本书通过有趣的事例介绍了生活中无处不在的力效应。它趣说了有关力学的基本定义、定理，用实例诠释了力的实际应用，集知识性、趣味性、科学性于一体，是一本深入浅出、涉及面很广的力学科普书。本书分为9章，从牛顿运动定律和常见的力说起，到生活中常见的力学问题，以及有关人体、工程、天体运行的力学问题，最后还介绍了寓言故事中的力学知识。
本书的一个重要特点是摒弃了复杂的数学公式和方程描述，通篇只采用了几个必要的简单公式，以辅助读者理解：它主要是通过通俗易懂的语言、简单的生活实例，阐明相对复杂的力学现象。本书虽然涉及内容广泛，但对专业知识的要求并不高，适合广大青少年和对物理学感兴趣的读者阅读。

王长连，教授，山东省聊城市人，毕业于同济大学应用力学专业。多年从事高校教学和教学管理工作，曾任教务处处长、教学副校长等职务。
正式发表论文十多篇，自编、主编大中专教材与科普书28本，其中《土木工程力学》两次被评为国家级规划教材。
曾受过多种表彰，先后被评为德阳市优秀科技工作者、四川省优秀教育工作者、四川省关心下一代先进工作者、全国优秀力学教师等。

前言
推荐序
第一章 不要忘了牛顿
1.1 伽利略发现“自由落体定律”
1.2 离心力的存在证明
1.3 浅析惯性
1.4 再谈惯性定律
1.5 万有引力
1.6 作用反作用原理
1.7 牛顿运动定律小结
第二章 神奇的摩擦力
2.1 何谓摩擦力？
2.2 影响摩擦力的主要因素是什么？
2.3 摩擦力与万有引力有关系吗？
2.4 雪橇能滑多远？
2.5 世上有没有想动却动不了的运动状态？
2.6 合理利用摩擦力
2.7 力学在新材料开发中的应用
第三章 趣说空气阻力
3.1 在空中飞扬的种子和果实
3.2 令人捏把冷汗的伞技
3.3 风筝何以升空？
3.4 活生生的滑翔机
3.5 枪弹的空气阻力
3.6 超远程炮击
3.7 帆船逆风行驶的道理
3.8 回旋镖
3.9 你知道空气的作用有多大吗？
第四章 速度、加速度
4.1 速度与快慢是一回事吗？
4.2 五花八门的速度单位
4.3 马赫、声障指的是什么单位？
4.4 在航海中“节”与“海里”表示什么？
4.5 速度的测量
4.6 极限速度
4.7 光速是怎样测定的？
4.8 超光速
4.9 赛跑与牛顿第二定律
4.10 什么是加速度？
4.11 不同运动中的加速度
4.12 何谓宇宙速度？
4.13 火箭接力知多少？
第五章 生活中的力学小问题
5.1 定滑轮能拉起比身体还重的行李吗？
5.2 乘气球
5.3 绳索会在哪里断？
5.4 有缺口的小纸片实验
5.5 杂技演员头顶缸为什么掉不下来？
5.6 不倒翁为什么永远不会倒？
5.7 平衡的铁棒
5.8 木棒的移动规律
5.9 铅笔的奇怪行动
5.10 木棒会停止在什么状态？
5.11 比哥伦布做得更好
5.12 奇特的破坏
5.13 碰撞
5.14 香烟的实验
5.15 蜡烛跷跷板
5.16 人在冰上爬行
5.17 两把铁耙
5.18 酱菜
5.19 为什么睡在柔软的床上觉得舒服？
5.20 铅笔刀怎么不好用了？
5.21 玩皮球中的学问
5.22 为什么开水会使玻璃杯破裂？
5.23 防弹玻璃是怎么防弹的？
5.24 飞针穿玻璃的神奇现象
5.25 物体放在哪里最重？
5.26 物体下坠时的重力
5.27 不准的秤能称出正确的质量吗？
5.28 刚柔相济的芭蕉扇
5.29 神秘的大佛
第六章 人体运动的奥秘
6.1 人行走的秘密是什么？
6.2 为什么人在走路时要摆动双臂？
6.3 你熟悉走与跑吗？
6.4 图示坐姿你能站起来吗？
6.5 为什么人不弯腿就跳不起来？
6.6 为什么跑步时会岔气？
6.7 不怕铁锤砸的人
第七章 工程中常见的力学问题
7.1 安全帽为什么要做成半球形？
7.2 为什么比萨斜塔没有倒塌？
7.3 为什么路桥的下面多数都有桥孔？
7.4 为什么铁道不直接铺设在地面上？
7.5 为什么钢轨都是“工”字形的？
7.6 为什么自行车车架由管子构成？
7.7 车轮胎上为什么有凹凸不平的花纹？
7.8 拖拉机为什么前轮小、后轮大？
7.9 车轮的转动之谜是什么？
7.10 坐着火车观雨滴
第八章 天体运行的力学问题
8.1 先来认识一下地球
8.2 地球的自转与公转
8.3 地球转速与时间的关系
8.4 地球为什么不是正球体而是椭球体？
8.5 地球真的可以被撬起吗？
8.6 我们为什么感觉不到地球的转动？
8.7 太阳为什么也自转？
8.8 太阳系中的行星为什么都在公转？
8.9 太阳为什么能使行星按轨道运行？
8.10 太阳与地球的关系是什么？
8.11 月球为什么离我们越来越远？
8.12 土星为什么由光环围绕？
8.13 星星为什么掉不下来？
8.14 为什么会出现流星？
8.15 星际旅行
第九章 寓言故事中的力学知识
9.1 “司马光砸缸”中的力学问题
9.2 “曹冲称象”中的启示是什么？
9.3 梭子鱼、虾和天鹅拉货车
9.4 蚂蚁的“合作精神”
9.5 “团结就是力量”的力学分析
编后记
主要参考文献

俗语云：“书是人类智慧
的宝库，是取之不尽用之不
竭的。”人们读书就要选书
，选书的标准不外乎这三条
：一是书中所讲内容对自己
增长知识、提高觉悟、提升
工作能力有没有作用；二是
书写得是否简明扼要，内容
是否有趣，可供人消遣；三
是自己能否看懂。下面就以
这三条选书标准谈谈本书的
特点。
一、书之内容
在生活中，存在着许许
多多有趣的力学问题，本人
身为力学老师，又喜欢涉猎
这方面的资料，经过十多年
的学习积累，才编写成这本
《力学之美：生活中无处不
在的力效应》。主要涉及的
内容有：牛顿运动定律，生
活中的力学问题，人体运动
涉及的力学问题，工程中常
见的力学问题，天体运行的
力学知识，涉及力学知识的
寓言等。
二、书之写法
本书所涉及的知识面较
广，有物理学、力学、天文
学、文学等知识。就力学而
言，也涉及流体力学、空气
动力学、理论力学、材料力
学、断裂力学等。可能有的
读者会想，就这么一本书，
涉及这么多的科学文化知识
，这不是一个大杂烩吗？况
且，一门力学就那么难学，
它涉及这么多学问，且大多
数知识都没有专门在书中系
统讲解过，那怎能让一般人
读得懂呢？其实这是一个小
小的误会。因为它不像教科
书那样直接讲述这些知识、
技术，而是以人类生活中有
趣的事为主线，叙述了其中
涉及的力学与其他相关学科
的知识，叙述方法大部分采
用讲述体中的浅说和趣谈，
或接近于文艺体的科学小品
，再加上适当的注解、图表
、知识加油站、温馨提示等
，读者只要具有初中以上的
基础知识，就可轻松读懂大
部分内容。又说回来了，若
一本书没有让人感兴趣的新
知识，一看全懂，那读这样
的书又有什么意思呢！
三、读者对象
本书在出版前，已编成
讲义在课外活动及社会中广
为流传了，据调查，反映良
好。例如一位读者来信说：
“我非常喜欢这门趣味力学
。它的写作方式我很喜欢，
它摆脱了课本知识的死板，
融入了很多生动有趣的事例
，丰富了我们的力学知识，
这些知识是在其他教科书上
学不到的。”
总之，这本书涉及内容
广泛，写得深浅适度，有广
大的读者群，不同的读者可
有不同的收获。青少年能从
中了解生活的丰富多彩，能
体会出每件生活琐事中都有
它的科学道理，从而提高对
科学的兴趣，对学习物理、
化学、语文都有好处；对于
广大科技工作者而言，用业
余时间翻翻看看，一进行消
遣，二也增加一些生活常识
，兴许能给自己的工作带来
意想不到的裨益；对于大中
专力学教师而言，除有上述
禆益外，还可以获得一些深
入浅出的力学教学实例，从
而提高教学效果；即使是老
年朋友，没事翻翻看看，多
掌握点生活道理，扩大生活
视野，提高生活兴趣，对健
康也是有益无害的。
生物是美的，各种物件
也是美的；地球是美的，整
个宇宙也是美的。试问这些
美跟什么有关呢？当然是多
方面因素的集合，但其中最
主要的因素就属力的效应了
。在科学中将研究力效应的
学科谓之力学，故本书名曰
“力学之美”。
这本书就像一个吃百家
饭长大的孩子，在编写过程
中，参考了一些人的宝贵资
料，其中重要资料名称在书
后一一列出，在此衷心表示
谢意。另外，特对丁光宏、
武际可、李锋教授等作者表
示衷心的感谢，若没有他们
的辛苦劳动，也就没有本书
的问世。
由于本书涉及的知识面
较广，加上作者知识有限，
可能会出现一些这样或那样
不妥之处，望读者批评、指
正，以便再版时修正。

这本书涉及内容广泛，写得深浅适度，有广大的读者群，不同的读者可有不同的收获。青少年能从中了解生活的丰富多彩，能体会出每件生活琐事中都有它的科学道理，从而提高对科学的兴趣，对学习物理、化学、语文都有好处。
生物是美的，各种物件也是美的；地球是美的，整个宇宙也是美的。试问这些美跟什么有关呢？当然是多方面因素的集合，但其中最主要的因素就属力的效应了。在科学中将研究力效应的学科谓之力学，故本书名曰“力学之美”。

一、写书的依据与意义
力学是一门基础学科，
也是一门技术学科，几乎是
所有工科学科的知识基础，
但它的理论较为抽象，难教
难学。在某种程度上，力学
影响着广大青少年学习科学
技术的步伐。《中华人民共
和国科学技术普及法》第十
五条指出：“科学技术工作
者和教师应当发挥自身优势
和专长，积极参与和支持科
普活动。”本人是一位资深
力学教师和教育管理者。深
知力学在学习工科学科和科
技发展中的作用，多年研究
力学怎样教怎样学的问题，
在报刊上也发表过几篇论文
，如《损伤力学的泛系医学
分析》登在《科学美国人》
上；《试论高等职业教育力
学课程中替代力投影的可能
性和必要性》登在《东南大
学学报》上，且被评为金奖
。另外，本人在编写力学教
材和教辅中也积累了大量力
学科普资料，几年前就决心
写一本《力学之美：生活中
无处不在的力效应》的力学
科普读物，以诠释力学难教
难学的问题，并用来提高广
大青少年学习力学的兴趣和
学习能力。这符合《中华人
民共和国科学技术普及法》
说的，科普应当采取公众易
于理解、接受、参与的方式
；也符合国家实施的科教兴
国战略和可持续发展战略。
二、本书写作体会
本人一生都在学校工作
，一直从事教育事业，不但
教书育人，也在育自己。自
己养成了读书习惯，不管什
么时候、什么场合，只要有
条件就会如饥似渴地看各种
书报杂志，且细心记录自己
认为有用的资料，一旦有了
心得体会，总想把自己掌握
的有用知识，尽力传给后人
，不传总觉得心里不舒服。
现在我退休了，不能上讲堂
讲课了，怎么办呢？想来想
去，我认为有两方面工作可
以尝试，一方面义务为社会
服务，随时随地做点力所能
及的教育工作；另一方面是
写作，将自己一生积累的知
识用文字表达出来，编成书
或写成文章发表，供人传阅
。本人退休后出版了二十多
本大专与本科的力学教材和
教辅，这些书能在社会上流
传，我心里十分满足。近几
年本人学着写科普书，也取
得了一点成绩，如2019年
由中国国际文化出版社出版
了两本科普书，一是《衣食
住行宝典》，二是《当今人
类生存之境》，不但出版了
纸质书还出版了电子书和音
频资料，现正在喜马拉雅网
站全天播放；2020年中国
国际文化出版社又批准出版
《人类起源与疯狂进化》科
普书，已交稿。
本人退休后也受到社会
好评，一次被评为“四川建
院优秀科技工作者”，两次
被评为“四川关心下一代先
进工作者”。
这本《力学之美：生活
中无处不在的力效应》，是
我花费一年多的时间，在总
结上述三本科普书编写经验
的基础上写成的。这本书主
要讲述生活中有趣的科学问
题，是用力学原理解释生活
现象，是力学知识在生活中
的具体应用。书中涉及的力
学知识很广泛，且有些力学
知识不少人没有学过，但只
要结合实际，在实际生活情
境中学习，理解起来一般不
会很困难。再说，如果读一
本书不用任何思考，一看就
懂，那读这种书有什么意思
呢？在我看来，真正适合自
己的好书应该是看起来不大
费劲，遇到大部分问题若认
真思考一下，基本上能够弄
懂，就算一时弄不清，经过
后续再次认真阅读，看看“
知识加油站”，查查有关科
普书也就解决了。这才是适
合自己学习的好书。
本书就是属于这种耐人
寻味，将讲述、浅说、趣谈
三种文体融于一本的力学科
普读物。
讲述是科普创作中最常
用的一种文体，它通过通俗
的讲解和叙述，来介绍某种
科学知识或应用技术。浅说
这种文体一般保持了原有的
科学体系。但回避了复杂的
数学公式和深奥的专有名词
、定理等，用简明、流畅、
生动的语言，通俗地介绍某
种科学知识和技术。趣谈在
浅说文体的基础上，以引人
人胜的故事，生活中常见的
现象，以及谚语、成语、诗
词等着手引入正题，力求做
到深入浅出地介绍某些科学
知识。趣谈常常使用一些生
活的、历史的、文学的故事
，或富有哲理的寓言来吸引
读者。趣谈通过旁征博引、
涉古论今、谈天说地的方法
，既给人以知识，又给人以
乐趣。大家都知道，兴趣和
乐趣是人们自觉学习知识的
原动力，只要人们对某门科
学产生了兴趣，并从中体会
到乐趣，那么就会无师自通
。这种例子不胜枚举。
凡是喜欢读书的人，大
概都有这样的体会，在阅读
某一主题的科普作品时，总
要带着生产、生活中碰到的
许多问题进行阅读，当读到
自己生活中遇到的问题且又
不会解释时，若书上正好讲
到这一问题，就会立刻产生
浓厚的学习兴趣，求知欲也
会变得强烈。在这种求知欲
极高的情况下。学习涉及的
力学知识或其他相关知识，
理解力会大幅度提高，学习
效果也就十分明显了。人们
常说，力学抽象、难懂、难
教，其实只是教学方法和学
习方法不恰当罢了。力学和
其他科学都来源于生产、生
活实践，而现在是通过生产
、生活中的有趣故事来讲授
力学，知识当然会变得好懂
易学了。再说。这本书所涉
及的力学和其他科学知识，
大部分在初高中物理及有关

1.1 伽利略发现“自由落体定律”
如果两个物体从同一高度下落，是重的物体先落地，还是轻的物体先落地呢？也许有的人会想当然地说：“一定是重的物体先落地。”其实不然。根据自由落体定律，这两个物体几乎会同时落地。
不过，古希腊哲学家亚里士多德却说：“两个物体从同一高度自由下落，它们下落的速度与质量成正比。”意思是，从同一高度落下的物体，重的物体先落地。长期以来，这个结论被认为是真理，没有人敢怀疑。最先对此提出疑问的是意大利青年伽利略，他认为亚里士多德的结论有些自相矛盾。若依照亚里士多德的结论，假设有两块石头，大的石头质量为8，小的石头质量为4，则大的石头下落速度为8，小的石头下落速度为4。当两块石头被绑在一起时，下落快的石头会被下落慢的石头拖慢，所以整个体系（将绑在一起的大石头与小石头视作一个整体）的下落速度在4~8之间。但是，两块绑在一起的石头总质量为12，下落速度也应大于8。
当时，大家都认为这个年轻人胆大妄为，不知天高地厚。为了证实自己的判断，伽利略宣布，他要在比萨斜塔（图1-1）当众做一个实验。这天，风和日丽，人们早早来到斜塔下，观看伽利略的实验。伽利略双手各拿一个铁球，镇定地走上斜塔。这两个铁球大小相同，但一个是实心，一个是空心。只见伽利略同时松开双手，两个铁球在人们的惊呼声中，同时落到地上。就这样，伽利略向世界证明了自由落体定律。 伽利略的成功告诉我们，敢于大胆提出怀疑，是探索和发现真理的第一步。
知识加油站：比萨斜塔实验的另一种说法
日本左卷健男所著《物理真好玩》上说，比萨斜塔实验是谎言，其理由是：对该实验的文字记录，最早见于实验之后60多年由伽利略的弟子维维亚尼所著的《伽利略传》，这本书写于1654年。而查阅在此之前有关伽利略做实验的所有记录，人们却找不到在比萨斜塔所做的这次实验。如果维维亚尼描述的内容是真的，那么这个实验在当时一定会成为很大的话题。但即使在伽利略自己的著作中，也从未见过有关在比萨斜塔做实验的记录。这到底是怎么一回事呢？实际上，荷兰的西蒙，斯蒂文早在1586年就做过自由落体实验。西蒙，斯蒂文将质量不同的两个铅球从二楼抛下，证实二者是同时落地的。不过，这个实验伽利略完全不知道。所以，维维亚尼可能为了尊敬自己的老师，而将斯蒂文的功绩张冠李戴安在了伽利略的头上，并且还把故事发生的舞台戏剧性地选在了比萨斜塔。
1.2 离心力的存在证明
亚里士多德是著名的古希腊哲学家，同时也是著名的科学家。早在两千多年前亚里士多德就发现了旋转作用，他通过旋转作用想到，让盛水容器旋转就可使里面盛的水不流出来。图1-2反映的就是这种情形。之前人们常常认为这是离心力的作用，是一种使物体脱离旋转中心的力作用的结果。可事实上，这种情形的发生完全是惯性作用的结果。
离心力在力学上被定义为，旋转的物体对系线的拉力或压在其曲线轨道的实际存在的力。这种力是物体做直线运动时最主要的阻碍力，因此排除了水桶旋转时离心力的存在。那么水桶究竟是为什么发生旋转的呢？在弄清楚这个问题之前，我们还需要明白这样一种现象：假设我们在水桶壁上凿开一个洞，那么盛在里面的水将会向什么方向流呢？
图1-2显示了在没有重力的情况下，水流会因惯性沿圆周AB的切线AK涌出，可实际情况是重力必然存在，因此水流将会沿抛物线AP流出。当圆周速度足够大时，AP将会在AB的外面。由此我们可以知道，除非旋转方向恰好与水桶开口的方向相反，否则水不会从桶内流出。
P2-5