第一版前言作者历年在复旦大学物理系讲授力学，本书就是在授课讲稿和讲义的基础上整理而成的：在成书过程中，进行了修改和补充，力学曾是物理学中最古老的一个部门，现已发展成为与物理学并列的一门独立的学科：但力学的基本原理仍物理学的重要基础，多年来，普通物理课中的力学更多地被看作后继课必不少的基础而受到重视，却较少注意到它在物理学的发展乃至整个人类认识发展中的地位和作用，以及它与其他学科（包括前沿学科）的联系，结果使人感到力学课程在结构和内容上似乎比较陈旧，缺少活力当然，这是物理基础课普遍存在的问题，，但力学课尤为突出，从20世纪60年代开始，世界上一些先进国家）一问题，并着手作了一些改革。在美国，相继产生了诸如费受、伯克利、霍尔顿等些有影响的教材，苏、英、法、德等国也有相应的新教材间散材由于种种原因不能完全取代旧教材，但却以各种方式改变了并正在改变着旧教材，近年来，随着改革、开放形势的发展，我国也出现了许多有新意的物理基础教材，包括力学教材，我们就是在这种情况下着手修订教材的，鉴于以上情况，我们在本书编写过程中，特别注意了以下几个问题：1从力学的历史发展来阐明某些力学基本概念、基本定律的意义，霍尔顿曾在这方面作过有益的尝试.他的《物理科学的概念和理论导论》一书至今仍有广泛的影响，当然，我们不能处处都从历史和暂学的角度来阐述物理规律，但就一些主要的概念和规律，从历史的角度阐明其形成和发展还是可行的，这样做，不仅使这些概念在历史背景的烘托下更具立体感，而且可使学生从科学的建立者们那里学到去粗取精、去伪存真、由表及里、由此及彼的富有创见的研究方法科学，就其完整的意义而盲，不仅包括专业知识和技能，而且包括获取和发展这些知识和技能的方法，还包括对各种知识和技能的相互关系及其本质的探索和认识，正是这一切，构成了科学发展的历史，本书主要就落体运动规律、运动定律、动量和动能概念及狭义相对论的形成等方面，或在正文中，或用附录的形式，从历史的角度阐明了它们的形成和发展，着重介绍了伽利略、牛顿和爱因斯坦三位科学家的历史功绩，2.注意力学与其他学科的联系：上面提到力学不仅仅是物理学的基础，它*本书第一版由复且大学出版社出版，本文即第一版“作者的话
iv第一版前言本身有着广泛的应用：本书主要联系天体（包括地球）的运动和运动生物力学两个方面阐述了力学的应用，并将这些内容分散在有关的章节中，例如在运动学一章中增设一节介绍奥伯斯伴和字宙膨胀，功与能一章中增设一节介绍宇审膨胀动力学，角动量一章中介绍向行星发射人造天体的霍曼轨道方案，在运动定律和角动量两章中分别介绍潮汐现象及其与地球自转的关系，刚体一章中增加体育运动中的角动量守恒等内容，流体一章中增加介绍血液流动的内容等。在其他地方，则通过例题等方式讲述这些应用：通过这些内容的叙述，使学生感到力学并不只是些枯燥的概念和规律，它在解决实际问题中仍大有用武之地3，增加相对论一章，在力学中讲授相对论，已成为一种世界性趋势我们在若干年前已开始这样做，效果不错相对论间世已80年，经过近20年教育家和科学家们的努力，已形成了多种适合于低年级学生的阐述方法（美国已有中学讲授相对论），在力学中增加这一近代物理新内容，不仅顺理成章，还可提高学生兴趣，让学生尽早接触这一内容，一方面可使学生多一个学习相对论的循环过程，弥补过去相对论只有单循环的不足，便于学生消化吸收；另一方面，也可为讲授普通物理后继课有关内容打好基础，我们的阐述方法则先从物理上讲清同时性的相对性、时间延缓和长度收缩等概念，而把洛伦兹变换作为它们的自然结果，然后再讨论一些似是而非的伴谬，进一步加深学生对内容的理解，不介绍闵可夫斯基四维失量等内容，对初学者也许是合适的，书中对广义相对论也作了浅近的介绍，4.在增加新内容的同时，我们仍然把主要精力放在对传统内容的处理上，在这方面，我们主要做了以下一些工作，1）改进对某些概念的论述，例如，在讨论伽利略变换时，用例子说明选择合适的参考系对解决动力学间题的好处，在功与能一章中，我们加强了对功概念的讨论，在此基础上改进了保守力定义的叙述方法，使它既适用于一个质点，又适用于多个质点（即质点系）运动的情况，在流体一章中，加强了对流动状态与参考系关系的讨论.在此基础上阐明在利用伯努利方程研究间题时选择适当参考系的重要性，澄清了学生中一些易犯的错误，并在波动一章中，运用这一思想导出了深水波的波速：2）增加了一些较深内容，但讲述方法仍是普通物理式的，如增加有心力场中质点径向运动的讨论，并将它与质点运动轨道的定性讨论联系起来，刚体一章中引进了惯量主轴概念，以加深学生对角动量与角速度关系的理解，利用转动参考系中的角动量守恒讨论了章动，使学生对刚体的章动有一个初步的概念：在报动一章中，增加二自由度振动，以与波中驻波的筒正模式内容相呼应：简单介绍了非线性振动的概念和近似处理方法，为学生今后处理非线性间题打下一个基础，在波一章中简单介绍非线性波和孤立子概念，等等：增加这些较深内
第一版前言V容，或有利于加强有关概念之间的联系，或从另一侧面表明在普通物理中着重讨论的某些概念、定理的适用范国和应用限度，同时，也为学有余力的学生提供一些学习的材料：即使学生对这些内容并不完全理解，我们的目的也已部分达到。3）在内容安排上，我们将全书十章分为五篇，分别阐述质点力学、质点系力学与守恒定律、特殊的质点系——刚体与流体、特殊的运动形式—振动与波和相对论，这样使全书脉络清晰，层次分明，为适应不同读者的需要，全书用大小两种字体排印：基本内容用大号字排印，非基本和加深的内容用小号字排印（在目录中则用“*”号标明）.略去小号字的内容，不影响全书的连贯性，因而本书可同时作为不同教学要求的力学教材，4）对数学的要求：本书是为同时学习微积分的学生写的，书中广泛应用失量代数和必要的简单微积分讲述物理概念和定律，但这种叙述是由浅入深的，在前几章中，这种叙述既可看成应用微积分思想来阐明物理概念，也可看成应用物理实例来阐明微积分概念，在后面章节中，虽然用了一些简单的微分和积分运算，但不涉及微分方程的求解，全书每节都有与内容紧密配合的例题，每章附有思考题和习题（用小号字排印，与正文小字内容相关的用“*”号标明）正确回答和演算这些思考题和习题，有利于加深对内容的理解，蔡怀新教授审阅了全部书稿，并提出许多宝贵意见方小敏同志参加了全书的修改工作，编选了全部习题，演算和核对了习题答案；杨莉敏同志绘制了全书的图稿，在此一并表示感谢。在本书成稿过程中，我们深感要编写出一本便于教学上使用，适合学生水平，又富有新意的基础课教材是一件相当艰巨的工作，由于作者学识水平有限，错误和不妥之处在所难免，请广大读者提出批评。郑永令贾起民1988年7月于复旦大学
目录第一篇质点力学第一章质点运动学(3)$1.1参考系(3)1.参考系和坐标系(3)2.时间的测量(4)3.长度的测量(5)-:$1.2质点(7)81.3直线运动(7)1.直线运动质点的运动学方程(7)2.速度(7)3.加速度(8)4.位置、速度、加速度的相互关系(9)例题：(10)1.4曲线运动及其在直角坐标系中的表示抛体运动(13)1.曲线运动的矢量描述(13)2.位失、速度、加速度的相互关系(16)3，位失、速度、加速度在直角坐标系中的表示抛体运动(17)例题·(20)81.5曲线运动在本性坐标系和极坐标系中的表示圆周运动(21)1.圆周运动的切向加速度和法向加速度(21)2.一般曲线运动的切向加速度和法向加速度(23)3.速度、加速度在平面极坐标系中的表示(24)例题(27)81.6相对运动(30)1.运动参考系作勾速直线运动绝对速度、相对速度和牵连速度(30)2.运动参考系作任意方式的平动绝对加速度、相对加速度和牵连加速度，（31)3.运动参考系作匀角速转动科里奥利加速度(32)例题：(35)“S1.7哈勃定律与宇宙胀(38)
ii目录(38)1.奥伯斯伴谬与多普勒红移(39)2.哈勃定律宇宙的年龄与大小(40)3，银河系是宇审的中心吗？(41)本章小结(41)思考题(44)习题(50)伽利略与他对落体和抛体运动的研究附录1.(53)第二章牛顿定律(53)引言.(55)$2.1牛顿定律(55)1.第一定律与惯性参考系·(57)2.第二定律(60)3.第三定律(61)$2.2单位制与量纲(61)1.单位制(62)2.基本量与导出量(62)3.量纲(63)例题(63)82.3常见的力(63)1.力的基本类型(64)2.接触力和非接触力(65)3.引力和重力(67)4.弹性力(68)5.摩擦力.(69)6.洛伦兹力(69)$2.4牛顿定律的运用(69)1.质点动力学的基本问题·(70)2.约束(70)例题·82.5力学相对性原理和伽利略坐标变换(78)(78)1.力学相对性原理(79)2.伽利略坐标变换(79)例题(81)%2.6非惯性系与惯性力：平动加速系中的平移惯性力(81)1.平移惯性力(83)2.潮汐现象