4.中外著名大学《理论力学》主流教材的比较与思考（王新宇） 2

容上侧重数学的严谨，显得物理特征不是很明显，某些不喜欢数学的读者会觉得枯燥（然而本书和Goldstein的书刚好互补）。有读者反映该书不够生动。

关于本书的习题，相当多读者反映不喜欢其长篇大论的解题过程，有些题目至少要用5页纸，这对于学生阶段的读者是相当不现实的。另外，很多习题的解答与书中内容几乎没有什么关系，或者相去甚远。

前面四章具有复习意味的内容对很多读者来说，意义不是很大。循环坐标，泊松括号，正则变换的内容讲的较少。相对论对经典力学的处理讲的少。

1.3 国外教材之三——Kibble《经典力学（第五版）》教材的内容与特点 1）前言

本书是英国伦敦帝国理工学院物理系及应用数学系的教材，自出版以来，受到广大师生的好评，目前已发行至第五版，2004年由帝国大学出版社出版。在前四版的基础上，第五版又增加了连续系统与离散系统的相关内容。本书是为致力于成为理论物理学家的人所编撰的，阅读过程中需要一定的数学基础（微分学、积分学、偏微分方程、向量分析），并不适用于刚刚开始接触经典力学的人。 （2）作者简介

Tom W.B. Kibble：伦敦帝国理工学院理论物理系资深研究员、名誉退休教授、英国皇家学会成员。在量子场论、高能粒子物理及天文学的交叉领域从事多年研究工作，并在相关领域发表多篇论文。

Frank H. Berkshire：伦敦帝国理工学院数学系高级讲师、本科生指导教师。在动力系统、波、流体领域出版诸多著作。 （3）教材总体架构与内容简介

本书共分为十四章，一到五章是有关于单粒子的基础力学知识，第六章讲述了势能理论，多粒子体系在第七、八章中进行了讨论，第九章介绍了刚体。应用范围颇广的拉格朗日方法虽在前九章中有所涉及，但在第十、十一章中才进行了完整的论述。第十二章主要讨论了哈密顿力学，强调了对称和守恒定律的联系，与现代物理直接相关。十三、十四章介绍了连续动力系统的几何描述，以及其在非力学领域的应用。

附录共分为四个部分，分别介绍了（A）矢量，（B）圆锥曲线，（C）临界点的平面相图分析及应用，（D）离散动力系统图。 （4）该书特色

本书既承接了经典力学的基础知识，又联系了当代的最新发展，理论上说，本书从第一

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性原理出发，所需要的预备知识较少，仅需要微积分和微分方程的知识，深入浅出的讲解了经典力学的各个知识点。但实际上，是否具有初级物理教程的底子，对于第一次阅读本书的读者还是不同的。作者写作对象主要是针对物理学专业和应用数学专业的学生，因此，适用于高年级本科生和研究生。

本书是所有同类型的教材中比较薄的，因此内容相当精炼。经典力学的重要性，与其说是其应用范围的广袤，还不如说他是量子力学和相对论建立的基础，因此，本书着重讲述了经典力学在涉及这些基础的相关内容，主要是以质点和刚体为例，不涉及连续系统。

本书的目的是训练学生打下扎实的物理基础，旨在让人很快掌握物理和数学问题的要义，而不会流于过分的形式主义。所以在较靠前的章节介绍了拉格朗日方法，并在后面的章节以一种易于大学生理解的方式，广泛使用拉格朗日和哈密顿方法。显然，这将使得后续相关课程的学习变得容易。

本书已印刷第五版。第五版保留了前四版的主要特征，但附录部分新加了圆锥曲线和临界点的平面相图分析及应用。新的版本在保留前几版经典例子的同时，也对某些例子给出了更详细的解释。书籍印刷精美，而且有电子版图书可以获得，非常清晰。

另外，本书在前面列出来常用的一些常数和术语，以及在本书中所使用的符号规定，便于读者查找；整本书的最后列出了相关的参考书目，读者可以根据自身需要，有针对性的参考相关书籍，有助于读者更好的理解书中所讲知识。 （5）该书值得商榷之处或不足之处

本书只有将近五百页，但涉及内容相当广泛，所以无法将所涉内容全面深入的讲解清楚。日本著名物理学家井樱说过：“你学完了整本书，但一道练习题都不会做，就等于什么都没学到。”由此可见练习在学习中的重要性，但该书练习较少，在学完章节内容后，学生无法通过大量练习巩固所学内容。

2. 英美著名大学《理论力学》主流教材的整体评价

自欧洲文艺复兴以来，首先是以牛顿为代表的科学家，在古希腊先贤所建立的逻辑体系基础上，打开了近代科学的大门，但他们所建立的力学体系并不完整，甚至可以说是较为粗糙，到了拉格朗日、哈密尔顿时代，较为完整的力学体系才真正建立，主要表现在数学架构体系上的完备。时间过去数百年，但经典力学并未落伍，随着当代数学工具在动力系统中的应用，使得从规则运动到微扰或混沌行为的转换问题研究成为了可能。英美等国的主流《理论力学》教材因此而多名为《经典力学》。这是与国内《理论力学》的叫法的细微区别。

国外的教材有一些共同的特点，不但是这里所说的《理论力学》，其他书籍也一样，都

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是装帧精美，价格昂贵（对于本国人而言）。从内容上讲，大都是经过作者理解消化的成熟之作，好的教材通常会不断的再版，内容也随之发生改变。在现代信息社会，新版的图书通常都会带有电子版的配套，或者网上与教材内容相关的补充材料，而获取这些补充材料通常是需要注册的，从而在一定程度上减轻盗版的冲击。

就本文所述的三本《理论力学》而言，似乎都是定位于中级物理教程所使用，也就是说，需要读者有一定的物理基础和数学基础。在内容的编排上，似乎都有为后面课程，特别是量子力学做铺垫的倾向。在指导思想上，大致有两种风格，一种是系统而深入，比较侧重与近代理论物理学的联系，例如Goldstein 的书，另一种是简明而易懂，例如Marion的书，力求用简明的数学语言讲清楚物理概念。

国外理论力学相关的教材多如牛毛，甚至有人形容出的书比学理论力学的人还多。因此，著书的人无需刻意雕琢自己的著作，可以自由的将写作重点放在自己对理论力学的理解，体会，心得等方面写出来与大家分享，因此读起来非常有特点。也因此常常会有错误和缺点，以及内容上的不完整，但是，总可以找到别的著作来作为弥补而无需面面俱到。一个共同的地方是，作者都尽量可能的做到保护读者的兴趣，使得读者能够比较轻松地读下去。这一点特别值得国内的教材编写者学习。国外理论力学教材的另一个特点是，总能找到相当一部分教材，里面有相当多的联系实际的具体例子，例如Marion的《Classical Dynamics of Particles & Systems》，这些例子是吸引读者的一大法宝。 3. 中国著名大学《理论力学》主流教材的内容特点

3.1 国内教材之一——金尚年《理论力学（第二版）》教材的内容特点 (1) 前言

由高等教育出版社2002年出版的金尚年、马永利编著的《理论力学》（第二版）是国内较为广泛采用的一本理论力学教材。本书是教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的研究成果，是面向21世纪课程教材和教育部理科物理学和天文学教学指导委员会“九五”规划教材。可作为高等院校物理类专业的教材或参考书，也可供其他专业选用和社会读者阅读。

“理论力学”这门课程顾名思义是讲力学的基本理论。“理论力学”和“普物力学”在内容和性质上有一定的差别。首先需要先作些说明：经典力学有三种不同的理论形式：牛顿力学、拉格朗日方程和哈密顿理论,后两者合称为分析力学。“普物力学”的内容仅限于牛顿力学的形式,从未涉及分析力学的理论。本书的重点放在分析力学上，但仍要从牛顿力学讲起，并且篇幅不小。一方面是因为分析力学是以牛顿力学为基础的。另一方面以前所讲的牛

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顿力学基本上只限于单质点的直线运动和圆周运动，以及刚体的定轴转动；对于质点、质点系的一般运动和刚体定点转动还没有讨论过。而这正是理论力学要讨论的问题。另外，大学本科物理类专业的教学计划中有一组称为中级理论物理的课程，它们是：理论力学、数学物理方法、热力学与统计物理、电动力学和量子力学。这一组课程在性质上是类似的，在内容上是逐步拓展和深化的。理论力学是这一组课程中的第一门课。中级理论物理课与普通物理课比较，除了在内容上深一个层次以外，在认识论和方法论上有显著的差别。普通物理课基本上是从物理现象出发，通过分析归纳的方法，得出物质运动的经验规律，强调的是从感性到理性的认识过程。理论物理则是从物理学的经验规律出发，创建一个理性的物理世界，然后通过逻辑演绎的方法，推理出这个理性世界所应该具有的各种各样的性质，再与现实的经验事实作比较，以检验其真伪，并探讨其实际应用的可能性，重点在于培养学生的理性思维能力。可以这样说,“理论力学”是读者所遇到的第一门侧重于培养理性思维能力的物理课。本书的编写即是以此为依据。 （2）作者简介

金尚年先生是春晖中学1949年初中毕业生，后来就读于杭州高级中学、复旦大学，复旦大学毕业后留校任教，主要做物理学史的研究和教学，直至退休。著有《理论力学》，《量子力学的物理基础和哲学背景》,《自然哲学的演化》,小说《浮生录》。

马永利，1960年11月出生 ，1993年于复旦大学物理系获博士学位。1994-1995年在意大利ICTP 做访问学者，2000-2001年是美国Albany的SUNY 访问学者，2001-2002年做美国Delaware大学Bartol研究所访问教授，从2003年起做香港浸会大学物理系及非线性研究中心访问教授。

（3）教材总体架构与内容简介

《理论力学（第二版）》是在原第一版的基础上修订而成的，相对于传统教材，《理论力学》作了如下调整：(1)不单独设立章节讲述运动学和静力学，必需的内容结合动力学讲述，将质点动力学和质点系动力学结合在一起讲，从而减少与普通物理的重复；(2)提前讲拉格朗日方程，把拉格朗日方程与牛顿方程作为处理经典力学问题并用的方法，使学生有更多的机会熟悉拉格朗日方程的实际应用。

全书的内容共分4章：第1~2章分别介绍牛顿力学和拉格朗日方程的基本内容，是本课程的基础理论部分；第3~7章分别讨论两体问题、刚体、非惯性参考系、微振动和阻尼运动等五类典型的力学问题；第8章介绍经典力学的哈密顿理论，是后继课程所需要的理论基础；第9~10章介绍哈密顿理论的应用和流体力学，可作为补充教材或阅读材料。

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