目錄
序
第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué) 1
1.1 時(shí)間和空間 1
1.1.1 時(shí)間單位與基準(zhǔn) 2
1.1.2 長(zhǎng)度的單位與基準(zhǔn) 3
1.2 質(zhì)點(diǎn)和參考系 4
1.2.1 質(zhì)點(diǎn) 4
1.2.2 參考系 4
1.3 描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的物理量 5
1.3.1 位置矢量和軌道方程（也稱運(yùn)動(dòng)方程） 5
1.3.2 位移和路程 6
1.3.3 速度與速率 7
1.3.4 加速度 9
1.4 描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系 10
1.4.1 直角坐標(biāo)系 10
1.4.2 平面極坐標(biāo)系 16
1.4.3 自然坐標(biāo)系 19
1.5 運(yùn)動(dòng)學(xué)的反問(wèn)題 22
1.6 相對(duì)運(yùn)動(dòng)和伽利略變換 24
1.6.1 伽利略坐標(biāo)變換 25
1.6.2 伽利略變換蘊(yùn)含了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀 26
1.6.3 伽利略速度變換 27
1.6.4 質(zhì)點(diǎn)的加速度對(duì)伽利略變換為不變量 29
習(xí)題 29
第2章 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 33
2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 33
2.1.1 牛頓第一定律 33
2.1.2 牛頓第二定律 36
2.1.3 牛頓第三定律（作用與反作用律） 39
2.1.4 牛頓定律的意義和局限性 39
2.2 基本相互作用和日常生活中常見(jiàn)的力 40
2.2.1 四種基本相互作用 40
2.2.2 日常生活中常見(jiàn)的力 41
2.3 動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的求解 43
2.4 非慣性系和慣性力 52
2.4.1 加速平動(dòng)參考系中的慣性力 53
2.4.2 在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)參考系中靜止小球所受的慣性力——慣性離心力 55
2.4.3 在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的參考系中做勻速直線運(yùn)動(dòng)的小球所受的慣性力——科里奧利力 56
2.4.4 潮汐現(xiàn)象的解釋 58
習(xí)題 63
第3章 動(dòng)量守恒定律 69
3.1 動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律 69
3.1.1 力的時(shí)間積累效應(yīng)和質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理 69
3.1.2 質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理 70
3.1.3 動(dòng)量守恒定律 73
3.2 變質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng) 75
3.2.1 變質(zhì)量體系 75
3.2.2 運(yùn)動(dòng)方程 75
3.2.3 運(yùn)載火箭的運(yùn)動(dòng) 77
習(xí)題 79
第4章 機(jī)械能守恒定律 82
4.1 尋找運(yùn)動(dòng)的不變量 82
4.2 力的空間積累效應(yīng)和質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能定理 84
4.2.1 力的空間積累效應(yīng)和質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能定理 84
4.2.2 功和功率 85
4.2.3 質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理 86
4.3 勢(shì)能 88
4.3.1 有心力及其做功特點(diǎn) 88
4.3.2 勢(shì)能 90
4.3.3 勢(shì)能曲線 92
4.4 功能原理和機(jī)械能守恒定律 94
4.5 碰撞 96
4.5.1 碰撞的一般概念兩體碰撞 96
4.5.2 一維彈性碰撞 97
4.5.3 一維非彈性碰撞及其能量損失 98
4.5.4 二維彈性碰撞的守恒方程與共面性質(zhì) 101
習(xí)題 103
第5章 角動(dòng)量守恒定律 107
5.1 力矩與角動(dòng)量 107
5.1.1 力矩 107
5.1.2 角動(dòng)量 108
5.2 質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量定理與角動(dòng)量守恒 109
5.2.1 質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量定理 109
5.2.2 質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量守恒定律 109
5.3 質(zhì)點(diǎn)系角動(dòng)量守恒定律 113
5.3.1 質(zhì)點(diǎn)系角動(dòng)量定理 113
5.3.2 質(zhì)點(diǎn)系角動(dòng)量守恒定律 114
5.4 質(zhì)點(diǎn)在有心力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 115
5.4.1 有心力 115
5.4.2 有心力場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的一般特征 116
5.4.3 有效勢(shì)能和軌道特征 117
5.5 開(kāi)普勒定律 122
5.5.1 行星運(yùn)動(dòng)的開(kāi)普勒定律 122
5.5.2 由開(kāi)普勒定律導(dǎo)出萬(wàn)有引力定律 124
5.6 對(duì)稱性與守恒定律 126
5.6.1 什么是對(duì)稱性 126
5.6.2 物理定律的對(duì)稱性 127
5.6.3 對(duì)稱性與守恒定律 128
習(xí)題 129
第6章 質(zhì)心力學(xué)定理 132
6.1 概述 132
6.2 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理 132
6.2.1 質(zhì)心概念的引入 132
6.2.2 質(zhì)心動(dòng)量變化定理 136
6.2.3 質(zhì)心參考系 137
6.3 質(zhì)心動(dòng)能定理 139
6.3.1 質(zhì)心動(dòng)能定理 139
6.3.2 兩體相對(duì)質(zhì)心的動(dòng)能公式 140
6.3.3 導(dǎo)出碰撞動(dòng)能虧損公式 141
6.3.4 重力勢(shì)能和質(zhì)心勢(shì)能 142
6.3.5 般質(zhì)心系中的功能原理與機(jī)械能守恒定律 142
6.4 質(zhì)心角動(dòng)量定理 144
6.4.1 質(zhì)點(diǎn)系總角動(dòng)量等于質(zhì)心角動(dòng)量與相對(duì)質(zhì)心角動(dòng)量之和 144
6.4.2 質(zhì)心角動(dòng)量變化定理 145
6.4.3 質(zhì)心系的角動(dòng)量變化定理 145
6.4.4 體系的角動(dòng)量與質(zhì)心的角動(dòng)量 146
習(xí)題 147
第7章 剛體力學(xué) 149
7.1 剛體的一般概念 149
7.1.1 剛體 149
7.1.2 對(duì)剛體的研究方法 149
7.1.3 剛體的自由度 149
7.1.4 剛體運(yùn)動(dòng)的分類 150
7.2 剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng) 151
7.2.1 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的描述 151
7.2.2 角量與線量的關(guān)系 152
7.2.3 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律 153
7.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 156
7.3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 156
7.3.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的平行軸定理 158
7.3.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的垂直軸定理 159
7.4 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的動(dòng)能定理 160
7.4.1 力矩的功 160
7.4.2 剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能 161
7.4.3 動(dòng)能定理 161
7.4.4 剛體的重力勢(shì)能 161
7.4.5 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角動(dòng)量守恒 162
7.5 剛體的平面平行運(yùn)動(dòng) 163
7.5.1 平面平行運(yùn)動(dòng)的若干重要性質(zhì) 163
7.5.2 平面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程 164
7.5.3 純滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)判據(jù) 165
7.5.4 平面平行運(yùn)動(dòng)剛體的功能原理 165
7.5.5 組剛體力學(xué)的例題 166
7.6 陀螺的進(jìn)動(dòng) 174
7.6.1 不受外力矩作用的陀螺 174
7.6.2 陀螺的進(jìn)動(dòng) 175
7.6.3 章 動(dòng) 177
7.6.4 回轉(zhuǎn)效應(yīng)的應(yīng)用 177
習(xí)題 177
第8章 流體力學(xué) 183
8.1 流體的宏觀物理性質(zhì) 183
8.1.1 易流動(dòng)性 183
8.1.2 黏性 183
8.1.3 壓縮性 184
8.2 流體靜力學(xué) 184
8.2.1 靜止流體的壓強(qiáng) 184
8.2.2 重力場(chǎng)中靜止流體內(nèi)各點(diǎn)的壓強(qiáng) 186
8.2.3 壓強(qiáng)的單位 188
8.3 浮力、浮心和定傾中心 189
8.3.1 浮力 189
8.3.2 浮心和定傾中心 189
8.4 流體的定常流動(dòng) 191
8.4.1 描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法 191
8.4.2 流線和流管 192
8.5 伯努利方程及其應(yīng)用 194
8.5.1 理想流體 195
8.5.2 伯努利方程 195
8.5.3 伯努利方程的應(yīng)用 196
8.6 黏性流體的運(yùn)動(dòng) 201
8.6.1 黏滯定律 202
8.6.2 黏性流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 202
8.6.3 圓管內(nèi)定常層流、泊肅葉公式 203
8.6.4 層流與湍流、雷諾數(shù) 205
8.6.5 斯托克斯黏性公式 205
習(xí)題 206
第9章 機(jī)械振動(dòng) 209
9.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng) 209
9.1.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物理機(jī)制 209
9.1.2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程 211
9.1.3 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特征量 212
9.1.4 簡(jiǎn)諧振子的能量 213
9.1.5 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示法 214
9.2 振動(dòng)的合成與分解 217
9.2.1 同方向、同頻率、有恒定位相差的兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 217
9.2.2 同方向不同頻率的兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 218
9.2.3 方向垂直、頻率相同的兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成（二維振動(dòng)） 219
9.2.4 方向垂直、頻率不同的兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 220
9.2.5 振動(dòng)的分解、諧波分析（傅里葉分析） 220
9.3 阻尼振動(dòng) 221
9.3.1 阻尼振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程及其解 222
9.3.2 阻尼振子的能量 223
9.3.3 品質(zhì)因素 224
9.4 受迫振動(dòng)與共振 224
9.4.1 劫力學(xué)方程及其解 99K
9.4.2 受迫振動(dòng)的振幅、相位與強(qiáng)迫力頻率的關(guān)系 226
9.4.3 共振曲線的銳度 228
9.4.4 系統(tǒng)放大倍數(shù)，Q的第三種物理意義 229
習(xí)題 230
第10章 機(jī)械波 233
10.1 機(jī)械波的一般概念 233
10.1.1 機(jī)械波產(chǎn)生的條件 233
10.1.2 機(jī)械波的產(chǎn)生與傳播 233
10.1.3 球面波和平面波 236
10.2 簡(jiǎn)諧波的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 236
10.3 波的動(dòng)力學(xué)方程和波的傳播速度 240
10.3.1 彈性棒中縱波的波動(dòng)方程和波速 240
10.3.2 橫波的傳播速度 241
10.4 波的能量和強(qiáng)度 242
10.4.1 波的能量 242
10.4.2 波的能量密度 244
10.4.3 波的能流密度 244
10.4.4 聲強(qiáng)級(jí) 244
10.5 波在空間中的傳播 245
10.5.1 惠更斯原理 245
10.5.2 波的反射定律 246
10.5.3 波的折射定律 246
10.5.4 波的衍射 247
10.6 波的疊加 248
10.6.1 波的干涉 248
10.6.2 駐波 249
10.7介質(zhì)色散和波包群速度 250
10.7.1 介質(zhì)色散 250
10.7.2 波包群速度 251
10.8多普勒效應(yīng) 253
10.8.1 波源靜止，觀察者運(yùn)動(dòng) 254
10.8.2 波源運(yùn)動(dòng)，觀察者靜止 254
10.8.3 波源和觀察者都運(yùn)動(dòng) 255
習(xí)題 256
第11章 狹義相對(duì)論 260
11.1 狹義相對(duì)論誕生的背景和條件 260
11.1.1 伽利略變換和力學(xué)相對(duì)性原理 260
11.1.2 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論和伽利略變換的矛盾 260
11.2 愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論的基本原理 262
11.2.1 狹義相對(duì)論的基本原理 262
11.2.2 相對(duì)論的時(shí)空變換關(guān)系——洛倫茲變換 263
11.3 狹義相對(duì)論時(shí)空觀 266
11.3.1 運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢了 267
11.3.2 運(yùn)動(dòng)的直尺縮短了 269
11.3.3 同時(shí)的相對(duì)性 270
11.3.4 時(shí)序與因果關(guān)系 270
11.3.5 時(shí)空間隔的絕對(duì)性 271
11.4 相對(duì)論的速度合成律 272
11.5 狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué) 274
11.5.1 質(zhì)速關(guān)系 275
11.5.2 相對(duì)論動(dòng)量和力 276
11.5.3 質(zhì)能關(guān)系 277
11.5.4 相對(duì)論能量——?jiǎng)恿筷P(guān)系 280
11.5.5 靜質(zhì)量為零的粒子 280
11.6 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介 281
11.6.1 等效原理 281
11.6.2 廣義相對(duì)性原理 283
11.6.3 光線在引力場(chǎng)中的彎曲 283
11.6.4 引力時(shí)間延緩、引力紅移 284
11.6.5 引力的長(zhǎng)度收縮、水星的進(jìn)動(dòng) 285
習(xí)題 286
習(xí)題答案 290
參考書(shū)目 302