本书致力于为初学者梳理打通经典力学逻辑链条,为将来掌握更多、更专业、更具体的物理学方法打下基础。本书以力学基本知识和基本方法为主,使用通俗易懂的语言,结合相关物理问题,旨在体现作者用经典力学将读者引入物理学整体框架的这一编写理念的初衷,力图激起未来的同行对物理学研究的发自灵魂深处的兴趣。全书共9章,主要内容包括数学准备,物理准备,牛顿动力学三大定律和万有引力定律以及常用力学模型,多质点系统及变质量系统的动量定理,惯性系和非惯性系,能量守恒定律、保守系统以及广义碰撞力学,角动量、刚体转动惯量和刚体定轴转动,振动与波动,以物理学定律的协变性要求和光速测量问题引入洛伦兹变换、狭义相对论的时空观和相对论质能方程等。希望能引发读者深入思考概念的前因、后果、限制条件、背后的物理意义及物理现象之间的联系,为掌握力学夯实基础。
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上海交通大学物理系本科(1998~2002)、硕博连读(2002~2007),2007年获理论物理博士学位。上海大学物理系讲师(2007~2009)、副教授(2009~2014)。吉林大学原子与分子物理研究所教授、博士生导师(2014~2017)。浙江大学物理学院光学与量子信息研究所教授、博士生导师、独立PI(2017~)。曾任美国史蒂文斯理工学院博士后级研究助理(2010~2012);西班牙巴斯克大学理论物理系、美国纽约大学水牛城分校物理系(2013~2014)、北京计算科学中心(2015~2016)、香港理工大学应用物理系(2016)访问学者
目录
前言
第0章 数学准备 1
0.1 矢量 2
0.2 导数、微分、积分 10
0.3 复数 25
0.4 对称性及其他 29
第1章 物理准备 31
1.1 什么是力学 33
1.2 量纲 37
1.3 坐标系 43
第2章 质点运动学 49
2.1 一维运动 51
2.2 二维运动 53
2.3 自然坐标系 63
2.4 运动学的协变性 67
第3章 牛顿动力学 71
3.1 牛顿动力学定律 72
3.2 常见力 81
3.3 常用力学模型 93
第4章 动量定理与非惯性系 100
4.1 多质点系统 101
4.2 变质量物体的运动 110
4.3 惯性系与非惯性系 114
第5章 能量守恒与保守系统 127
5.1 动能与做功 130
5.2 保守系统中的动力学 135
5.3 保守系统中的机械能守恒及其应用 139
5.4 广义碰撞力学 151
第6章 刚体与转动 161
6.1 刚体的转动惯量 163
6.2 力矩、力矩方程、力学平衡体系 170
6.3 角动量和角动量守恒 174
6.4 刚体的定轴转动 187
第7章 振动与波动 194
7.1 振动 195
7.2 阻尼振动 205
7.3 简谐振动近似与合成 210
7.4 波动 220
7.5 波动的相干叠加 232
7.6 多普勒效应 239
第8章 狭义相对论 245
8.1 光速测量 247
8.2 洛伦兹变换 254
8.3 狭义相对论的时空观 260
8.4 相对论质能方程 270