《力学》第二版序《伯克利物理学教程》第卷《力学》,成书以来已经使用了将近七年,几年前就已感到应该考虑修订了,那时我们每人都在伯克利使用本书讲授过好几遍。我们根据自已的教学经验以及与本校和其他学院同行们的讨论,逐渐提出和考虑了一些修改意见,以使本书作为理工科学生的入门课程更适合教学目的。我们力图保持整套《伯克利物理学教程》的特色,不改变它所创新的教学方式.这就是引用研究实验工作中的例子,介绍一些过去总认为对人门课程太深但十分有意义的课题。我们还从第一版中删去了一些“高级课题”,并把原来第十五章“近代物理学中的粒子”全部删去.我们认为,那些内容在目前水平的课程中并不是常常用到的。最重大的修改是完全重新改写了关于刚体运动的第八章,虽然这一章现在无疑是更通俗化了,可是它更适合于学生现在的程度,各课题编排的顺序基本末变,只是把第三章和第四章对调了下,这是希望使学生先熟悉一下牛顿运动定律的一些普通应用,以便有助于更好地理解较深一些的伽利略变换的概念,最后,鉴于学生在数学、特别在微分方程方面曾遇到很大困难,为此我们增补了一些“数学附录”后面的“教学说明”,就教师应该怎样使用本书作为教材作了比较详细的说明。作为一个季度或一个学期能够恰当使用的教材来说,新版中的材料仍然过多.任课教师应有意识地选择讲授的材料,近年来,伯克利改行季度制,使得实验
课无法与第一季度的力学内容相配合,可是,入门性质的基础课程应该同实验课密切结合,波提斯(AlanPortis)和杨(HughYoung)修订的《伯克利物理学实验》一书,编写有同任何力学人门课程相配合的有价值的实验,A.C.赫姆霍尔兹耶B.J.莫
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不用微积分的课程,常常就可以这样安排,对大学二年级或者三年级学生开设的这样一门力学课,由于有许多课题可以以不大高深的形式放在第一学年内讲授,因此,可以把本书内容都按时讲完,本书用作为普通物理课程的正式人门教材,内容可能过多,为此,我们建议教师不必一字不漏地全讲。有许多这样的人门课程,是不包括狭义相对论的,所以,前九章是经典力学的系统介绍。可是,即使是这些内容,如果全都讲到,对于在只有九周或十周时间的一个季度的课程或者一一个学期通常只有部分时间讲授力学来说,仍然嫌太多了,因此,我们在下面提出了一些建议,说明各章的最低要求。有时人们不希望在门人门课程中包括电学或磁学问题,我们相信,这本教材可以按这种方式来使用,尽管会有许多学生对电学问题有浓厚兴趣,许多教师对于大量删减材料也感到为难。根据我们的经验,与其泛泛地讲很多内容,还不如努力讲好其中一部分内容,书中较深的一些章节和高级课题是供优秀学生阅读的,这些可以发挥他们的才能;这些部分也可供学生在以后继续学习物理学时作为参考材料作过以上说明,我们现在详细地介绍一一下本书各章,第章和本书第一版中一样,本章对学习力学来说并不是必不可少的。不过,它可以为兴趣较广的学生提供有趣的阅读材料。如教师希望给学生指定阅读材料,这一章可以提供很好的材料来说明“数量级”的概念。第二章引进矢量,使学生掌握物理学中非常有用的种语言。如在这一章里指出的,可以暂时略去矢积部分,以及关于和B不垂直时的磁力例子,教师可以不用失积讲到第六章,在那时再回头讲它,标积是求物理量数值时常常用到的。第五章讲功和能时更是如此,因此有必要在这里引.xii
人它,此外,求解好些有趣的习题也要用标积作为工具,矢量微商一节也很有用,不过讨论单位矢量全和每的内容可以略去,移到很后面再介绍我们希望,这一章关于圆周运动的内容是以后学习动力学的一个很好人门第三章这一章较长,并介绍了比较多的应用,我们以通常惯用的形式引进了牛顿定律,接着就介绍第二定律的-些应用。如果课时较少,或者不打算讲电学和磁学方面的应用,有关的那一节可以全部略去,或者只就速度与磁场垂直的特例来讲述磁场,此后通过牛顿第三定律引人动量守恒。在碰撞问题中提到了动能,尽管要到第五章才引人这个概念,大多数学生在高中时就学过动能概念:在这里不会感到任何困难,不过也可以略去第四章正如在本章中指出的,这一章不是用传统的方式写的,许多物理学家都要求引人伽利略变换,对打算进步学习狭义相对论的读者来说,这一章对坐标变换提供了很好的准备知识.可是,对于非物理专业学生和时间有限的读者来说,这一章无异过于“锦上添花”,应当略去,讲一点加速参照系和虚设力的知识,也许是必要的,但是,可以从本章头几页中选用材料,第五章这一章引入功和动能,首先讲维情形,然后讲三维情形,这里必须用到标积,但可以避开使用线积分,这一章详细地介绍了势能,如果课时不多,关于电势的讨论和关于保守场的讨论都不妨略去:然而,这是很重要的一章,讲授时不应草率从事,第六章这一章再次介绍碰撞间题,并引入了质心参照系概念,质心是刚体中的一个重要概念,虽然广泛采用质心系,但如力学课课时不多,也可以删去这些内容。引人角动量和力矩概念时需要用到矢积,不过,这时学生已具备了掌握xiii