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第一篇 力学 2

第1章 运动学 2

1.1 质点运动的描述 2

1.1.1 参考系 2

1.1.2 质点模型 3

1.1.3 位置矢量 3

1.1.4 运动学方程 4

1.1.5 位移 5

1.1.6 速度 7

1.1.7 加速度 10

1.2 直线运动、圆周运动和一般曲线运动 12

1.2.1 直线运动 12

1.2.2 抛体运动 14

1.2.3 圆周运动 16

1.2.4 一般曲线运动 19

1.3 相对运动 21

1.3.1 平动参考（照）坐标系 21

1.3.2 绝对速度、牵连速度和相对速度 22

1.3.3 伽利略变换 24

习题1 25

第2章 质点（系）动力学 27

2.1 牛顿运动定律 27

2.1.1 常见的力 27

2.1.2 四种基本力 30

2.1.3 牛顿运动定律 31

2.2 非惯性系质点动力学 34

2.3 动量定理与动量守恒定律 35

2.3.1 质点的动量定理与动量守恒定律 36

2.3.2 质点系的动量定理与动量守恒定律 38

2.3.3 质心运动定理 39

2.4 动能定理、功能原理和机械能守恒 41

2.4.1 功、功率、质点的动能定理 41

2.4.2 保守力与势能 43

2.4.3 质点系的动能定理 45

2.4.4 功能原理和机械能守恒定律 46

2.5 碰撞 47

2.5.1 完全弹性碰撞 48

2.5.2 完全非弹性碰撞 48

2.6 角动量（动量矩）定理与角动量守恒定律 49

2.6.1 质点的角动量（动量矩）定理与角动量守恒 50

2.6.2 质点系的角动量定理与角动量守恒 52

习题2 53

第3章 刚体动力学 56

3.1 刚体运动的分析 56

3.1.1 描述刚体位置的独立变量 56

3.1.2 刚体运动的分类 56

3.2 定轴转动刚体的转动惯量 57

3.2.1 转动惯量的定义 57

3.2.2 转动惯量的计算 58

3.2.3 刚体的定轴转动定理 60

3.3 定轴转动的角动量定理与角动量守恒定律 63

3.3.1 定轴转动的角动量定理 63

3.3.2 定轴转动刚体的角动量守恒定律 63

3.4 定轴转动的动能定理与机械能守恒 64

3.4.1 定轴转动的动能定理 64

3.4.2 刚体的重力势能 机械能守恒定律 66

习题3 68

第4章 狭义相对论基础 72

4.1 经典力学时空观 力学相对性原理 72

4.1.1 伽利略相对性原理 72

4.1.2 经典力学时空观 73

4.2 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 75

4.2.1 爱因斯坦狭义相对论基本假设 75

4.2.2 洛伦兹变换 75

4.2.3 洛伦兹变换的推导 76

4.3 狭义相对论的时空观 78

4.3.1 关于测量 78

4.3.2 狭义相对论的时空观 78

4.3.3 狭义相对论的速度变换关系 81

4.4 狭义相对论动力学 82

4.4.1 相对论质量和动量 82

4.4.2 相对论力学的基本方程 84

4.4.3 相对论力学中质量和能量的关系 84

4.4.4 动量和能量的关系 86

习题4 86

阅读材料 89

三体问题 89

第5章 振动和波 94

5.1 简谐振动 94

5.1.1 简谐振动的动力学特征和运动学特征 94

5.1.2 简谐振动的描述 97

5.1.3 简谐振动的图示法 99

5.1.4 简谐振动的能量 102

5.2 简谐振动的合成 102

5.2.1 两个同方向、同频率简谐振动的合成 103

5.2.2 多个同方向、同频率简谐振动的合成 104

5.2.3 两个同方向、不同频率简谐振动的合成 105

5.2.4 两个相互垂直、同频率简谐振动的合成 106

5.2.5 两个相互垂直、不同频率简谐振动的合成 107

5.3 阻尼振动 受迫振动 共振 108

5.3.1 阻尼振动 108

5.3.2 受迫振动 109

5.3.3 共振 110

5.4 机械波的形成和基本特征 111

5.4.1 机械波的形成 111

5.4.2 波长 波的周期和频率 波速 112

5.4.3 波线 波面 波前 113

5.5 平面简谐波 113

5.5.1 平面简谐波的波函数 114

5.5.2 平面简谐波波函数的物理含义 114

5.6 波的能量、能流密度 115

5.6.1 能量密度 116

5.6.2 能流 平均能流密度 116

5.7 波的干涉和衍射 117

5.7.1 惠更斯原理 117

5.7.2 波的叠加原理 118

5.7.3 波的干涉 118

5.7.4 驻波 119

5.7.5 波的衍射 121

5.8 多普勒效应 121

习题5 123

第二篇 气体动理论和热力学基础 127

第6章 气体动理论基础 127

6.1 分子动理论的基本观念 127

6.1.1 物质由大量分子组成 127

6.1.2 分子在永不停息地做无规则热运动 127

6.1.3 分子之间存在相互作用力 128

6.2 平衡态 理想气体状态方程 129

6.2.1 平衡态 129

6.2.2 理想气体状态方程 130

6.2.3 混合理想气体状态方程 131

6.3 理想气体压强公式 温度的微观意义 131

6.3.1 理想气体压强公式 131

6.3.2 温度的微观意义 132

6.4 麦克斯韦速率分布律 133

6.4.1 麦克斯韦速率分布律 133

6.4.2 三种特征速率 134

习题6 135

第7章 热力学基础 137

7.1 能量按自由度均分定理 理想气体的内能 137

7.1.1 能量按自由度均分定理 137

7.1.2 理想气体的内能 138

7.2 热力学第一定律及其应用 139

7.2.1 热力学过程 139

7.2.2 功和热量 139

7.2.3 热力学第一定律 141

7.3 循环过程 卡诺循环 142

7.3.1 循环过程 142

7.3.2 卡诺循环 143

7.4 热力学第二定律 143

7.4.1 热力学第二定律的两种表述 144

7.4.2 两种表述的等效性 144

7.4.3 热力学第二定律的实质 145

7.5 卡诺定理 熵 146

7.5.1 卡诺定理 146

7.5.2 熵 147

习题7 148

阅读材料 151

1978年诺贝尔物理学奖——低温研究和宇宙背景辐射 151

负熵的简介 154

习题参考答案 157