简介理论力学及其学习方法
-
GAOJIAOLUNT
AN
高
教
论
坛
简介理论力学及其学习方法
胡楚勒
摘
要
：<
/p>
本文介绍理论力学课程的内容、任务、特点及其学习方法。
关键词
：
理论力学；经典力学；理论物理；
宏观机械运动
与接触任何新生事物
一样，当你开始
学习一门新的课程时，总有一种强烈的求
知欲，
渴望掌握这门课程，提高自己的水
平有效地进行学习。为此，总希望学习开
始时了解这门课程的内容、任务、特点及
其学习方法。希望我下面的一些看法
对理
论力学的学习者有所帮助。
一、理论力学课程的内容
理论力学的
研究对象与普通物理力学
相同，都是研究宏观物体作低速机械运动
的普遍规律，即研究当量子效应和相对论
效应都可忽略时物体的机械运动规律，因
此，理论力学的研究内容又称为经典力学。
目前我国绝大多数院校物理学专业的
理论力学课程的内容包括牛顿力学和分析
力学两部分。牛顿力学和分析力学代表经
典力学中两种不同的理论体系，
反映处理
经典力学问题的两种不同方法。前者是以
牛顿定律为基
础发展起来的，它将周围物
体的作用归结为“力”
，强调力与运
动变化
间的因果关系，与此相应，它以矢量分析
为主要数学工具
，通过演绎的方法，深入
地、系统地、全面地将宏观机械运动的内
在规律揭示出来。牛顿力学在科学技术领
域及天体运行理论方面取得的成功，反映
了人类智慧获得的辉煌
成就。分析力学是
由
拉
格
朗
日
(ge)
和
哈
密
顿
(on)
等人建立并完善起来的经
典力学理论，它的理论体系和采用的方法
与牛顿力学完全不同，它强调的是具有广
泛意义的“能量”概念而不是
力的概念，
它所揭示的规律具有更高的概括性，因而
也具有更大
的普遍性。它不仅揭示出宏观
机械运动的统一规律，能够用普遍适用的
< br>统一的方法处理各种力学体系的运动问
题，而且还揭示出力学规律与其他规律间<
/p>
的统一性。因此，分析力学代表经典力学
的进一步发展，分析力学
的发展为从经典
物理向近代物理过渡起到了重要作用。根
据教学
计划，本课程在专科阶段只要求掌
握牛顿力学部分；在本科阶段则要求掌握
牛顿力学和分析力学两部分内容。
机械运动（即位
置的变动）是物质运
动最简单的形式，物质运动的其他高级的
形
式往往都包含有机械运动。因此，经典
力学的内容具有基础的性质，它的使用范
围虽然受到限制，但仍然十分广阔。从满
足一定条件的微观粒子到地面上
的物体
作者简介：
胡楚勒（
1961-
）男，蒙古族，呼伦贝尔学院物理与电子信息学院，教授。研
究方向：一般力学。
- 44 -
高
教
论
坛
GAOJIAOLUNT
AN
2
．
本课程的许多内容是后续理论物理
课程的基础，其中用到的许多数学
方法对
学习后续课程也是很有用的。因此，通过
本课程地学习应
为后续理论物理课程的学
习打下坚实的基础。
3
．通过本课程地学习，学习者应认识
理论物理的特点
，掌握理论物理的学习方
法，提高自己的理论分析能力和抽象思维
能力；以及充分认识到数学与物理的密切
关系，提高自己运用数学工具解决物理问
题的能力。方法的掌握和能力的提高在某
种意义上是更为重要的。<
/p>
三、理论力学课程的特点和学习方法
理论力学作为理论物理课程之一，它
具有以下几个特点：
1
．
全部理论应建
立在尽可能少的几个
出发点之上。对于力学，就是要找出支配
宏
观机械运动的最基本的规律，把它们作
为基石，然后运用高等数学工具，通过演
绎的方法，以严密的逻辑推理建立起经典
力学的理论体系。牛顿力学的几
个出发点
就是牛顿三定律和力的独立作用原理。而
全部分析力学
内容则可以从哈密顿原理导
出。
2<
/p>
．
理论物理处理问题总是希望建立比
较一
般化的理想模型，以寻求普遍适用的
理论。因此，所得到的理论往往是比较完
美的和高度抽象的。
3
．数学与物理密切结合，数学既是描
述物理现象、物理过程的语言，同时又是
用来探索规律的工具。通过这门课程的学
习，我们将会看到数学的威力。正
式通过
数学演绎把我们从基本出发点引到很远很
远，得到一个又
一个新的结论，把一些内
在的规律揭示出来。我们还会体会到，理
论物理离开数学将寸步难行。在理论物理
- 45 -
<
/p>
（生物的非生物的）
，以至大到天体、星系
等等无不受到经典力学规律的制约。
理论力学课程中的理想
模型有质点、
质点组和刚体等。课程内容包括以下几个
部分：<
/p>
1.
质点力学；
2.
质点组力学；
3.
刚体力学；
4.
非惯性系动力学；
5.
分析力学。
二、理论力学课程的任务
课程的任务
是与培养目标、课程的性
质和地位有关的。理论力学是在学习者学
过普通物理力学并有足够的数学准备之后
开设的。按顺序说它是第一门理论物理课。<
/p>
它和普通物理力学相比，在理论上和解决
问题的方法上都有很大提
高。在我国目前
各院校物理学专业现行的教学计划中，物
理学的
教学分为普通物理和理论物理两个
阶段安排的。在不同阶段有不同的侧重点，
这样可以分散难点，又符合人们的认识规
律。在普通物理力学阶段侧重于通
过实验
和感性材料建立起力学中的基本概念和力
学规律的物理图
像，要求学习者能解决的
问题相对来说是比较简单的和初步的。在
理论力学阶段则侧重于以高等数学为工具
进行系统的理论演绎，以严密的逻辑推理
建立起完整的理论体系，要求学习者能够
运用高等数学解决比较复杂
的问题。
以培养合格的初高中物理教师和物理
学工作者为目标，本课程的任务为：
1
．通过本课程地学习，学习者应系统
地、全面地掌握宏观机械运动的普遍规律
，
能运用这些规律观察、分析日常生活、生
产实践以及科学研究
中遇到的各种实际问
题，并掌握处理力学问题的一般方法。
GAOJIAOLUNT
AN
中，数学和物理是融合在一起的，数学中
包含有物理，物理又是通过数学表达的，
以致有时很难区分哪一部分是纯粹的数
学，哪一部分是纯粹的物理。
力学还
有自身的特点。由于它研究的
是宏观物体机械运动的最基本的规律，所
< br>以力学现象在我们周围比比皆是，其中许
多是可以看得见、摸得着的，对于它们我
们有着丰富的、生动的感性认识。因此，
虽然力学规律是抽象的
，但并不是不可捉
摸和枯燥无味的。尤其牛顿力学以矢量运
算为
工具，处处涉及到空间几何关系，具
有形象、直观的特点，很符合人们思考、
理解问题的习惯，以致受到人们的喜爱。
与其他理论物理课程相比，这门课
程应该
是比较容易掌握的。
从普通物
理到理论物理，在学习上是
一个转折和飞跃，而这门课程正处于过渡
的阶段，他显得更为重要。俗语说，好的
开始等于成功的一半，因此，这门课程学<
/p>
得好坏对后续理论物理的学习有着决定性
的影响。另外也表明这门
课程的学习有一
定的难度，在学习方法方面也需要有一转
变和适
应的过程。而一旦克服了困难，完
成了理论力学的学习，你就会发现你的学
习能力有了明显的提高，进一步学习其他
理论物理课程的欲望会更加强烈。关
于这
门课程的学习方法，只重点地提出以下几
点供参考：
1
．
要认真地专研
理论，
包括基本概念、
基本原理和基本方法。
< br>
作为一门基础理论课程，更应从理论
的严密性、系统性
和完整性等角度深入理
解。在学习每一部分内容时都要搞清楚：
它要解决什么问题？有哪些限制条件？是
怎样完整地解决这个问题的？基本方法是
高
教
论
坛
什么？有哪些灵活的辅助的方法？
还有哪
些问题没有解决？这部分内容在全书中的
地位如何？它与
前后内容有什么联系？等
等。这里强调“专研”二字，即要求善于
提出问题、善于独立思考。学习总是在自
己提出问题，自己解决问题的过程中前进
的。
这里要防止一种偏向，也是大学本专
科同学经常出现的一种偏向，即他们打开
课本看到很多概念和规
律在普通物理力学
中都已见过，学起来也不难懂，因此认为
不需
要花费很多力气去专研。这是一种错
觉。这些同学没有深入专研，因而体会不
到现在的重复是在更高层次上的循环。他
们认为自己“懂”了，往往是表面
上懂和
字面上懂，实际上离掌握比较完全的知识
还有很大的距离
。首先，普遍规律是反映
各种事物共性的，因此必然是比较抽象的，
要真正做到按客观规律本来的面貌去认识
它们而不发生失真是一件不容易的事；其<
/p>
次，要能运用所学理论去分析、解决实际
问题则还要通过实践的过
程。
2
．要认真的做习题（适当做一
些思考
题）
。
做习题是运用所学理论解决实际问题
的初步实践，是我们获得比较完全知识所
不可缺少的过程，也是培养我们分析、理
解和解决实际问题能力的必经且
有效途
径。
对理论有了较好的理解后
，做习题仍
然可能有困难。这一事实正说明我们掌握
的知识是不
完全的。仅仅懂了抽象的理论，
还不能立即都认识这些理论在各个具体
< br>的、多样的实际问题中是怎样起作用的，
是怎样表现的，这是很自然的因此有困难
是正常现象。其次，人们对理论的认识不
- 46 -
高
教
论
坛
GAOJIAOLUNT
AN
具解决实际问题的能力，使数学成
为自己
得心应手的工具，要实现这一目标，不仅
要多动脑，对数
学推导中的条件、结果、
代表的物理意义要着力去理解；而且要多
动手，书中的数学推导都要尽力自己推一
遍，基本的数学推导必须按照老师的要求
自己推一遍并熟练掌握。对自己不会的数
学不要回避，要自己补偿起
来，学会它。
其中很多数学方法，掌握了之后将会受益
匪浅，在
以后的学习中会发挥它的强有力
作用。
其他，如看参考书也十分必要，它不
仅有助于我们对问题的理解，而且起着开
阔视野、活跃思路的作用。
学习的道路是一条
比较艰苦的道路，
同时又是一条锻炼自己能力和毅力的道
路，不
仅有艰辛，还会充满欢乐，我们相
信这是一条宽广的道路。
参考文献：
[1]
< br>周衍柏
.
理论力学教程
[M].
（第三版）
2009
北京：高等教育
出版社
.2009,
（
7
）
[2]
陈士民
.
理论力学简明教程
[M].
2001
（
2003
重印）北京：高等教育出版
社
.1979,
（
12
）
[3]
冯麟保
,
常寒婴
,
杨朝潢
.
理论力学
[M].
1987
北京：北京师范大学出版社
.1979,
（
12
）
[4]
肖士
珣
.
理论力学简明教程
[M].
（第二版）
1983
北京：高等教育出版社
.1979,
（
12
）
可能一次完成，需要在实践过程中不断地
检验我们理解和掌握的程度，多次地纠正
自己的错误，补充自己认识上的不足，才<
/p>
能完善自己的认识，因此，做习题的过程
就是完善、加深和丰富我
们对理论认识的
过程，使所学的知识成为比较完全的和有
用的知
识。往往在认真思考，解出了一两
道较难习题之后，会发现自己对理论的理
解有明显的加深。
理解、分析和解决问题能力的提
高只
能在自己的实践过程中实现，是别人不能
替代的，因此必须
独立完成一定数量的习
题。不管开始做题时感到多么困难，都要
坚持完成，要树立信心，坚信任何事物都
是可以认识的；要把做习题与学习理论结
合起来，二者需要交替进行，不会做时要
检查自己对理论的掌握，进一
步专研理论；
还要冷静和耐心地分析问题所在、困难所
在，只要
坚持下去，问题就会逐一解决，
取得突破，能力就会随之提高。
3
．要在数学和物理的结合上下功夫。
要把物理与数学很好地结合
起来，对于初学者是一个难点，也
是必须
学好的一点，因为它将影响到整个理论物
理地学习。首先
，要培养自己从物理到数
学和从数学到物理两种语言之间相互“翻
译”的能力；其次要培养自己运用数学工
- 47 -
GAOJIAOLUNT
AN
48
高
教
论
坛