耶鲁大学开放课程：基础物理力学、相对论和热力学_R. Shankar_9787111566540

《基础物理》共24章，包括力学、相对论、振动与波动、流体、热力学等内容，其姊妹篇《基础物理Ⅱ》（中译本将于2018年出版）涉及电磁学、光学、量子力学等。在书中，R. Shankar，的物理学家和富于感染力的热心教育家，简明扼要地讲述了物理学的基本概念。这一工作为理工科专业的大学生，为积极学习物理先修课的高中生，为对科学进展感兴趣的读者提供了理想的入门教材。本书可作为高等学校理工科专业学生的教材或参考书，也适用于的高中生及自学人员。

　　在我的职业生涯中，我发现教科书的篇幅几乎已经增大为原来的３倍，然而学生们的脑袋却没有按照这个比例增大。我和别处的同行们始终认为必须要做一件事，这就是精选基础内容，形成从篇幅上来说易读的教材。我在耶鲁大学讲授“基础物理”这门课程时，实现了这个目标，本书具备这一特点。它包括牛顿力学、相对论、流体、波动、振动以及热力学的基础理论，这些都是不能被删减掉的。阅读本书只需具备最基本的微分与积分概念，这些我还经常会在讲授中进行复习。本书面向物理学、化学及工程专业的大学生，也适用于优秀的高中生以及各行各业、各个年龄段的自学人员。

　　本书的章节或多或少地源于我的２４讲课程，有些小的修改，不过延续着我的课堂风格。我经常会引入一些学生们问过的问题，或是给出学生们对一些问题的答案，我相信这对读者是有益的。书中采用了简单的插图，用于表达要点，也不会增加书的价格。方程式均为精心编排，学起来比看视频容易得多。配套的练习题和测试题，对于学习物理和确认自己是否学好了物理是不可或缺的，连同其解答可以在耶鲁大学网站（ｈｔｔｐ：／／ｏｙｃ．ｙａｌｅ．ｅｄｕ／ｐｈｙｓｉｃｓ）上找到，向所有人免费开放。也可以在线观看我的讲课，比如ＹｏｕＴｕｂｅ，ｉＴｕｎｅｓ（ｈｔｔｐｓ：／／ｉｔｕｎｅｓ．ａｐｐｌｅ．ｃｏｍ／ｕｓ／ｉｔｕｎｅｓｕ／ｐｈｙｓｉｃｓ－ｖｉｄｅｏ／ｉｄ３４１６５１８４８？ｍｔ＝１０），以及ＡｃａｄｅｍｉｃＥａｒｔｈ等。一本书连同耶鲁网站上配备的相应资料，可独立地作为一门课程的或者是自学者的资源，当然有些教师也将之作为授课的补充，以提供更多的习题和解题案例。

　　我想对在线观看我课程的人说：“你们已经观看了视频，现在来读一读这本书吧！”拥有纸质教材的好处是，即使在飞机起飞和降落时，你依然能够阅读。

　　我在讲课时常提及我所著的《基础数学训练》这本书，该书由斯普林格（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ）出版，受众是那些希望掌握物理学中所必需的大学数学知识的人。

　　本书的问世要感谢很多人。最开始时，时任耶鲁学院院长、现任耶鲁大学校长的彼得·沙洛维（ＰｅｔｅｒＳａｌｏｖｅｙ）问我是否介意在我物理２００二课程的教室内放置摄像机，使这门课程成为第一批由惠留特基金会（ＨｅｗｌｅｔｔＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ）资助的耶鲁公Ⅶ开课。我的回答是：我还尚未遇到过不喜欢的摄像机。于是录制开始进行了。这之后的关键人物是ＤｉａｎａＥ..Ｅ..Ｋｌｅｉｎｅｒ，Ｄｕｎｈａｍ教授，主讲艺术与经典史。她在许多方面鼓励并指导我，而且力促我编写这本书。尽管最初并不情愿，但我很快就发现，在以这种新形式传授我所最爱的学科时，自己充满了享受。在耶鲁大学出版社，ＪｏｅＣａｌａｍｉａ是我的朋友、智者以及向导，ＬｉｚＣａｓｅｙ进行了专业的编辑，他不仅仅纠正了我文中的文法错误（例如在一段很长的句子中，以第一人称过去时开始却以第三人称将来时结束）、语法和标点错误（我随意地加了不少标点符号），还确保每个句子的含义都是清晰的。

　　还有两位研究生ＢａｒｒｙＢｒａｄｌｙｎ和ＡｌｅｘｅｙＳｈｋａｒｉｎ以及两位本科生ＱｉｗｅｉＣｌａｉｒｅＸｕｅ和ＤｅｎｎｉｓＭｏｕ对书稿进行了校对。

　　我的家人，从我的妻子Ｕｍａ，到我孙辈的小Ｓｔｅｌｌａ，都一直以各种方式鼓励着我。

　　值此本书付梓之际，谨向耶鲁大学的同学们聊表谢忱。近４０年来，我每个星期都有那么两三天就是为他们而从床上爬起来的。我感谢他们的友谊以及好奇心。

　　近年来的学生，经常是非物理专业的，但是他们乐于接受我的观点，即物理学是充满魅力的学科。为了这个学科和我的学生，我这样做着，从未感到疲倦。

　　Ｒ.Ｓｈａｎｋａｒ

中文版序译者的话前　言第１章　力学的体系１　１. １　绪论以及有益的建议１　１. ２　运动学与动力学２　１. ３　平均量与瞬时量３　１. ４　匀加速运动５　１. ５　例题７　１. ６　运用微积分推导ｖ２＝ｖ２０＋２ａ（ｘ－ｘ０）９第２章　高维空间中的运动１１　２. １　回顾１１　２. ２　二维空间中的矢量１１　２. ３　单位矢量１４　２. ４　坐标轴的选择与基矢１５　２. ５　位置矢量ｒ的导数１８　２. ６　在圆周运动中的应用２０　２. ７　抛体运动２２第３章　牛顿运动定律Ⅰ ２６　３. １　牛顿运动定律概述２６　３. ２　牛顿第二定律２７　３. ３　第二定律的两个部分３０　３. ４　牛顿第三定律３３　３. ５　重量与失重３５第４章　牛顿运动定律Ⅱ ３８　４. １　一道解过的例题３８　４. ２　故事绝未就此结束４０　４. ３　二维空间（ｄ＝２）中的运动４０　４. ４　静摩擦力与动摩擦力４１　　４. ５　斜面４２　４. ６　连接体４５　４. ７　圆周运动　转圈４７第５章　能量守恒定律５１　５. １　能量概论５１　５. ２　动能定理与功率５２　５. ３　能量守恒定律：Ｋ２＋Ｕ２＝Ｋ１＋Ｕ１５４　５. ４　摩擦与动能定理５７第６章　二维空间（ｄ＝２）的能量守恒５９　６. １　微积分复习５９　６. ２　二维空间（ｄ＝２）的功６０　６. ３　二维空间（ｄ＝２）的功与点积６２　６. ４　保守力与非保守力６５　６. ５　保守力６７　６. ６　引力势能的应用６９第７章　开普勒问题７２　７. １　开普勒定律７２　７. ２　万有引力定律７４　７. ３　轨道７７　７. ４　远离地球条件下能量守恒定律的应用８０　７. ５　Ｕ中的常数８２第８章　多粒子体系动力学８５　８. １　两体问题８５　８. ２　质心８６　８. ３　动量守恒定律９２　８. ４　火箭学９６　８. ５　弹性碰撞和非弹性碰撞９７　８. ６　更高维度的散射１００第９章　转动动力学Ⅰ １０３　９. １　刚体简介１０３　９. ２　转角　弧度１０４　９. ３　匀角加速转动１０５　９. ４　转动惯量、动量和能量１０６　９. ５　力矩与动能定理１１０　９. ６　转动惯量的计算１１１第１０章　转动动力学Ⅱ １１４ Ⅹ　　１０. １　平行轴定理１１４　１０. ２　由Ｎ个物体组成的一般系统的动能１１７　１０. ３　同时做平动和转动１１８　１０. ４　能量守恒１１９　１０. ５　τ＝ｄＬｄｔ的动力学应用１２０　１０. ６　复杂转动１２１　１０. ７　角动量守恒１２２　１０. ８　花样滑冰运动员的角动量１２３第１１章　转动动力学Ⅲ １２５　１１. １　静平衡１２５　１１. ２　跷跷板１２５　１１. ３　悬挂指示牌１２７　１１. ４　靠墙的梯子１２８　１１. ５　三维刚体动力学１２９　１１. ６　回转仪１３５第１２章　狭义相对论Ⅰ：洛伦兹变换１３８　１２. １　伽利略和牛顿的相对性１３８　１２. ２　伽利略相对性原理的证明１４０　１２. ３　爱因斯坦登场１４３　１２. ４　假设１４４　１２. ５　洛伦兹变换１４５第１３章　狭义相对论Ⅱ：一些推论１４９　１３. １　洛伦兹变换总结１４９　１３. ２　速度变换定律１５１　１３. ３　同时的相对性１５３　１３. ４　时间膨胀１５４　　１３. ４. １　双生子佯谬１５７　　１３. ４. ２　长度收缩１５７　１３. ５　更多佯谬１５９　　１３. ５. １　太长了无法下落１５９　　１３. ５. ２　飞行的μ 介子１６２第１４章　狭义相对论Ⅲ：过去、现在和未来１６３　１４. １　相对论中的过去、现在和未来１６３　１４. ２　时空几何１６６　１４. ３　迅度１６８ Ⅺ　　１４. ４　四维矢量１７１　１４. ５　原时１７１第１５章　四维动量１７３　１５. １　相对论散射１７８　　１５. １. １　康普顿效应１７９　　１５. １. ２　对生１８０　　１５. １. ３　光子吸收１８１第１６章　数学方法１８４　１６. １　函数的泰勒级数１８４　１６. ２　关于泰勒级数的举例说明１８８　１６. ３　一些常用函数的泰勒级数１８９　１６. ４　三角函数和指数函数１９１　１６. ５　复数的性质１９２　１６. ６　复数的极坐标表示１９５第１７章　简谐运动１９７　１７. １　更多振动的例子２００　１７. ２　解的叠加２０２　１７. ３　简谐振子解的条件２０５　１７. ４　用指数函数作为通解２０６　１７. ５　阻尼振动：分类２０７　　１７. ５. １　过阻尼振动２０７　　１７. ５. ２　欠阻尼振动２０

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