力学(下)国家精品

牛顿力学是物理学中最先发展也是最为成熟的一门学科,他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。

吉林大学

中国大学MOOC

物理

普通(中级)

11 周

课程概况

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。

课程分上、下两部分开设,本课程为下半部分,即,解决典型力学问题和时空结构部分。

课程大纲

第一周:刚体(上)
第一讲:刚体定轴转动运动学
第二讲:刚体定轴转动动力学
第一周 刚体(上)测验

第二周:刚体(下)
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
本章知识单元和知识点小结
第二周 讨论题
第二周 刚体(下)测验

第三周:流体
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
本周知识单元和知识点小结
本周讨论题及第一周测验题解答
第三周 流体 测验

第四周:振动
第一讲:简谐振动
第二讲:阻尼振动
第三讲:受迫振动
本周知识单元和知识点小结
本周讨论题及第二周测验题解答
第四周 振动 测验题

第五周:波动
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
本章知识单元和知识点小结
本周讨论题及第三周测验题解答
第五周 波动 测验题

第六周:狭义相对论
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
本章知识单元和知识点小结
本周讨论题及第四周测验题解答
第六周 狭义相对论 测验题

第七周: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
本周知识单元与知识点小结
本周讨论题及第五周测验题解答
第七周 广义相对论 测验题

第八周:宇宙学简介
第一讲:宇宙的现状、起源与发展简介
第二讲:恒星的演化与发光星体的观测分类
本周知识单元与知识点小结
本周讨论题及第六周测验题解答
第八周 宇宙学简介 测验题

第七、八周测验题答案
第七、八周测验题答案

预备知识

基本微积分和基本矢量运算。

证书或学分

课程成绩认定包含合格和优秀两种。总评成绩60分以上、79分以下为合格;80分以上为优秀。参加学习并取得相应成绩的学员,可免费获得由中国大学MOOC颁发的电子证书。还可以申请纸质收费认证证书,收费标准为每份证书100元人民币。

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

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