力学

力学是大学物理类院系的第一门专业课，历来备受重视。从高中进入大学，特别是在大学第一学期，学生面临三大挑战: 学习方式的转变、高等数学未学先用、力学理论体系的建立。如何克服这些困难，成为学生的首要任务，也是教师需要处理的重点。

力学教材是解决这些问题的关键。一本好的教材可以给读者多方面的帮助和启发,对学生的影响也比较深远。国内已经涌现了一批优秀的力学教材，帮助一代又一代学子跨入物理学的大门。北京大学物理系(现合并至物理学院) 的力学教材编著起步较早，在全国产生了广泛的影响。最早的是1961 年主要由丛树桐、李椿、钱尚武执笔的《普通物理学: 力学部分》，之后还有1985 年蔡伯濂的《力学》，1995 年赵凯华、罗蔚茵的《新概念物理教程: 力学》，2005 年舒幼生的《力学》。在普通物理层次，国内对我个人影响较大的力学教材有: 梁昆淼的《力学》(上、下册)，该书力学理论体系完备; 漆安慎、杜婵英的《力学》，该书涉猎广泛、通俗易懂，我从中获益良多。

教材需要与时俱进。更新的部分主要是: 用现代的观点整理传统的内容，用前沿的重要成果和新的应用充实基础。在教学、应用的过程中，我也发现了一些问题，产生了一些独特的想法，想与大家分享，主要体现在四个方面。

(1) 固本浚源

据《贞观政要》，公元637 年，魏征在给唐太宗的《十思疏》中说“求木之长者，必固其根本; 欲流之远者，必浚其泉源”。本书想在固本、浚源方面做出一些贡献。

物理学是自然科学的基础，而物理学的兴起始于力学，力学是整个物理学的基础,因此我选力学为代表来探讨科学的起源和发展。特别是，本书在第二章开头，通过归纳总结力学的发展史，概括出了力学的十大起源。

正如数学家阿贝尔(Abel) 所说，向大师学习。本书试图直接从前辈大师的著作中提取科学精神，揭示他们做出重大突破时的心路历程，使读者有一些感同身受，获得一些启迪，从而认识到，力学不是无源之水、无本之木。

(2) 论述准确

力学基本概念的建立和准确的表述，是理解力学的重要过程。本书充分借鉴国内外优秀的力学教材，在力学概念的引入、基本概念的表述、理论体系的建立与推导、应用题材的选取和处理、结构的优化等方面做了一些大胆的尝试，效果如何，欢迎读者们评判。

(3) 内容全面

国外的教材更新较快，主要是增添前沿的内容，更多的是在应用方面。力学是非常成熟的学科，理论体系方面已经完备，需要留意的是新现象和新应用。国内个别早期力学教材中的力学问题主要由物块、小球和斜面这三大件组合而成。国外的教材近些年增加的应用部分主要在生物和医学方面，本书也想尽量反映这些变化。

一个更重要的尝试是较全面地介绍力学内容。本书以牛顿方程为核心，导出了质点系、变质量系统、刚体、固体、弹性体、流体的基本运动方程，而不是仅仅泛泛讨论。这些推导比较容易和直接，从而培养学生应用力学的信心; 求解这些方程很难，从而激发学生继续学习的动力。本书在实际处理中，对一些技术性的细节做概要论述。这样我们在教材中就能展现普通物理教材的三个特点: 入门性、基础性和通论性。

(4) 直达未知

凡是我不知道的，对我来说就是未知。学习的过程就是探索未知的过程。

本书刻意编选的部分习题是不能求解的，留待学生将来解决，也许只能有数值解。大部分思考题是开放性的问题，没有确定的解答，专为开阔视野、拓展思维之用。

最后一章“观世界”主要论述力学的适用范围，并以力学为基础，介绍未知的领域，将读者带往物理学的开阔带，希望他们扬帆起航，继续探索新世界。

海阔凭鱼跃，天高任鸟飞!

作者还希望能对中国的力学教育做出一点贡献，这是前辈、同行和后生持之以恒、坚持不懈的长期任务，继往开来，别开生面，愿与同人共勉!

承蒙钟锡华教授厚爱，批阅了全稿，多所匡正，并提出很多宝贵的建议。刘玉鑫、孟策、付遵涛、颜莎、陈志坚教授审阅了部分书稿，修改良多。作者也衷心感谢物理学院从事普通物理教学的各位老师，与他们长期的交流和切磋对我有很大帮助，很多想法都源于这些讨论。物理学院的本科生周子安、博士生赵鹏威绘制了部分插图。北京大学出版社编辑刘啸查漏补缺、删繁就简、润色颇多! 在此一并致谢!

最后专门致谢“101计划”的三位评审专家：中国科学院大学邢志忠教授、清华大学安宇教授、北京师范大学彭婧教授！

书中疏漏或不当之处在所难免，诚挚欢迎大家批评指正!