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spContent=牛顿力学是物理学中最先发展也是最为成熟的一门学科,通过严密的归纳和演绎,运用微积分及微分方程等数学工具,建立了统领经典力学的系统理论体系。因此,学习力学,不但可以领会物理学的基本概念与基本规律,更重要的是可以培养分析和解决问题的思想方法、理论技巧和逻辑思维能力。
—— 课程团队
课程概述

     本课程属于中国教育学会组织建设的“中国大学先修课”课程体系,适合学有余力的高中生学习。

      物理学是人类历史上最悠久的自然科学。人类对物理现象的最早观察始于古巴比伦和古希腊。到公元15世纪末以前,物理学还只是分散和不成体系的研究。物理学真正成为科学始于16、17世纪,最先建立了牛顿力学,到19世纪末相继建立了热学、统计力学、光学以及电磁学,建成了经典物理学大厦。20世纪初,量子力学与相对论的建立使物理学发展为现代物理学。

      从物理学各学科的关系来看,力学是其它学科的基础,称为物理学的力学基础。从研究规律来看,力学所研究的机械运动规律应用广泛,无论是精密仪器,大型工程,还是火箭发射,人造卫星等方面都有力学的直接应用。从学习过程来看,学好力学是学好物理学的重要开端。

      本课程由力学理论、解决典型力学问题、时空结构等三部分内容组成。力学理论部分包含了物理学基本知识研究领域与课程体系分类、物理学发展简史、质点基本运动规律与导出规律。典型问题部分包括刚体、流体、振动、波动等内容。时空结构部分包含了狭义相对论简介、广义相对论简介和宇宙学与天体物理简介等内容。本课程中的时空结构部分的引入,其目的是使读者感受到牛顿力学的局限性,培养读者接受新事物的能力,避免僵化的学习。

      本课程主讲教师吉林大学物理学院张汉壮教授为国家“万人计划”教学名师。完成课程学习的学生可参加中国教育学会组织的线下考试。

  

 


课程大纲

绪论

绪论 测验题

第一讲:物理学研究内容、方法、分类

第二讲:物理学发展简史

第三讲:力学的知识体系

第一章:质点运动学

第一章 测验题

第一讲:位置矢量、速度、加速度之间关系

第二讲:位置矢量、速度、加速度关系坐标表示

第三讲:相对运动

本章知识单元小结

第二章:惯性系下质点动力学

第二章 测验题

第一讲:牛顿三定律

第二讲:万有引力定律

第三讲:力学中常见的力及量纲

本章知识单元小结

第三章:非惯性系下质点动力学

第三章 测验题

本章知识单元小结

第一讲:相对性原理

第二讲:非惯性系下质点动力学方程

*第三讲:惯性力现象

**第四讲:惯性力本质

第四章:质点组动量定理与守恒定律

第四章 测验题

第一讲:质点组的质心运动定律

第二讲:质点组动量定理与守恒定律

第三讲:质点组动量定理的应用——变质量系统

本章知识单元小结

第五章:质点组功能原理与守恒定律(上)

第五章(上)测验题

第一讲:质点组动能定理

第二讲:质点组内力功分析

第五章:质点组功能原理与守恒定律(下)

第五章(下)测验题

第一讲:质点组功能原理与守恒定律

第二讲:碰撞

本章知识单元小结

第六章:质点组角动量定理与守恒定律

第六章 测验题

第一讲:质点角动量定理

第二讲:质点组角动量定理

第三讲:有心力场问题、守恒律与对称性

本章知识单元小结

第七章:刚体(上)

第七章(上)测验题

第一讲:刚体定轴转动运动学

第二讲:刚体定轴转动动力学

第七章:刚体(下)

第七章(下)测验题

第一讲:以质心为基点处理刚体的平面平行运动

*第二讲:刚体平面平行运动的瞬时转轴

第三讲:刚体的平衡

**第四讲:对称刚体的定点进动现象

本章知识单元小结

第八章:流体

第八章 测验题

第一讲:流体静力学

第二讲:理想流体定常流动

第三讲:伯努利方程的应用

本章知识单元小结

第九章:振动

第九章 测验题

第一讲:简谐振动

第二讲:阻尼振动

本章知识单元小结

第三讲:受迫振动

第十章:波动

第十章 测验题

第一讲:机械波的定性描述

*第二讲:机械波的波动方程

第三讲:机械波的运动学方程

第四讲:简谐机械波的运动学方程

第五讲:机械波的能量、传播、反射与合成

第六讲:多普勒效应

*第七讲:声波与超声波运动简介

本章知识单元小结

第十一章:狭义相对论

第十一章 测验题

第一讲:经典时空观与实验的矛盾

第二讲:狭义相对论的两条基本假设

第三讲:洛伦兹变换与速度变换

第四讲:狭义相对论的基本运动学现象

本章知识单元小结

第十二章:**广义相对论

第一讲:狭义相对论的两个遗留问题

第二讲:引力效应与引力场方程

第三讲:广义相对论所预言的现象与实验证实

单元测验答案(一)

绪论单元测验答案

第一章单元测验答案

第二章单元测验答案

第三章单元测验答案

第四章单元测验答案

第五章单元测验答案(上)

第五章单元测验答案(下)

第六章单元测验答案

单元测验答案(二)

第七章单元测验答案(上)

第七章单元测验答案(下)

第八章单元测验答案

第九章单元测验答案

第十章单元测验答案

第十一章单元测验答案

预备知识

基本微积分和基本矢量运算。

证书要求

课程总评成绩60分到79分为合格;80分以上为优秀。

参考资料

[1] 张汉壮 王文全. 力学.第三版.北京:高等教育出版社,2015年

[2] 张汉壮 王文全. 力学习题解答.北京:高等教育出版社,2013年