目錄
序
第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué) 1
1.1 時間和空間 1
1.1.1 時間單位與基準(zhǔn) 2
1.1.2 長度的單位與基準(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)動的物理量 5
1.3.1 位置矢量和軌道方程（也稱運(yùn)動方程） 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)動學(xué)的反問題 22
1.6 相對運(yùn)動和伽利略變換 24
1.6.1 伽利略坐標(biāo)變換 25
1.6.2 伽利略變換蘊(yùn)含了牛頓的絕對時空觀 26
1.6.3 伽利略速度變換 27
1.6.4 質(zhì)點(diǎn)的加速度對伽利略變換為不變量 29
習(xí)題 29
第2章 質(zhì)點(diǎn)動力學(xué) 33
2.1 牛頓運(yùn)動定律 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 日常生活中常見的力 41
2.3 動力學(xué)問題的求解 43
2.4 非慣性系和慣性力 52
2.4.1 加速平動參考系中的慣性力 53
2.4.2 在勻速轉(zhuǎn)動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)動的參考系中做勻速直線運(yùn)動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 動量守恒定律 69
3.1 動量定理與動量守恒定律 69
3.1.1 力的時間積累效應(yīng)和質(zhì)點(diǎn)的動量定理 69
3.1.2 質(zhì)點(diǎn)系動量定理 70
3.1.3 動量守恒定律 73
3.2 變質(zhì)量物體的運(yùn)動 75
3.2.1 變質(zhì)量體系 75
3.2.2 運(yùn)動方程 75
3.2.3 運(yùn)載火箭的運(yùn)動 77
習(xí)題 79
第4章 機(jī)械能守恒定律 82
4.1 尋找運(yùn)動的不變量 82
4.2 力的空間積累效應(yīng)和質(zhì)點(diǎn)動能定理 84
4.2.1 力的空間積累效應(yīng)和質(zhì)點(diǎn)動能定理 84
4.2.2 功和功率 85
4.2.3 質(zhì)點(diǎn)系動能定理 86
4.3 勢能 88
4.3.1 有心力及其做功特點(diǎn) 88
4.3.2 勢能 90
4.3.3 勢能曲線 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 角動量守恒定律 107
5.1 力矩與角動量 107
5.1.1 力矩 107
5.1.2 角動量 108
5.2 質(zhì)點(diǎn)角動量定理與角動量守恒 109
5.2.1 質(zhì)點(diǎn)角動量定理 109
5.2.2 質(zhì)點(diǎn)角動量守恒定律 109
5.3 質(zhì)點(diǎn)系角動量守恒定律 113
5.3.1 質(zhì)點(diǎn)系角動量定理 113
5.3.2 質(zhì)點(diǎn)系角動量守恒定律 114
5.4 質(zhì)點(diǎn)在有心力場中的運(yùn)動 115
5.4.1 有心力 115
5.4.2 有心力場中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的一般特征 116
5.4.3 有效勢能和軌道特征 117
5.5 開普勒定律 122
5.5.1 行星運(yùn)動的開普勒定律 122
5.5.2 由開普勒定律導(dǎo)出萬有引力定律 124
5.6 對稱性與守恒定律 126
5.6.1 什么是對稱性 126
5.6.2 物理定律的對稱性 127
5.6.3 對稱性與守恒定律 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)動定理 132
6.2.1 質(zhì)心概念的引入 132
6.2.2 質(zhì)心動量變化定理 136
6.2.3 質(zhì)心參考系 137
6.3 質(zhì)心動能定理 139
6.3.1 質(zhì)心動能定理 139
6.3.2 兩體相對質(zhì)心的動能公式 140
6.3.3 導(dǎo)出碰撞動能虧損公式 141
6.3.4 重力勢能和質(zhì)心勢能 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)心角動量定理 144
6.4.1 質(zhì)點(diǎn)系總角動量等于質(zhì)心角動量與相對質(zhì)心角動量之和 144
6.4.2 質(zhì)心角動量變化定理 145
6.4.3 質(zhì)心系的角動量變化定理 145
6.4.4 體系的角動量與質(zhì)心的角動量 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)動的分類 150
7.2 剛體的定軸轉(zhuǎn)動 151
7.2.1 定軸轉(zhuǎn)動的描述 151
7.2.2 角量與線量的關(guān)系 152
7.2.3 剛體定軸轉(zhuǎn)動定律 153
7.3 轉(zhuǎn)動慣量的計算 156
7.3.1 轉(zhuǎn)動慣量的計算 156
7.3.2 轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理 158
7.3.3 轉(zhuǎn)動慣量的垂直軸定理 159
7.4 定軸轉(zhuǎn)動剛體的動能定理 160
7.4.1 力矩的功 160
7.4.2 剛體的轉(zhuǎn)動動能 161
7.4.3 動能定理 161
7.4.4 剛體的重力勢能 161
7.4.5 定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量守恒 162
7.5 剛體的平面平行運(yùn)動 163
7.5.1 平面平行運(yùn)動的若干重要性質(zhì) 163
7.5.2 平面運(yùn)動的運(yùn)動方程 164
7.5.3 純滾動的運(yùn)動學(xué)判據(jù) 165
7.5.4 平面平行運(yùn)動剛體的功能原理 165
7.5.5 組剛體力學(xué)的例題 166
7.6 陀螺的進(jìn)動 174
7.6.1 不受外力矩作用的陀螺 174
7.6.2 陀螺的進(jìn)動 175
7.6.3 章 動 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 191
8.4.1 描述流體運(yùn)動的兩種方法 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 201
8.6.1 黏滯定律 202
8.6.2 黏性流體的運(yùn)動規(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 209
9.1 簡諧振動 209
9.1.1 簡諧振動的物理機(jī)制 209
9.1.2 簡諧振動的動力學(xué)方程 211
9.1.3 簡諧振動的特征量 212
9.1.4 簡諧振子的能量 213
9.1.5 簡諧振動的表示法 214
9.2 振動的合成與分解 217
9.2.1 同方向、同頻率、有恒定位相差的兩個簡諧振動的合成 217
9.2.2 同方向不同頻率的兩個簡諧振動的合成 218
9.2.3 方向垂直、頻率相同的兩個簡諧振動的合成（二維振動） 219
9.2.4 方向垂直、頻率不同的兩個簡諧振動的合成 220
9.2.5 振動的分解、諧波分析（傅里葉分析） 220
9.3 阻尼振動 221
9.3.1 阻尼振動的動力學(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 受迫振動與共振 224
9.4.1 劫力學(xué)方程及其解 99K
9.4.2 受迫振動的振幅、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 簡諧波的運(yùn)動學(xué)方程 236
10.3 波的動力學(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 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 254
10.8.2 波源運(yùn)動，觀察者靜止 254
10.8.3 波源和觀察者都運(yùn)動 255
習(xí)題 256
第11章 狹義相對論 260
11.1 狹義相對論誕生的背景和條件 260
11.1.1 伽利略變換和力學(xué)相對性原理 260
11.1.2 麥克斯韋電磁場理論和伽利略變換的矛盾 260
11.2 愛因斯坦狹義相對論的基本原理 262
11.2.1 狹義相對論的基本原理 262
11.2.2 相對論的時空變換關(guān)系——洛倫茲變換 263
11.3 狹義相對論時空觀 266
11.3.1 運(yùn)動的時鐘變慢了 267
11.3.2 運(yùn)動的直尺縮短了 269
11.3.3 同時的相對性 270
11.3.4 時序與因果關(guān)系 270
11.3.5 時空間隔的絕對性 271
11.4 相對論的速度合成律 272
11.5 狹義相對論動力學(xué) 274
11.5.1 質(zhì)速關(guān)系 275
11.5.2 相對論動量和力 276
11.5.3 質(zhì)能關(guān)系 277
11.5.4 相對論能量——動量關(guān)系 280
11.5.5 靜質(zhì)量為零的粒子 280
11.6 廣義相對論簡介 281
11.6.1 等效原理 281
11.6.2 廣義相對性原理 283
11.6.3 光線在引力場中的彎曲 283
11.6.4 引力時間延緩、引力紅移 284
11.6.5 引力的長度收縮、水星的進(jìn)動 285
習(xí)題 286
習(xí)題答案 290
參考書目 302