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第一章 绪论 1

1.1 质量 1

1.1.1 质量的概念 1

1.1.2 物体与质点 2

1.1.3 静止质量与动质量 3

1.2 时间与空间 4

1.2.1 经典的时－空观 4

1.2.2 参照系与坐标系 5

1.2.3 物理世界的时间与空间 7

1.2.4 时间和长度的基准 8

1.3.1 国际单位制——SI制 9

1.3 单位制与量纲 9

1.3.2 量纲 10

1.3.3 常用的单位词头 11

思考题 11

习题 12

第二章 运动学 13

2.1 质点运动的描述 13

2.1.1 位矢与位移 13

2.1.2 速度 15

2.1.3 加速度 17

2.2 转动 19

2.2.1 角速度与角加速度 19

2.2.2 圆周运动 22

2.2.3 自然坐标 23

2.2.4 用极坐标描述运动——科里奥利加速度 24

2.3 相对运动——伽利略变换 27

2.3.1 伽利略变换 27

2.3.2 相对平动的参照系 28

2.3.3 相对转动的参照系 30

2.4 刚体运动的描述 32

2.4.1 自由度 32

2.4.2 刚体的运动 34

附录A 平面曲线的曲率 36

思考题 37

习题 39

3.1.1 运动第一定律的表述 43

3.1 运动第一定律——惯性定律 43

第三章 运动定律 43

3.1.2 惯性与惯性参照系 44

3.1.3 相对性原理 45

3.2 运动第二定律——动量定理 46

3.2.1 运动第二定律的表述 46

3.2.2 动量与冲量 46

3.3 运动第三定律——作用与反作用定律 48

3.3.1 运动第三定律的表述 48

3.3.2 物体与质点组 49

3.3.3 基本的相互作用 50

3.4 常用的描述方法 52

3.4.1 重力与重力加速度 52

3.4.2 弹性力 53

3.4.3 摩擦力——固体间的摩擦 55

3.4.4 流体的阻力 58

附录B 物质结构的层次 60

思考题 62

习题 63

第四章 动量与动量矩 67

4.1 动量定理与动量守恒定律 67

4.1.1 质心 67

4.1.2 动量定理 70

4.1.3 动量守恒定律 71

4.2.1 质心参照系 74

4.2 相对于质心的运动 74

4.2.2 两体问题 75

4.2.3 碰撞 76

4.2.4 四类碰撞 77

4.3 动量矩（角动量）与力矩 80

4.3.1 质点的动量矩定理 80

4.3.2 角动量 81

4.3.3 对固定轴的动量矩定理 83

4.4 动量矩定理与动量矩守恒定律 85

4.4.1 动量矩定理的导出 85

4.4.2 动量矩定理的意义 86

4.4.3 动量矩守恒定律 88

4.5.1 刚体绕固定轴转动 90

4.5 初等刚体动力学 90

4.5.2 通过质心的固定轴 93

4.5.3 刚体的主轴 95

4.5.4 进动 96

思考题 98

习题 100

第五章 非惯性参照系动力学 106

5.1 等效原理——惯性力 106

5.1.1 惯性力的概念 106

5.1.2 等效原理——惯性力场 107

5.2 转动的非惯性参照系 108

5.2.1 转动参照系的惯性力场 108

5.2.2 重力加速度的测量值——视重 109

5.2.3 离心机 110

5.2.4 傅科摆 111

5.3 地球上的几种自然现象 113

5.3.1 潮汐 113

5.3.2 河水对河岸的冲刷 114

5.3.3 大气中的涡旋 115

思考题 115

习题 116

第六章 能量 118

6.1 动能与功 118

6.1.1 运动积分——质点的动能定理 118

6.1.2 正交方向的功与动能 120

6.2.1 质点组的动能与动能定理 122

6.2 质点组的动能定理 122

6.1.3 动能与功的单位 122

6.2.2 内力的功 124

6.2.3 质点组动能定理的表达式 126

6.3 势能和机械能守恒定理 129

6.3.1 保守力与耗散力 129

6.3.2 势能与机械能 131

6.3.3 引力势能与电势能 133

6.3.4 弹性势能 134

6.4 能量与能量守恒定律 136

6.4.1 热力学第一定律 136

6.4.2 相对论的能量与能量守恒定律 138

附录C 流体的运动 140

思考题 144

习题 146

第七章 保守场中的运动 150

7.1 保守场的图示——势能曲线 150

7.1.1 势能与保守力的关系 150

7.1.2 势能曲线 151

7.1.3 势阱 153

7.1.4 势垒 154

7.2 平方反比力场 155

7.2.1 轨迹 155

7.2.2 引力场中的运动 158

7.2.3 三种宇宙速度 159

7.2.4 斥力场中的运动 160

7.3.1 折合质量与质心系中的动能 162

7.3 在质心系中解两体问题——折合质量 162

7.3.2 质心系中的动量与动量矩 164

思考题 165

习题 166

第八章 振动 168

8.1 简谐振动与无耗线性振子 168

8.1.1 研究振动的意义 168

8.1.2 无耗线性振子的自由振动 168

8.1.3 描述简谐振动的参量 170

8.1.4 简谐振动的几何表示 172

8.2 振动的合成 173

8.2.1 一维同频率振动的合成 173

8.2.2 一维不同频率振动的合成 175

8.2.3 二维振动的合成 177

8.3 有耗振子的自由振动 179

8.3.1 有耗线性振子 179

8.3.2 弱阻尼振子的自由振动 180

8.3.3 强阻尼振子 182

8.4 线性振子的受迫振动 183

8.4.1 受迫振动的建立过程 183

8.4.2 稳定的受迫振动与谐振 185

8.4.3 相差与功率因数 187

8.5 自激振动 188

8.5.1 产生自激振动的方法 188

思考题 189

8.5.2 参量激励振动 189

习题 191

第九章 波动 194

9.1 波动传播的描述 194

9.1.1 波动现象 194

9.1.2 简谐波的描述——波线与波面 195

9.1.3 描述简谐波的参量 197

9.2 波的动力学方程与能流 198

9.2.1 无耗介质中的波动方程——纵波 198

9.2.2 横波的方程 200

9.2.3 能流 202

9.3.1 惠更斯原理 204

9.3 惠更斯原理 204

9.3.2 反射定律与折射定律 205

9.4 波的叠加——干涉 207

9.4.1 线性介质中的叠加原理 207

9.4.2 驻波 209

9.4.3 谐振腔 211

9.5 多普勒效应与激震波 213

9.5.1 多普勒效应 213

9.5.2 激震波 215

9.6 光速不变原理 216

9.6.1 关于以太和光速的困惑 216

9.6.2 洛伦兹的假说 218

9.6.3 光速不变原理 219

附录D 线性关系 220

思考题 221

习题 223

第十章 相对论力学简述 227

10.1 相对论的时间与空间——四维空间 227

10.1.1 光速不变原理的内涵 227

10.1.2 特殊洛伦兹变换 229

10.1.3 长度收缩——空间的相对性 232

10.1.4 时间膨胀——时间的相对性 233

10.1.5 同时的相对性——时间与空间相关 234

10.2 速度的变换与电磁波的多普勒效应 235

10.2.1 速度的变换 235

10.2.2 电磁波（光波）的多普勒效应 237

10.3 动力学的基本定律 238

10.3.1 动量守恒定律 238

10.3.2 质量守恒定律 241

10.3.3 能量守恒定律 243

10.4 关于引力的探索 246

10.4.1 惯性质量与引力质量 246

10.4.2 等效原理的意义 247

10.4.3 电磁波的引力效应 248

10.4.4 有引力场的时间与空间 250

附录E 四维时空的动量与力 251

思考题 253

习题 255