了保守力的特征（路径无关性），并引入了势能的概念（重力势能、弹性势能）。详细讨论了保守力场中做功与势能变化的负相关关系。 机械能守恒定律： 在只有保守力做功的系统内，机械能 ($E = K + U$) 保持不变。通过大量实例展示了如何利用能量守恒快速求解复杂碰撞和振动问题。 非保守力做功与机械能： 当摩擦力、空气阻力等非保守力存在时，机械能如何转化为其他形式的能量（如热能）。 功率： 功率的瞬时定义与平均功率，分析了能量转换的速率，这在设计发动机和机械系统中至关重要。 第四部分：动量、冲量与角动量 本部分专注于描述物体运动状态的改变，特别是涉及相互作用强度和持续时间的物理量。 冲量与动量定理： 动量的矢量定义，以及冲量-动量定理（$mathbf{J} = Delta mathbf{P}$）。该定理在分析短时间内相互作用的物理过程（如撞击、爆炸）中具有无与伦比的优势。 系统动量守恒： 深入探讨了在不受外力或外力矩作用的系统中，系统总动量的守恒性。这包括了火箭推进原理的推导与分析。 碰撞分析： 弹性碰撞： 动量和动能都守恒的特殊情况，分析了不同质量物体间碰撞后速度的确定。 非弹性碰撞与完全非弹性碰撞： 动能不守恒，但动量守恒。重点解析了“粘连”情况下的能量损失。 转动动力学的基础——角动量： 引入了力矩的矢量定义，并推导了角动量 ($mathbf{L} = mathbf{r} imes mathbf{p}$) 的表达式。 角动量守恒定律： 阐述了在合外力矩为零时，系统的总角动量保持不变。通过花样滑冰运动员收紧手臂或天文现象（如吸积盘）来展示其物理意义。 第五部分：刚体转动与平衡 在经典力学的后续发展中，将质点运动推广到具有体积和形状的物体（刚体）是必然的步骤。本部分着重于刚体的平动与转动的耦合分析。 转动动力学变量的对应： 建立平动量（$mathbf{p}$）与转动量（$mathbf{L}$）、力（$mathbf{F}$）与力矩（$mathbf{ au}$）、质量（$m$）与转动惯量（$I$）之间的精确类比。 转动惯量的计算： 详细介绍了计算不同几何形状刚体转动惯量的方法，包括平行轴定理和垂直轴定理，这些是处理复杂刚体问题的实用工具。 转动动力学方程： 推导 $mathbf{ au}_{ ext{net}} = Imathbf{alpha}$，并将其应用于求解刚体绕固定轴的加速转动问题。 刚体的平面运动： 分析了同时具有平动和转动的复杂运动，例如滚动物体的运动分析，重点在于确定瞬时转动中心（ICR）以及如何运用动能和角动量概念的结合。 静力学与平衡： 应用 $sum mathbf{F} = 0$ 和 $sum mathbf{ au} = 0$ 来分析复杂结构（如桁架、悬臂梁）的稳定性和受力情况，这是结构工程的基础。 第六部分：引力、振动与波的初步探索 本部分将动力学的知识拓展到更广阔的自然现象，为向更高级物理学（如天体力学和波动学）过渡做准备。 万有引力定律的精确应用： 结合牛顿第二定律，重新审视了行星运动的规律，为开普勒定律提供了微观力学解释。 简谐振动（SHM）的深入分析： 从微分方程 ($frac{d^2x}{dt^2} + omega^2 x = 0$) 出发，全面求解了无阻尼简谐振动的位移、速度和能量随时间的演化。 受迫振动与共振现象： 引入了外部驱动力和阻尼力，分析了系统的稳态响应。重点剖析了共振现象的物理机制、危险性及其在技术中的重要应用。 本书的编写风格侧重于物理思想的提炼和数学工具的熟练运用，确保读者不仅知道“是什么”，更理解“为什么”以及“如何应用”。每一章节后附有大量的计算与概念习题，旨在巩固理论并培养解决实际物理问题的能力。

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