力学概论（翻译版:原书第2版）
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作者丹尼尔?克莱普纳(Daniel Kleppner)
出版社机械工业出版社
ISBN9787111564997
出版时间2018-01
装帧平装
开本16开
定价139元
货号25224874
上书时间2024-11-11
商品详情
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前言
这本《力学概论》源于麻省理工学院针对希望更深入了解前言物理的大一新生而开设的一学期课程———物理８.. ０１２。在本书面世后的四十多年中， 物理在许多方面都飞速发展， 但力学依然是惯性、动量和能量这些概念的基础； 作为本书的主旋律———物理学家解决问题的娴熟技巧还是那么宝贵。有些已在工作岗位上大显身手的学生、ＭＩＴ 的教员以及其他人的好评使作者确信， 本书的方法是非常奏效的。我们还收到同事的很多建议， 借此机会在教材中整合了他们的想法， 并更新了一些讨论。
我们假定读者熟悉关于多项式和三角函数的微积分知识，但不必熟悉微分方程。我们觉得大多数学生的难处不在于理解数学概念， 而在于如何将它们应用于物理问题。这只能来自练习， 解决难题没有捷径可走。因此， 解题放在了优先位置。我们提供了大量例题用来指导学生。所选例题尽可能与有趣的物理现象相关， 但也不避讳纯教学的问题。物块滑下斜面是一个刻板的典型问题， 但是若让斜面加速， 系统就会别具新意。
第１ 版的习题曾经激励、指导、并偶尔“挫败” 了几代物理学家。勇于解决这些问题的学生在他们以后的科学生涯中赢得了自信。第１ 版的大多数问题在第２ 版中保留了下来，并增加了一些新问题。我们始终推崇皮特·海因的格言：
值得挑战的问题， 攻坚克难中显价值。
除了这一鼓励， 我们再给学生几个实用的建议： 问题是用纸和笔来做的。一般会得到一个表达式： 需要时后会有数值。只有查看表达式才能确定答案是否合理。图非常有用。
某些问题给出了提示和答案。但书中没有解题过程， 避免大家在思考问题时抵挡不住诱惑， 没有付出努力就看解答。
小组讨论对所有人都有指导性。
第１ 版后物理学的两个革命性进展值得一提。一是１９７０年发现了， 更准确地说是再发现了混沌， 而此后陆续出现的混沌理论成了动力学的一个活跃分支。由于在有限的篇幅里不能说清楚混沌， 本书没有包含它。另外， 只论证开普勒定律的惊人准确性也是不全面的， 实际上太阳系也是混沌的，尽管时间尺度太大不便于观测， 所以我们适当地介绍了混沌的存在性。二是计算机。计算物理是一个很成熟的分支， 一定程度上的计算机技术也是物理学家的工具。然而， 我们还是没有包含这类计算问题， 因为它们对理解本书的概念不是必需的， 且相当耗时。
第２ 版的小结： 第１ 章是矢量和运动学的数学准备。矢量表示在本书及整个物理学中都很普遍， 所以我们解释得很详细。平动用熟悉的笛卡儿坐标来描述很自然。转动同样重要， 但用来描述它的坐标几乎是完全陌生的， 因此我们特别强化了运动的极坐标描述。从第２ 章开始， 我们引入惯性系这一重要概念来介绍牛顿定律。牛顿定律的介绍分为两部分，部分（第２ 章） 讨论原理， 第二部分（第３ 章） 致力于介绍这些原理的各种应用。第４ 章介绍动量、动量通量和动量守恒的概念。第５ 章介绍动能、势能和能量守恒的概念，其中包含热和其他形式的能量。第６ 章将前面的知识应用于力学中有趣的现象： 小振动、稳定性、耦合振子和简正模，以及碰撞。第７ 章则推广到转动， 介绍定轴转动， 紧接着在第８ 章介绍了刚体运动更一般的情形。第９ 章回到惯性系的主题， 着重强调如何理解非惯性系中的观测。第１０ 章和１１章分别介绍物理学中有广泛兴趣的两个题目： 有心力运动和阻尼与受迫谐振子。第１２ ～ １４ 章介绍非牛顿物理： 狭义相对论。
我们当初开设物理８.. ０１２ 课程时， ＭＩＴ 的学期比现在长，所以如今课上时间通常不可能包含本书所有材料。第１～９ 章是本书的核心。第９～１４ 章依教师的兴趣而定。
我们感谢多年来ＭＩＴ 的同事们对本书的贡献。他们是Ｒ..Ａｇｇａｒｗａｌ， Ｇ..Ｂ..Ｂｅｎｅｄｅｋ， Ａ..Ｂｕｒｇａｓｓｅｒ， Ｓ..Ｂｕｒｌｅｓ， Ｄ..Ｃｈａｋｒａｂａｒｔｙ，Ｌ.. Ｄｒｅｈｅｒ， Ｔ.. Ｊ.. Ｇｒｅｙｔａｋ， Ｈ.. Ｔ.. Ｉｍａｉ， Ｈ.. Ｊ.. Ｋｅｎｄａｌｌ （ 已故），Ｗ..Ｋｅｔｔｅｒｌｅ， Ｓ..Ｍｏｃｈｒｉｅ， Ｄ..Ｅ..Ｐｒｉｔｃｈａｒｄ， Ｐ..Ｒｅｂｕｓｃｏ， Ｓ..Ｗ..Ｓｔａｈｌｅｒ，Ｊ.. Ｗ.. Ｗｈｉｔａｋｅｒ， Ｆ.. Ａ.. Ｗｉｌｃｚｅｋ 和Ｍ.. Ｚｗｉｅｒｌｅｉｎ。我们还要特别感谢Ｐ.. Ｄｏｕｒｍａｓｈｋｉｎ 的帮助。
丹尼尔·克莱普纳罗伯特·科连科
译后记
译书是费时费力的良心活,本译本虽经多次修改,仍然有一些不尽如人意之处。译者本着严复首创的“信、达、雅”原则,在翻译的过程中做了一些尝试。在忠实原文的基础上,根据作者表述的风格,尽量使译文通俗易懂,略有文采,就像郭沫若先生称赞翦伯赞的《中国史纲》是可以朗读的。但这只是译者的一厢情愿而已,尚需读者检验。
译者在北大物理学院主讲力学课程多年,对国内外的力学教材有一些了解。总体感觉国内教材多偏重说理,对物理学家实际上所采用的研究方法和前沿问题介绍得不是很透彻。通过翻译本书,使译者有机会仔细研读国外的一本代表作,的确获益匪浅。本书作者在原子、分子和光学领域都有一些开创性的贡献,屡获大奖,在教学领域也成绩斐然。书中的许多难点,作者都处理得举重若轻、游刃有余,展现了炉火纯青的功力。很多内容,如黑洞、光子,或者观点很新颖,或者叙述得很独特。各章的习题难度也很有层次,刚开始是常规训练,后面的题目就非常有挑战性。
书中有些专题,如章动、惯量张量、相对论四矢量等,是一般的力学教材中没有的,这对基础好的学生很有吸引力,对一般学生可能偏难一些。另外,作者有意没有加入非线性力学和计算机技术的相关内容,可能略有遗憾。总体说来,本书仍然是国外学生学习力学课程非常认可的一本教材。本书的第1版在1973年由人民教育出版社翻译出版,当时对国内的物理教学产生了很大的影响,国内有些教材借鉴了它的内容和叙述方式。译者也参考了该译本。
由于种种原因,翻译本书持续时间较长。中国科学院大学硕士生刘宜帮译者整理了电子版的所有章节,并阅读了前面几章内容。北京大学信息科学技术学院的陈徐宗教授给了译者很多的帮助,包括提供了不同版次的样书和相关材料,安排与作者见面,讨论书中的各种问题等。在翻译校对的过程中,机械工业出版社的张金奎编辑与译者做了耐心细致的交流和讨论。在此一并表示由衷的感谢!
本中译本纠正了原书的多处排版错误,修改了几幅插图,以期译本比原书更为完善。当然,限于译者的水平和学识,译文中肯定有一些不合适甚至错误的地方,希望读者不吝赐教,多多指正,以便重印时修改。译者联系邮箱:liusx@pku.edu.cn。
导语摘要
全书包括矢量、牛顿定律、力和运动方程、动量、能量、角动量、刚体、非线性系统、圆周运动、谐振子、狭义相对论等。本书英文版为MIT等世界高校的教材，本中译本可作为国内物理、应用物理等专业本科生的教材或教学参考书。
作者简介丹尼尔·克莱普纳，1932年出生，美国科学院院士，麻省理工学院物理系教授，曾任麻省理工学院-哈佛大学超冷原子中心主任、麻省理工学院电子学实验室副主任。1959年获哈佛大学博士学位，1985年成为麻省理工学院莱斯特·沃尔夫讲席教授。
丹尼尔·克莱普纳是超冷原子物理领域的科学家，研究兴趣包括原子物理、激光光谱和精密测量。他与导师诺曼?拉姆齐（1989年诺贝尔物理奖得主）一起发明了氢原子钟（1960）。他是蒸发冷却的先驱，领导的研究小组在国际上首次实现了氢原子的玻色-爱因斯坦凝聚（1998）。他也是一位的博士生导师，指导的四名学生分别获得诺贝尔物理奖（1997、2001）。他获得过多项国家与，包括：沃尔夫奖（2005）、美国国家科学奖（2006）、弗里德雷克·艾夫斯奖（2007）、富兰克林奖（2014）和APS杰出成就奖（2017）等。
丹尼尔·克莱普纳是美国大学物理教学项目的负责人，在麻省理工学院从事力学教学40年，他的教学名著《力学概论》是美国流行的教材。鉴于其对美国教学和科普的贡献，美国物理教师协会、物理学会分别授予他奥斯特奖与利林菲尔德奖。
罗伯特?科连科，麻省理工学院物理系副教授，擅长教学，荣获Everett Moore Baker杰出教学奖。
刘树新，北京大学物理学院副教授。1989年毕业于兰州大学，1995年师从导师曾谨言，从事原子核结构的研究，2001年获北京大学博士学位，之后在中科院理论物理所做博士后，至今在原子核结构领域发表SCI收录的论文四十余篇。2002年就职于北大物理学院普通物理教学中心，2004年起任普通物理教学中心副主任。主讲力学和普通物理，是国家精品课《力学》和国家精品资源共享课《力学》的主要成员，普通物理课程的主持人。2008年获北京大学教学优秀奖。中国科普委员会委员。
目录
目录前言
致教师
例题列表
１ 矢量与运动学 １
１. １ 简介 ２
１. ２ 矢量 ２
１. ３ 矢量代数 ３
１. ４ 矢量乘法 ４
１. ５ 矢量的分量 ８
１. ６ 基矢量 １１
１. ７ 位置矢量ｒ 和位移 １２
１. ８ 速度和加速度 １４
１. ９ 运动方程的形式解 １８
１. １０ 再论矢量对时间的导数 ２２
１. １１ 平面极坐标中的运动 ２６
注释１. １ 近似法 ３６
注释１. ２ 泰勒级数 ３７
注释１. ３ 一些常见函数的级数展开 ３８
注释１. ４ 微分 ３９
注释１. ５ 有效数字与实验不确定度 ４１
习题 ４１
２ 牛顿定律 ４７
２. １ 简介 ４８
２. ２ 牛顿力学与近代物理 ４８
２. ３ 牛顿定律 ４９
２. ４ 牛顿定律与惯性系统 ５１
２. ５ 牛顿第二定律 ５１
２. ６ 牛顿第三定律 ５５
２. ７ 基本单位和物理标准 ５９
２. ８ 量纲代数 ６３
２. ９ 牛顿定律的应用 ６４
２. １０ 采用极坐标的动力学 ７２
习题 ７７
３ 力和运动方程 ８１
３. １ 简介 ８２
３. ２ 物理的基本力 ８２
３. ３ 引力 ８３
３. ４ 一些唯象力 ８９
３. ５ 漫谈微分方程 ９５
３. ６ 黏性力 ９８
３. ７ 胡克定律与简谐运动 １０２
注释３. １ 球壳的引力 １０７
习题 １１０
４ 动量 １１５
４. １ 简介 １１６
４. ２ 质点系动力学 １１６
４. ３ 质心 １１９
４. ４ 质心坐标系 １２４
４. ５ 动量守恒 １３０
４. ６ 动量关系再述和冲量 １３１
４. ７ 动量和质量流 １３６
４. ８ 火箭运动 １３８
４. ９ 动量流与力 １４３
４. １０ 动量通量 １４５
注释４. １ 二维与三维物体的质心 １５１
习题 １５５
５ 能量 １６１
５. １ 简介 １６２
５. ２ 积分一维运动方程 １６２
５. ３ 功与能量 １６６
５. ４ 机械能守恒 １７９
５. ５ 势能 １８２
５. ６ 势能可以告诉我们的力 １８５
５. ７ 能量图 １８５
５. ８ 非保守力 １８７
５. ９ 能量守恒与理想气体定律 １８９
５. １０ 守恒定律 １９２
５. １１ 全球能量的使用 １９４
注释５. １ 摆周期的修正 １９９
注释５. ２ 力、势能和矢量算符Δ ２００
习题 ２０５
６ 动力学专题 ２１１
目 录Ⅶ
６. １ 简介 ２１２
６. ２ 束缚系统的小振动 ２１２
６. ３ 稳定性 ２１７
６. ４ 简正模 ２１９
６. ５ 碰撞与守恒律 ２２５
习题 ２３３
７ 角动量和定轴转动 ２３９
７. １ 简介 ２４０
７. ２ 质点的角动量 ２４１
７. ３ 定轴转动 ２４５
７. ４ 力矩 ２５０
７. ５ 力矩和角动量 ２５２
７. ６ 定轴转动的动力学 ２６０
７. ７ 摆动和定轴转动 ２６２
７. ８ 含有平动和转动的运动 ２６７
７. ９ 动能定理与转动 ２７３
７. １０ 玻尔原子 ２７７
注释７. １ 沙勒定理 ２８０
注释７. ２ 定轴转动的动力学小结 ２８２
习题 ２８２
８ 刚体运动 ２９１
８. １ 简介 ２９２
８. ２ 角速度和角动量的矢量性质 ２９２
８. ３ 回转仪 ３００
８. ４ 刚体运动示例 ３０４
８. ５ 角动量守恒 ３１０
８. ６ 刚体转动与惯量张量 ３１２
８. ７ 刚体动力学专题 ３２０
注释８. １ 有限与无限小转动 ３２９
注释８. ２ 再论回转仪 ３３１
习题 ３３７
９ 非惯性系和惯性力 ３４１
９. １ 简介 ３４２
９. ２ 伽利略变换 ３４２
９. ３ 匀加速系 ３４４
９. ４ 等效原理 ３４７
９. ５ 转动坐标系中的物理 ３５６
注释９. １ 等效原理与引力红移 ３６８
Ⅷ 目 录
习题 ３７０
１０ 有心力运动 ３７３
１０. １ 简介 ３７４
１０. ２ 作为单体问题的有心力运动 ３７４
１０. ３ 有心力运动的普遍特征 ３７６
１０. ４ 能量方程与能量图 ３７９
１０. ５ 行星运动 ３８６
１０. ６ 关于行星运动的一些结论 ４０２
注释１０. １ 轨道积分的计算 ４０３
注释１０. ２ 椭圆的性质 ４０５
习题 ４０７
１１ 谐振子 ４１１
１１. １ 简介 ４１２
１１. ２ 简谐运动： 回顾 ４１２
１１. ３ 阻尼谐振子 ４１４
１１. ４ 受迫谐振子 ４２１
１１. ５ 暂态行为 ４２５
１１. ６ 时间响应与频率响应 ４２７
注释１１. １ 复数 ４３０
注释１１. ２ 求解阻尼谐振子的运动方程 ４３１
注释１１. ３ 求解受迫谐振子的运动方程 ４３４
习题 ４３５
１２ 狭义相对论 ４３９
１２. １ 简介 ４４０
１２. ２ 牛顿物理可能的缺陷 ４４０
１２. ３ 迈克耳孙.莫雷实验 ４４２
１２. ４ 狭义相对论 ４４５
内容摘要
全书包括矢量、牛顿定律、力和运动方程、动量、能量、角动量、刚体、非线性系统、圆周运动、谐振子、狭义相对论等。本书英文版为MIT等世界高校的教材，本中译本可作为国内物理、应用物理等专业本科生的教材或教学参考书。
主编推荐丹尼尔·克莱普纳，1932年出生，美国科学院院士，麻省理工学院物理系教授，曾任麻省理工学院-哈佛大学超冷原子中心主任、麻省理工学院电子学实验室副主任。1959年获哈佛大学博士学位，1985年成为麻省理工学院莱斯特·沃尔夫讲席教授。
丹尼尔·克莱普纳是超冷原子物理领域的科学家，研究兴趣包括原子物理、激光光谱和精密测量。他与导师诺曼?拉姆齐（1989年诺贝尔物理奖得主）一起发明了氢原子钟（1960）。他是蒸发冷却的先驱，领导的研究小组在国际上首次实现了氢原子的玻色-爱因斯坦凝聚（1998）。他也是一位的博士生导师，指导的四名学生分别获得诺贝尔物理奖（1997、2001）。他获得过多项国家与，包括：沃尔夫奖（2005）、美国国家科学奖（2006）、弗里德雷克·艾夫斯奖（2007）、富兰克林奖（2014）和APS杰出成就奖（2017）等。
丹尼尔·克莱普纳是美国大学物理教学项目的负责人，在麻省理工学院从事力学教学40年，他的教学名著《力学概论》是美国流行的教材。鉴于其对美国教学和科普的贡献，美国物理教师协会、物理学会分别授予他奥斯特奖与利林菲尔德奖。
罗伯特?科连科，麻省理工学院物理系副教授，擅长教学，荣获Everett Moore Baker杰出教学奖。
刘树新，北京大学物理学院副教授。1989年毕业于兰州大学，1995年师从导师曾谨言，从事原子核结构的研究，2001年获北京大学博士学位，之后在中科院理论物理所做博士后，至今在原子核结构领域发表SCI收录的论文四十余篇。2002年就职于北大物理学院普通物理教学中心，2004年起任普通物理教学中心副主任。主讲力学和普通物理，是国家精品课《力学》和国家精品资源共享课《力学》的主要成员，普通物理课程的主持人。2008年获北京大学教学优秀奖。中国科普委员会委员。
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