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

《理论力学》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。 （4）该书特色

改变了原来先牛顿力学后分析力学、先运动学后动力学、先质点后质点系的体系，采取了以分析力学为主题，运动学和相应的动力学问题紧密结合、单质点合并到质点系中一起叙述的体系。这样做的好处是：学生一开始就感到这是一门和普物力学在内容和方法上有明显不同的新课，从而增加学习兴趣，并节省了讲授学识。

充实了物理内容。前两章叙述了经典力学的牛顿形式和拉格朗日形式的基本理论后，第三到第八章专门讨论在物理上有重要应用的典型力学问题的处理方法，使学生具体认识到不仅在工程技术问题中，而且在纯物理领域也有许多实际的力学问题，经典力学理论则是解决这些实际力学问题不可缺少的工具。既使学生得实在，又有利于培养他们的分析问题和解决问题的能力。

减少了学生做习题的困难。理论力学解题困难的原因是多方面的，其中之一是和教材的体系有关。由于本书的以上两个特点，使学生随着课程的进展，熟悉了既可以用牛顿力学方程，又可以用拉格朗日方程来解题，哪一种方法方便就用哪种方法。并且由于有两种方法可以选择，自然有利于学生学得生动活泼。

注意了同后继课程的联系和衔接，因为为后继课程服务也是本课程的一大任务，凡是后继课程要用到的经典力学知识，几乎都讲述到可以直接引用的地步，如经典散射、微振动、电磁场的拉格朗日方程，刘维尔方程，经典微扰理论等等都是这样要求的。 （5）该书值得商榷之处或不足之处

与国内同类教材相比，本书的特点之一是提前讲拉格朗日方程，使得学生有更多练习和使用它的机会，但从编排体系上看，这样做使得全书显得零散。本书三百多页，不算厚实，内容却涉及广泛，因此，不可避免的有些内容没有讲透彻。

书中所附习题在书后附有答案，但没有过程，即使是最粗略的分析，这是比较遗憾的。好在本书是中文的，有相当一部分习题答案被好事的学生放到了网上，可以下载，但是不系统。

3.2 国内教材之二——梁昆淼《力学：理论力学(第4版)(下)》的内容与特点 （1）前言

本书第二版于1987年获国家教委高等学校优秀教材一等奖。此书为第四版, 高等教育出版社2009年出版。这次修订，根据读者意见和修订者的教学体会，在保持原书特点的同

9

时，调整充实了一些内容，强化了基础，增加了一些反映学科发展的新内容，更新了部分习题。下册相对独立于上册，可以供物理类专业理论力学课程教学使用。下册内容包括：矢量力学、达朗贝尔原理、拉格朗日力学、有心力、散射问题、微振动、刚体力学、哈密顿力学、力学变分原理、正则变换、哈密顿雅可比方程、非线性力学、弹性体、流体运动学、流体动力学。 （2）作者简介

梁昆淼：南京大学物理系教授。曾任全国高等院校“数学物理方法研究会”主任委员、《大学物理》杂志常务编委、《物理教学》杂志编委、南京大学物理系理论物理教研室、基础物理教研室副主任、主任等职。

在从教的几十年中，梁先生刻苦钻研，始终辛勤耕耘在教学第一线。1959年起他长期致力于物理类力学课程改革，不断探索创新，引导学生完成从中学思维方式向大学思维方式的转变，教学中充满富有物理洞察力的独到见解，获国家级优秀教学成果奖（1989年）以及江苏省高校优秀教学质量一等奖（1988年）。他在“力学”、 “数学物理方法”等课程的教学上成绩卓著，在国内同行中享有很高的声誉，建立了力学和理论力学互相贯通的新体系，是“我国力学教学的带头人”。他曾应邀赴国内许多院校示范教学，传授课堂教学方法，1984年赴荷兰参加国际物理教学会议，并在大会上作报告，均得到相当高的评价。 （3）教材总体架构与内容简介

本书480页，与一般的理论力学教材不同，本书将内容按不同的力学体系组织，包括矢量力学，分析力学，连续介质力学。重点在分析力学，与经典力学是相对应的。在连续介质力学部分，按照先弹性体，再流体的顺序写作，里面介绍了很多物理概念。

全书（下册）共分为十二章，第一章讲述基础力学，讲解了矢量力学的基本概念。第二章到第九章讲述分析力学，内容包括达朗贝尔原理、拉格朗日力学、有心力、散射问题、微振动、刚体力学、哈密顿力学、力学变分原理、正则变换、哈密顿雅可比方程、非线性力学等。十章到十二章为连续介质力学部分，从弹性体、流体运动学、流体动力学等方面进行了讲解。附录共分为两个部分，分别为相应的习题以及详尽的答案。 （4）该书特色

本书经多年使用，目前已更新到第4版，本书对理论力学的覆盖面广，基本覆盖了理论力学的全部内容。第4版在力图保持原有教材的优点的同时，对某些过于简化的部分作了补充和完善，以增加可读性。一方面，删减一些过于琐碎的内容，例如刚体力学部分中关于转动的矩阵描述。另一方面，增加了反映学科发展的新内容，例如诺特定理、哈内角、KdV方

10

程等，并专设一章讨论非线性物理中与力学关联的内容，将数值计算融合到具体问题的求解之中。为便于读者查阅，本版还新增了名词索引和人名原文等信息。

从内容上说，本书的物理特征明显，不象有些教材，看起来更像数学读本。同时，按照国内的分类方法，本书适合理科学生阅读，内容深入，但是可读性还是可以的，容易读懂。

本书的另一特点是在数学推导的同时更加关注对定理、定律以及公式的物理的、直观的理解，使读者更加易懂。比如拉格朗日动力学中关于广义坐标和广义速度什么时候应视作独立的，什么时候又是关联的；哈密顿力学一章中关于相空间中广义动量和广义坐标的独立性的解释等等。所以比较适合作为理科理论力学的入门教材。

另外，本书在结构和形式上也有很多特点，如，对重点内容，概念定义，主要公式等采用黑体，引起读者的重视；在讲解例题时，有详尽的图示，有助于读者更好的理解题目。此外，本书可配合科学出版社《理论力学学习指导与习题解析(理科用)》一起阅读，《理论力学学习指导与习题解析》是与本书配套的学习指导和习题解答，但其不仅仅是罗列公式和习题的答案，其中不乏物理思想。特别是很多习题有两种或以上的解法，本书均一一列出，很有启发性。

新书装帧精美，可以供物理类专业理论力学课程教学使用，也可供中学教师参考。 （5）该书值得商榷之处或不足之处

对于本书中关于“非完整约束”的Chetaev条件的说法以及将拉格朗日方程的“广义能量积分”等同于系统的哈密顿量的说法，颇有争议。对于这些方面的正确性还有待商榷。

另外，本书并未列出相关的参考书目，不利于读者针对性的查找相关文献。 3.3 国内教材之三——朗道《力学（第五版）》教材的内容特点 （1）前言

《力学（第五版）》是由（俄罗斯）朗道与（俄罗斯）栗弗席兹著，李俊峰翻译，高等教育出版社2007年出版的第五版本。本书以简洁的叙述给出了解决力学问题的最完全和最直接的方法。本书也可作为高等学校物理专业高年级本科生教材，也可共相关专业的研究生、科研人员和教师参考。 （2）作者简介

列夫·达维多维奇·朗道(1908—1968) 理论物理学家、苏联科学院院士、诺贝尔物理学奖获得者。1908年1月22日生于今阿塞拜疆共和国的首都巴库，父母是工程师和医生。朗道19岁从列宁格勒大学物理系毕业后在列宁格勒物理技术研究所开始学术生涯。1929—1931年赴德国、瑞士、荷兰、英国、比利时、丹麦等国家进修，特别是在哥本哈根，曾受

11

益于玻尔的指引。1932—1937年，朗道在哈尔科夫担任乌克兰物理技术研究所理论部主任。从1937年起在莫斯科担任苏联科学院物理问题研究所理论部主任。朗道非常重视教学工作，曾先后在哈尔科夫大学、莫斯科大学等学校教授理论物理，撰写了大量教材和科普读物。 朗道的研究工作几乎涵盖了从流体力学到量子场论的所有理论物理学分支。1927年朗道引入量子力学中的重要概念——密度矩阵；1930年创立电子抗磁性的量子理论(相关现象被称为朗道抗磁性，电子的相应能级被称为朗道能级)；1935年创立铁磁性的磁畴理论和反铁磁性的理论解释；1936—1937年创立二级相变的一般理论和超导体的中间态理论(相关理论被称为朗道相变理论和朗道中间态结构模型)；1937年创立原子核的几率理论；1940—1941年创立液氦的超流理论(被称为朗道超流理论)和量子液体理论；1946年创立等离子体振动理论(相关现象被称为朗道阻尼)；1950年与金兹堡一起创立超导理论(金兹堡-朗道唯象理论)；1954年创立基本粒子的电荷约束理论；1956—1958年创立了费米液体的量子理论(被称为朗道费米液体理论)并提出了弱相互作用的CP不变性。 朗道于1946年当选为苏联科学院院士，曾3次获得苏联国家奖；1954年获得社会主义劳动英雄称号；1961年获得马克斯·普朗克奖章和弗里茨·伦敦奖；1962年他与栗弗席兹合著的《理论物理学教程》获得列宁奖，同年，他因为对凝聚态物质特别是液氦的开创性工作而获得了诺贝尔物理学奖。朗道还是丹麦皇家科学院院士、荷兰皇家科学院院士、英国皇家学会会员、美国国家科学院院土、美国国家艺术与科学院院士、英国和法国物理学会的荣誉会员。

E.M.栗弗席兹是前苏联著名理论物理学家, 苏联科学院院士(1915年2月21日, 出生于哈尔科夫；1933年毕业于哈尔科夫工学院；1933至1938年在哈尔科夫物理技术研究所工作) 从1939年起, 在苏联科学院物理问题研究所工作, 直至 1985年10月29日病逝。 E.M.栗弗席兹一生主要研究固体物理、引力理论和宇宙学, 取得了一系列极其重要的研究成果。E.M.栗弗席兹与朗道合著的多卷世界名著《理论物理学教程》（以下简称《教程》）概括了他一生的事业,为了这部巨著，栗弗席兹用去将近半个世纪时间，花费了巨大精力。 （3）教材总体架构与内容简介（详细介绍）

本书是《理论物理学教程》的第一卷，将力学作为理论物理学的第一部分来介绍，首先从广义坐标和最小作用原理导出的拉格朗日方程，以后分别论述守恒定律、运动方程的积分、质点碰撞理论、微振动和刚体运动理论，最后详细论述了哈密顿方程和正则变换等相关课题。本书以简洁的叙述给出了解决力学问题的最完全和最直接的方法。本书附录索引时对目录的补充，索引中包含在目录中没有反应出来的术语和概念。

（4）该书特色（含特点、优势；小标题排比不重叠；尽量统计分析）

12