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李复 著

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• 力学
• 教程
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• 物理学
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• 经典力学
• 教材
• 高等教育
• 理工科
• 基础物理

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302260653

版次：1

商品编码：12290576

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2011-06-01

用纸：胶版纸

页数：331

字数：518000

正文语种：中文

内容简介

　　《力学教程（下）》是作者多年来在清华大学给物理系、基础科学班、电子工程系等本科生授课的基础上，吸取国内外同行的经验并结合自己教学研究的成果总结而成。包括牛顿力学和相对论力学两部分。
　　《力学教程（下）》突出理论体系架构，对牛顿理论体系做了较深入的分析和讨论。
　　《力学教程（下）》强调非惯性系的意义和规律，加强了连续介质力学和波动力学两大部分。
　　《力学教程（下）》以爱因斯坦假设和狭义相对论为根据，系统讨论广义相对论的史瓦西场。教学中遇到的疑难问题书中都做了详尽的讨论。
　　《力学教程（下）》可作为高等学校物理专业以及其他理、工专业本科生的教材或参考书，也可以供相关教师参考。

内页插图

目录

第7章 连续介质力学
7．1 应力和应变
7．1．1 应力
7．1．2 应变
7．1．3 胡克定律——应力和应变的关系
7．2 固体拉伸、弯曲、扭转
7．2．1 等截面直杆的拉压
7．2．2 矩形梁纯弯曲
7．2．3 圆柱扭转
7．2．4 允许应力、强度计算
7．3 流体静力学
7．3．1 静止流体内应力
7．3．2 静止流体平衡方程
7．3．3 重力场中的静流体
7．3．4 液体表面张力
7．3．5 用流体静力学方法讨论潮汐高度
7．4 流体的定常流动
7．4．1 描述流体运动的两种方法
7．4．2 定常流动和不定常流动
7．4．3 连续性方程——质量守恒定律
7．4．4 定常流动流体的动量定理
7．5 理想流体动力学
7．5．1 理想流体基本方程——欧拉方程
7．5．2 伯努利方程
7．5．3 伯努利方程的应用
7．5．4 可压缩理想气体绝热定常流动的伯努利方程
7．5．5 理想流体的环量定理（开尔文定理）
7．6 粘滞流体的流动
7．6．1 流体粘滞性规律
7．6．2 粘滞流体中的应力
7．6．3 粘滞流体的运动规律
7．6．4 湍流、雷诺数
7．6．5 边界层
7．7 流体中运动物体受到的阻力
7．7．1 不可压缩理想流体中运动的物体
7．7．2 粘滞流体中运动物体所受阻力
7．7．3 阻力系数、球体阻力
7．7．4 具有环量的运动物体受到的侧向力——机翼升力、茹可夫斯基公式、马格努斯效应
习题
附录7．1 开尔文定理的证明

第8章 振动和波
8．1 一维线性系统无阻尼自由振动、简谐振动
8．1．1 动力学方程及其通解
8．1．2 初始条件和确定解
8．1．3 能量关系、势能曲线和相图
8．1．4 由能量关系求振动规律
8．1．5 简谐振动
8．2 阻尼振动
8．2．1 考虑滑动摩擦阻力的弹簧振子系统的运动
8．2．2 阻力与速度成正比的阻尼振动微分方程及其通解
8．2．3 欠阻尼振动
8．3 受追振动和自持振动
8．3．1 受迫振动的稳态解
8．3．2 受迫振动振幅与频率的关系、位移共振
8．3．3 稳态受迫振动的功能关系、速度共振
8．3．4 自持振动
8．4 振动的合成与分解
8．4．1 线性系统的叠加原理
8．4．2 同频且振动方向相同的简谐振动或标量简谐振动的合成
8．4．3 振动方向相同而频率不同的简谐振动的合成、拍
8．4．4 振动方向互相垂直谐振动的合成
8．4．5 振动分解、谐波分析
8．5 简谐波
8．5．1 波动
8．5．2 简谐波的描述
8．5．3 建立一维简谐波表达式
8．5．4 一维简谐波表达式
8．5．5 平面简谐波与球面简谐波
8．5．6 简谐波的复数表示、复振幅
8．6 波动方程与波速
8．6．1 固体中弹性纵波
8．6．2 固体中弹性横波
8．6．3 流体中声波
8．6．4 弦上横波
8．6．5 水面波
8．6．6 一维线性波动方程
8．6．7 相互作用的传播
8．7 波的能量传输
8．7．1 波的能量密度
8．7．2 能流和能流密度
8．7．3 声强和声强级
8．8 波的衍射、反射和折射
8．8．1 惠更斯原理
8．8．2 反射和折射定律
8．8．3 垂直入射时反射和透射波的振幅与位相
8．9 多普勒效应
8．9．1 运动波源在介质中产生的波动
8．9．2 运动接收器测量到的振动频率
8．9．3 普遍的多普勒效应
8．9．4 冲击波
8．10 简谐波的叠加和非简谐波的传播
8．10．1 波的独立传播和叠加原理
8．10．2 简谐波的叠加
8．10．3 非简谐波的分解、谐波分析
8．10．4 非简谐波的传播
8．10．5 群速度
8．11 驻波
8．11．1 单频驻波
8．11．2 两端固定有界弦的自由波动、简正模式
8．11．3 其他边界条件的简正模式
8．11．4 弦的受迫波动——驻波的应用1
8．11．5 质点弹簧系统的运动——驻波的应用2
8．12 非线性振动和混沌简介
8．12．1 一维振动系统
8．12．2 杜芬方程
8．12．3 李雅普诺夫指数和费根鲍姆常数
习题
附录8．1 惠更斯等时摆
附录8．2 质点弹簧系统的例子和计算
……

第9章 狭义相对论基础
第10章 广义相对论物理基础

附录A 标量场和矢量场
附录B 常用数据

习题答案
参考文献

前言/序言

　　本书是基础物理学（普通物理学）中力学部分的教材，包括经典力学的牛顿力学系统和相对论力学基础，
　　物理学是研究物质世界组成、运动、变化的最普遍、最基本的规律的科学.物理学由物质的组成和物质之间的相互作用出发，解释自然现象，揭示自然的奥秘，研究自然的变化规律，物理学是整个自然科学的基础，基本的物理学定律、物理学原理是一切自然过程都遵循的，物理学的研究方法、实验手段也是整个自然科学领域的基本研究方法和实验手段.物理学家费曼指出：“物理学是最基本的、包罗万象的一门学科，它对整个科学的发展有深远的影响.事实上，物理学是与过去所谓的‘自然哲学’相当的现代名称，现代科学大多数就是从自然哲学中产生的，许多领域内的学生都发现自己正在学习物理学，这是因为它在所有的现象中起着基本的作用，”①
　　物理学是理论与实验相结合的科学，物理思想、物理规律都来自物理实验.物理学不是／抽象的思维游戏，也不是单纯的数学运算、公式推导，而是对客观世界运动规律的分析和研究.物理学来自客观世界，又要接受客观世界的检验，因此物理学的理论必须而且应该与日常生活、生产实践和科学研究相联系，所有重要问题都要符合实际，要重视物理量的量级和公式的应用条件.这是物理学最重要的特点.
　　力学曾是物理学中创立最早、成熟最早的部分，现已发展成为一门完整的与物理学并立的独立学科，而力学的基本原理仍然是物理学的重要基础.本书作为普通物理的第一部分，突出力学基础理论、深挖事物发展和变化的本质、强调对物理过程的分析、加强物理性质的图像化理解.
　　虽然经典力学是成熟的理论，取得了辉煌的成就，但绝不是完美无缺的，仍有局限性，在基本概念和理论体系上还存在一些疑难和不确定性，还有发展和改进的余地.
　　对基本原理的阐述和学习是很难的事情，需要花大工夫下大力气.正如19世纪末赫兹在《力学原理》的序言中写到：“我有这样的经验，要向肯动脑筋的听众阐明力学的真正基本的内容，而不会不时感到为难，不会一再激起歉意，不想尽快跨过原理部分而向他们讲述一些应用的例子，那是极端困难的一件事.”
　　本书着重在以下几个方面做了一些努力：
　　1.对牛顿定律等基本原理、基本概念和基本方法做比较深入的讨论和分析.对其中一些疑难和争议提出自己的看法和意见，
　　2.对惯性定律、惯性系、惯性力有一些新的体会和见解，导致这些内容都有较大改变，明确提出非惯性系相应的运动定律和运动定理.
　　3.对经典力学教学中的重点和难点都着重分析、讨论，有些以前难以在基础力学中解释的重要问题如陀螺的章动等，也在基本原理的基础上做了简化讨论.
　　4.质点和质点系的功能原理、动量定理、角动量定理的应用比牛顿力学要普遍和有效得多，而且贯穿于整个力学、物理学中，因此在教学中突出功能原理、动量定理、角动量定理.
　　5.淡化刚体力学的地位，理顺刚体力学教学系统，精炼和加强刚体力学的内容，
　　刚体只是一个特殊的质点系，在刚体力学中并没有新的基本原理，只是质点系角动量定理、功能原理、动量定理的应用，因此没有单独作为一章，由于重新安排了教学系统和讨论方法，所以虽然在本书中刚体力学只占一节，但是不仅讨论了一般教材里的刚体力学内容，而且还增加了章动、刚体定点角动量L与角速度叫的关系、欧拉方程等介绍性内容.
　　6.加强连续介质力学，增加了应力、应变、广义胡克定律、固体形变等.
　　在后续的理论力学课程中一般没有连续介质力学内容，因此本书对此适当加强.一般普通物理力学教材中很少涉及应力、应变、固体形变等，本书对此怍认真讨论.
　　7.加强振动和波动
　　在后续的理论力学课程中一般也没有振动和波动内容，因此本书对此适当加强，普通物理力学教材中一般只推导弹性棒内纵波波动方程，本书从应力、应变、广义胡克定律出发，对固体弹性波、流体声波的波动方程作认真的推导.水面波是少数可以直接观察的波动，本书对水面波进行了较全面的分析.
　　8.广义相对论的物理基础
　　以等效原理和广义相对性原理为基础，以爱因斯坦关于钟、尺假设为根据，依靠狭义相对论知识，本书尝试用普通物理的语言和方式，系统、完整、定性和半定量地讨论了广义相对论的基本原理、史瓦西场时空、自由粒子的运动、常加速度内禀刚性加速系，介绍了大爆炸宇宙学.
　　9.考虑与理论力学的联系、衔接或贯通，与理论力学作为一个整体通盘考虑，内容优化组合.整合的重点是将原来理论力学中的牛顿力学部分去掉，其主要内容分别融合到普物力学和分析力学中.
　　作为大学物理教材，应该而且必须为学生留有充分的自主学习空间，因此相对而言本书内容更广泛和深入，参考本书的同学，可以根据自己的目标、能力、兴趣、爱好，以及能够利用的时间，阅读相应的部分.
　　书中融合了清华大学高炳坤教授关于惯性系的思想；“振动和波”一章重点参考了清华大学牟绪程教授的《波动与光学》（上册）；特此表示感谢.
　　感谢陈泽民老师为组长的清华大学基础课工科多学时教学小组老师们的支持和帮助.
　　本书是我在清华大学多年教学的总结.教学相长是亘古不变的道理，书中也包含了学习我的课程的几千清华学子的聪明才智，

热力学与统计物理学导论 作者： 李明，张华 出版社： 科学技术出版社 出版日期： 2023年10月 --- 内容简介 本书旨在为物理学、化学、材料科学以及相关工程领域的本科高年级学生和研究生提供一套全面、深入且富有洞察力的热力学与统计物理学基础知识体系。我们力求在严谨的数学推导和清晰的物理图像之间找到完美的平衡，确保读者不仅掌握核心公式和计算方法，更能理解其背后的深刻物理意义。 本书内容覆盖了经典热力学、分子（微观）统计物理学的核心概念，并适度引入了前沿的研究方向，以期激发读者对该领域更深层次的探索欲。全书结构清晰，逻辑递进自然，从宏观现象出发，逐步深入到微观粒子的统计行为。 第一部分：经典热力学——宏观世界的规律 本部分聚焦于热力学三大定律及其在工程和化学系统中的应用。我们避免了过多地重复初级物理教材中已有的内容，而是着重于概念的精确定义、状态函数的深入剖析及其在复杂过程中的应用。 第一章：热力学基础与基本概念 详细阐述了系统的定义、平衡态、热力学量的区别（广延量与集度量）。特别强调了“热”与“功”的本质区别，引入了功的微积分表达形式，为后续的能量分析打下基础。我们采用了更现代的视角来定义温度，将其置于统计涨落的背景下进行初步探讨。 第二章：热力学第一定律与能量守恒 深入探讨内能的概念及其路径依赖性（此处重点区分于势能）。通过大量的实例，如绝热过程、等温过程、等压过程，展示了第一定律在封闭系统和开放系统（控制体理论）中的应用。卡诺循环的分析被提升到理论极限效率讨论的层面，为第二定律的引入做好铺垫。 第三章：热力学第二定律与熵的概念 熵是热力学中最核心也最常被误解的概念之一。本章力求用最直观的方式定义熵：从克劳修斯不等式到宏观热力学熵的定义，再到玻尔兹曼的统计解释的初步联系。我们详细讨论了不可逆过程的本质，并引入了热力学势（亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能、焓、以及勒让德变换）的应用，展示了如何利用这些势来判断化学反应或相变的自发性。 第四章：热力学第三定律与绝对零度 本章探讨了绝对零度附近物质的行为，特别是能斯特热定则。我们分析了在极低温下，量子效应开始显现的现象，例如玻色-爱因斯坦凝聚的初步迹象（虽更详细的量子统计留待后半部分），重点在于理解为什么绝对零度不可达到。 第五章：化学热力学与相平衡 将热力学原理应用于多组分系统。详细讨论了化学势的概念，这是理解扩散、溶解和化学反应平衡的关键。利用吉布斯相律，系统分析了单组分和多组分系统的相图，包括范特霍夫方程、克劳修斯-克拉佩龙方程的严格推导与现代应用（如高压物理中的应用）。 第二部分：统计物理学——微观世界的概率描述 本部分从微观粒子的运动和量子统计的角度，重新审视和解释了第一部分中宏观现象的根源。本书在这一部分强调了量子力学基础知识（如能级、简并度）的预备性。 第六章：统计力学的基本原理与系综理论 这是连接宏观与微观的桥梁。我们首先明确了统计力学的基本假设——等概率假设。随后，系统地介绍了三大基本系综： 1. 微正则系综 (Microcanonical Ensemble)： 适用于能量严格确定的孤立系统。重点讲解了密度矩阵（或相空间概率密度）的构建。 2. 正则系综 (Canonical Ensemble)： 适用于与恒温热库接触的系统。核心在于配分函数 ($Z$) 的构建及其与热力学量的关系（如 $F = -k_B T ln Z$）。详细分析了配分函数的乘积性质在独立粒子模型中的简化。 3. 大正则系综 (Grand Canonical Ensemble)： 适用于与恒温恒化学势热库接触的系统。重点介绍粒子数涨落及其在化学过程中的意义。 第七章：理想气体与经典统计 利用配分函数推导了理想气体的基本性质。经典统计力学在处理大量独立粒子时表现优异。我们深入探讨了麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布的推导及其在扩散和真空技术中的应用。重点讨论了不可分辨性原理引入的“失序问题”以及通过玻尔兹曼的“恒等粒子假设”如何修正配分函数，从而导出正确的熵公式（避免了吉布斯佯谬）。 第八章：量子统计I：费米-狄拉克与玻色-爱因斯坦统计 进入量子领域，我们将粒子的可占据性纳入考虑。 1. 费米子（遵循费米-狄拉克分布）： 详细推导了费米能级、费米面、零温下的电子气模型。应用于金属导电性、白矮星的简并压力等前沿物理问题。 2. 玻色子（遵循玻色-爱因斯坦分布）： 讨论了玻色子在低温下的集体行为。重点分析了黑体辐射（光子气体）的普朗克分布推导，以及液氦的超流性与玻色-爱因斯坦凝聚现象（定性介绍）。 第九章：晶格振动与固体热学 将统计物理应用于晶体结构。首先回顾了牛顿的经典晶格模型，然后引入德拜模型 (Debye Model)，成功解释了低温下固体比热与 $T^3$ 成正比的实验事实，这是经典物理无法解释的成就。讨论了声子（晶格振动的量子化）的概念。 第十章：涨落与关联 本章探讨了统计系统中的非平衡现象。通过正则系综，我们计算了系统能量和粒子数的均方涨落。分析了涨落-耗散定理的基本思想，说明了宏观热力学量的稳定性和微观随机运动之间的辩证关系。 --- 本书特色： 深度与广度兼顾： 覆盖了从基础热力学到现代量子统计的全部核心内容，同时兼顾了理论的严谨性与实际应用的指导性。 强调概念辨析： 对熵、自由能、配分函数等关键概念，提供了多角度的阐释，特别是对量子统计中“粒子不可分辨性”的处理详尽而清晰。 丰富的例题与习题： 每章末尾附有大量的计算题和概念辨析题，难度梯度合理，旨在巩固读者对公式的掌握和物理图像的建立。部分章节附带了基于Python/MATLAB的模拟项目指导，鼓励读者进行数值模拟。 本书是物理、化学及相关专业学生进行深入研究和未来科研工作的坚实基石。

评分☆☆☆☆☆

对于《力学教程（下）》这本书，我的整体感受是“厚积薄发”。刚开始翻阅的时候，觉得内容有点庞杂，涉及的知识点非常多，从流体力学到热力学，再到一些统计力学的基础概念，好像什么都有。但随着阅读的深入，我逐渐体会到作者的良苦用心。他并没有把这些内容割裂开来，而是巧妙地将它们串联起来，展现了力学知识体系的统一性。比如，在讲解热力学第二定律的时候，他会结合流体力学的概念来阐述能量耗散的过程，这种跨学科的讲解方式让我耳目一新。而且，书中对一些前沿的力学应用也做了简要的介绍，比如一些关于材料力学的最新进展，以及在航天、生物力学等领域的应用。这让我看到了力学这门古老学科的生命力，也激发了我对未来学习方向的思考。这本书的深度和广度都非常令人满意，适合作为一名物理系高年级本科生或者研究生的进阶读物。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，《力学教程（下）》这本书在内容编排上做得相当出色。我之所以会买这本书，很大一部分原因是被它的目录吸引了。它涵盖了从宏观到微观，从静态到动态，从经典到近代的广泛力学领域，而且层次分明，逻辑性极强。我最喜欢的部分是关于振动和波的部分，作者并没有仅仅停留在简单的简谐振动，而是深入到了耦合振动、阻尼振动以及各种波的传播特性，比如声波、光波的力学解释。这些内容对我理解一些物理现象，比如乐器的发声原理，甚至是一些工程设计中的振动分析，都提供了极大的帮助。书中穿插的例题也非常有代表性，能够帮助读者巩固所学知识，并且很多例题都具有一定的挑战性，能够激发思考。我个人觉得，这本书的语言风格也很平实，没有华丽的辞藻，但字字珠玑，非常适合作为一本深入学习的参考书。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，《力学教程（下）》这本书的阅读体验是充满挑战但又极具回报的。它不是一本轻松读物，需要读者具备一定的基础知识和较强的逻辑思维能力。书中大量的公式推导和概念阐述，需要反复琢磨，才能真正理解其中的精髓。我尤其欣赏作者在讲解复杂概念时所展现出的严谨性。比如，在讲解分析力学的部分，他从拉格朗日方程和哈密顿方程出发，一步步推导出动力学方程，整个过程逻辑清晰，无懈可击。这让我对牛顿力学之外的另一种描述方式有了更深刻的认识。虽然过程中确实会遇到一些“卡壳”的地方，但每当我克服一个难点，那种豁然开朗的感觉是无比美妙的。这本书让我体会到了科学研究的艰辛，也让我更加敬佩那些在力学领域做出卓越贡献的科学家们。对于想要深入理解力学理论精髓的读者，我强烈推荐这本书，它绝对会是一段难忘的学习旅程。

评分☆☆☆☆☆

这套《力学教程（下）》真是让我大开眼界！作为一名物理爱好者，我一直对经典力学有着浓厚的兴趣，但总觉得市面上的一些教材要么过于理论化，要么缺乏深度。偶然的机会接触到这套书，尤其是下册，简直是为我量身定做的！它深入浅出地讲解了许多我一直困扰的难题，比如连续介质力学、弹性理论等等，这些在其他地方很少能找到如此详尽的阐述。书中大量的图示和清晰的推导过程，让原本抽象的概念变得生动形象，我不再是死记硬背公式，而是真正理解了它们背后的物理意义。尤其是关于应力、应变张量的讲解，真是让我茅塞顿开，以前总觉得这些东西很晦涩，现在看来，只要方法得当，它们也可以变得如此直观。这本书不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方式的引导，它教会我如何用严谨的数学工具去分析和解决复杂的力学问题。我强烈推荐给所有对力学有深入探究愿望的读者，绝对物超所值！

评分☆☆☆☆☆

《力学教程（下）》这本书给我的感觉就像一位经验丰富的导师，它不会直接告诉你答案，而是引导你去思考，去发现。它在讲解一些经典力学难题时，会从不同的角度去剖析，给出多种解决方案，并分析它们的优缺点。例如，在处理多体问题时，书中不仅介绍了传统的牛顿力学方法，还引入了微分方程和数值计算的思路，让问题分析更加全面。我特别喜欢书中那些“思想实验”的部分，它们能够帮助我们摆脱日常经验的束缚，从更纯粹的物理角度去审视问题。这本书的语言风格非常务实，没有太多花哨的修饰，但逻辑严谨，条理清晰。它更像是一部力学的“工具箱”，提供了各种解决问题的思路和方法。我经常会在遇到实际问题时翻阅这本书，总能从中找到启发。这本书的价值在于它能够培养读者独立思考和解决问题的能力，这对于任何一个从事科学研究的人来说都是至关重要的。