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。
绪论
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
绪论 测验题
第一章:质点运动学
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
第一章 测验题
第二章:惯性系下质点动力学
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
第二章 测验题
第三章:非惯性系下质点动力学
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
本章知识单元小结
第三章 测验题
第四章:质点组动量定理与守恒定律
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
第四章 测验题
第五章:质点组功能原理与守恒定律(上)
第一讲:质点组动能定理
第二讲:质点组内力功分析
第五章(上)测验题
第五章:质点组功能原理与守恒定律(下)
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
第五章(下)测验题
第六章:质点组角动量定理与守恒定律
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
第六章 测验题
第七章: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
第七章(上)测验题
第七章: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
本章知识单元小结
第七章(下)测验题
第八章: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
本章知识单元小结
第八章 测验题
第九章:振动
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
第九章 测验题
第十章: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
*第七讲:声波与超声波运动简介
本章知识单元小结
第十章 测验题
第十一章: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
本章知识单元小结
第十一章 测验题
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
基本微积分和基本矢量运算。
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
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2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
[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