本书阐述与地球物理学密切关联的力学分支，为后续专业学习奠定基础。内容包括运动学和参考系、理论力学、电动力学、热力学、张量分析和弹性力学、狭义相对论、国际单位制、物理学基本常数等。本书注重内在逻辑联系，力求简明扼要、循序渐进，从尽可能少的原理出发推演出常用的基本方程和公式，有利于读者系统地掌握相关力学知识，锻炼逻辑推演能力，培养创新能力。书中配有练习题和注释等内容，一方面丰富、拓展本书内容，另一方面便于读者进一步深入学习。
样章试读
目录
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第1章绪论 1
1.1 参考系 1
1.2 运动学 4
1.2.1 粒子的运动 4
1.2.2 内禀运动方程 6
1.2.3 不同参考系中的粒子运动规律 8
1.2.4 绝对导数法则 11
1.2.5 欧拉运动学方程 13
练习题 14
参考文献 14
第2章理论力学 17
2.1 伽利略惯性定律 17
2.2 质点动力学 18
2.2.1 作用力分析 18
2.2.2 牛顿第二定律 21
2.2.3 动量定理 21
2.2.4 动量矩定理 22
2.2.5 冲量定理 22
2.3 功和能 23
2.4 牛顿第三定律及惯性力 23
2.4.1 牛顿第三定律 23
2.4.2 惯性及惯性力 24
2.5 万有引力定律 25
2.5.1 万有引力定律的表述 25
2.5.2 一般二体问题 27
2.5.3 引力质量与惯性质量 28
2.5.4 构建万有引力定律的思路 29
2.5.5 位函数 32
2.5.6 保守力场 33
2.6 刚体动力学 34
2.6.1 刚体状态的确定 34
2.6.2 刚体的平动 35
2.6.3 刚体的转动 36
2.6.4 刚体的转动能定理 37
2.6.5 转动惯量 37
2.6.6 欧拉动力学方程 38
2.7 地球旋转运动的考察 39
2.7.1 刚性地球的旋转运动 40
2.7.2 实际地球的整体旋转运动 41
2.7.3 三轴分层地球旋转运动* 44
练习题 50
参考文献 51
第3章电动力学 55
3.1 电磁基本规律 55
3.1.1 库仑定律 55
3.1.2 向量空间及场的定义* 56
3.1.3 电场和电位场 57
3.1.4 相对性假设* 58
3.1.5 高斯定理 59
3.1.6 泊松方程 59
3.1.7 电荷守恒定律 60
3.1.8 梯度算符的运算规则* 61
3.1.9 毕奥-萨伐尔定律 63
3.1.10 磁场的散度和旋度 64
3.1.11 法拉第电磁感应定律 64
3.1.12 麦克斯韦方程组 65
3.1.13 电磁场的能量和能流 66
3.2 静电场及稳恒电流磁场 67
3.2.1 静电场边值条件 68
3.2.2 稳恒电流磁场的矢势 69
3.2.3 稳恒电流磁场的能量 70
3.2.4 电偶极矩和磁偶极矩 70
3.3 介质和原子 72
3.3.1 介质 73
3.3.2 介质的极化 74
3.3.3 介质的磁化 75
3.3.4 原子的辐射与吸收 76
3.3.5 原子的内部结构 77
3.3.6 原子核的衰变及其衰变规律 78
3.3.7 地球年龄估算 80
练习题 83
参考文献 85
第4章热力学 87
4.1 引论 87
4.1.1 温度 88
4.1.2 物态方程 89
4.1.3 喀拉氏定理 91
4.1.4 温度计 92
4.2 热力学第一定律 93
4.2.1 过程 93
4.2.2 热力学第一定律的表述 94
4.2.3 热容量及比热 96
4.2.4 卡诺循环 98
4.3 热力学第二定律 101
4.3.1 热力学第二定律的表述 101
4.3.2 卡诺定理 104
4.3.3 熵函数的引入 105
4.3.4 理想气体的熵变 107
4.3.5 均匀物质系统的热力学关系 109
4.3.6 热力学函数 109
4.3.7 不可逆过程的熵变 111
4.3.8 吉布斯佯谬* 114
4.3.9 熵增加原理及热寂说 115
4.4 热力学第三定律 116
4.4.1 第三定律发展史 116
4.4.2 热力学第三定律的表述 117
4.4.3 实验检验 120
4.4.4 讨论 122
4.5 热力学第零定律 123
练习题 123
参考文献 124
第5 章张量分析* 126
5.1 引论 126
5.2 拓扑、映射及群 127
5.2.1 集合 127
5.2.2 映射 128
5.2.3 群 131
5.3 微分流形 132
5.3.1 流形 132
5.3.2 流形的几个例子 134
5.3.3 流形上的曲线和函数 134
5.4 向量场及一次形式 135
5.4.1 切向量 136
5.4.2 基向量 136
5.4.3 一次形式 137
5.5 张量及张量场 138
5.5.1 张量的定义 139
5.5.2 张量的构造 140
5.5.3 张量基及张量的分量表示 141
5.6 张量分析及应用 143
5.6.1 张量的运算 143
5.6.2 度规张量 144
5.6.3 讨论 144
5.6.4 张量方程的不变性 145
练习题 147
参考文献 149
第6章弹性力学 150
6.1 引论 150
6.2 张量初步运算 152
6.2.1 张量 152
6.2.2 关于张量指标的一些说明 155
6.3 应变分析 156
6.3.1 伸长度 156
6.3.2 位移与形变 157
6.3.3 应变和应变分量 157
6.3.4 沿任意方向的伸长度 159
6.3.5 辅助应变状态构成张量 161
6.3.6 体膨胀系数 161
6.3.7 主应变 162
6.3.8 谐和条件 164
6.4 应力分析 165
6.4.1 体力和力矩 165
6.4.2 面力 166
6.4.3 应力矢量 167
6.4.4 应力张量 167
6.4.5 论应力张量 168
6.4.6 任意面上的应力矢量 168
6.4.7 平衡方程 169
6.4.8 应力张量分量的变换 170
6.4.9 主应力 172
6.5 应力与应变的关系 173
6.5.1 广义胡克定律 173
6.5.2 应变的非张量特性 174
6.5.3 应变能 175
6.5.4 各向同性弹性体 177
6.6 弹性力学边值问题 184
6.6.1 各类方程的归纳 184
6.6.2 弹性力学基本方程 185
6.6.3 地球振荡方程及弹性波 186
6.7 几个定理 187
6.7.1 应变能定理 187
6.7.2 唯一性定理 188
6.7.3 互换定理 190
6.7.4 最小势能定理 190
练习题 191
参考文献 194
第7章狭义相对论 195
7.1 伽利略相对性原理 195
7.2 两个基本假设 197
7.3 洛伦兹变换及推论 198
7.3.1 洛伦兹变换 198
7.3.2 时间膨胀及双生子佯谬 200
7.3.3 长度收缩 202
7.3.4 事件次序 203
7.4 洛伦兹变换的应用 204
7.4.1 速度变换 204
7.4.2 多普勒效应和光行差 205
7.4.3 惯性质量公式 209
7.4.4 爱因斯坦质能公式 210
7.5 四维时空形式发展 211
7.5.1 闵可夫斯基空间 211
7.5.2 光速单位制 211
7.5.3 事件间隔 212
7.5.4 一般洛伦兹变换表示 213
7.6 相对论动力学 214
7.6.1 相对论力 214
7.6.2 能量和动量 214
7.7 张量变换 215
7.8 能量动量张量 219
7.9 粒子的自旋 221
练习题 224
参考文献 224
第8章国际单位制 228
8.1 7 个基本单位 228
8.1.1 长度单位 228
8.1.2 质量单位 230
8.1.3 时间单位 232
8.1.4 电流单位 233
8.1.5 热力学温度单位 234
8.1.6 物质的量单位 236
8.1.7 亮度单位 237
8.2 导出单位 239
练习题 243
参考文献 243
第9章物理常数及其测量 246
9.1 基本物理常数概述 246
9.2 基本物理常数的确定 249
9.2.1 真空中光速 249
9.2.2 牛顿万有引力常数 256
9.2.3 阿伏伽德罗常数 257
9.2.4 玻尔兹曼常数和普适摩尔气体常数 258
9.2.5 其他物理常数 259
9.2.6 精细结构常数 272
练习题 276
参考文献 277
索引 281
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