力学 第2版PDF电子书下载

第1章 质点运动学 1

1.1时间和空间 1

1.1.1时间单位与基准 2

1.1.2长度的单位与基准 3

1.2质点和参考系 4

1.2.1质点 4

1.2.2参考系 4

1.3描述质点运动的物理量 5

1.3.1位置矢量和轨道方程（也称运动方程） 5

1.3.2位移和路程 6

1.3.3速度与速率 7

1.3.4加速度 9

1.4描述质点运动的坐标系 10

1.4.1直角坐标系 10

1.4.2平面极坐标系 16

1.4.3自然坐标系 19

1.5运动学的反问题 22

1.6相对运动和伽利略变换 24

1.6.1伽利略坐标变换 25

1.6.2伽利略变换蕴含了牛顿的绝对时空观 26

1.6.3伽利略速度变换 27

1.6.4质点的加速度对伽利略变换为不变量 29

习题 29

第2章 质点动力学 33

2.1牛顿运动定律 33

2.1.1牛顿第一定律 33

2.1.2牛顿第二定律 36

2.1.3牛顿第三定律（作用与反作用律） 39

2.1.4牛顿定律的意义和局限性 39

2.2基本相互作用和日常生活中常见的力 40

2.2.1四种基本相互作用 40

2.2.2日常生活中常见的力 41

2.3动力学问题的求解 43

2.4非惯性系和惯性力 52

2.4.1加速平动参考系中的惯性力 53

2.4.2在匀速转动参考系中静止小球所受的惯性力——惯性离心力 55

2.4.3在匀速转动的参考系中做匀速直线运动的小球所受的惯性力——科里奥利力 56

2.4.4潮汐现象的解释 58

习题 63

第3章 动量守恒定律 69

3.1动量定理与动量守恒定律 69

3.1.1力的时间积累效应和质点的动量定理 69

3.1.2质点系动量定理 70

3.1.3动量守恒定律 73

3.2变质量物体的运动 75

3.2.1变质量体系 75

3.2.2运动方程 75

3.2.3运载火箭的运动 77

习题 79

第4章 机械能守恒定律 82

4.1寻找运动的不变量 82

4.2力的空间积累效应和质点动能定理 84

4.2.1力的空间积累效应和质点动能定理 84

4.2.2功和功率 85

4.2.3质点系动能定理 86

4.3势能 88

4.3.1有心力及其做功特点 88

4.3.2势能 90

4.3.3势能曲线 92

4.4功能原理和机械能守恒定律 94

4.5碰撞 96

4.5.1碰撞的一般概念 两体碰撞 96

4.5.2一维弹性碰撞 97

4.5.3一维非弹性碰撞及其能量损失 98

4.5.4二维弹性碰撞的守恒方程与共面性质 101

习题 103

第5章 角动量守恒定律 107

5.1力矩与角动量 107

5.1.1力矩 107

5.1.2角动量 108

5.2质点角动量定理与角动量守恒 109

5.2.1质点角动量定理 109

5.2.2质点角动量守恒定律 109

5.3质点系角动量守恒定律 113

5.3.1质点系角动量定理 113

5.3.2质点系角动量守恒定律 114

5.4质点在有心力场中的运动 115

5.4.1有心力 115

5.4.2有心力场中质点运动的一般特征 116

5.4.3有效势能和轨道特征 117

5.5开普勒定律 122

5.5.1行星运动的开普勒定律 122

5.5.2由开普勒定律导出万有引力定律 124

5.6对称性与守恒定律 126

5.6.1什么是对称性 126

5.6.2物理定律的对称性 127

5.6.3对称性与守恒定律 128

习题 129

第6章 质心力学定理 132

6.1概述 132

6.2质心运动定理 132

6.2.1质心概念的引入 132

6.2.2质心动量变化定理 136

6.2.3质心参考系 137

6.3质心动能定理 139

6.3.1质心动能定理 139

6.3.2两体相对质心的动能公式 140

6.3.3导出碰撞动能亏损公式 141

6.3.4重力势能和质心势能 142

6.3.5一般质心系中的功能原理与机械能守恒定律 142

6.4质心角动量定理 144

6.4.1质点系总角动量等于质心角动量与相对质心角动量之和 144

6.4.2质心角动量变化定理 145

6.4.3质心系的角动量变化定理 145

6.4.4体系的角动量与质心的角动量 146

习题 147

第7章 刚体力学 149

7.1刚体的一般概念 149

7.1.1刚体 149

7.1.2对刚体的研究方法 149

7.1.3刚体的自由度 149

7.1.4刚体运动的分类 150

7.2刚体的定轴转动 151

7.2.1定轴转动的描述 151

7.2.2角量与线量的关系 152

7.2.3刚体定轴转动定律 153

7.3转动惯量的计算 156

7.3.1转动惯量的计算 156

7.3.2转动惯量的平行轴定理 158

7.3.3转动惯量的垂直轴定理 159

7.4定轴转动刚体的动能定理 160

7.4.1力矩的功 160

7.4.2刚体的转动动能 161

7.4.3动能定理 161

7.4.4刚体的重力势能 161

7.4.5定轴转动刚体的角动量守恒 162

7.5刚体的平面平行运动 163

7.5.1平面平行运动的若干重要性质 163

7.5.2平面运动的运动方程 164

7.5.3纯滚动的运动学判据 165

7.5.4平面平行运动刚体的功能原理 165

7.5.5一组刚体力学的例题 166

7.6陀螺的进动 174

7.6.1不受外力矩作用的陀螺 174

7.6.2陀螺的进动 175

7.6.3章动 177

7.6.4回转效应的应用 177

习题 177

第8章 流体力学 183

8.1流体的宏观物理性质 183

8.1.1易流动性 183

8.1.2黏性 183

8.1.3压缩性 184

8.2流体静力学 184

8.2.1静止流体的压强 184

8.2.2重力场中静止流体内各点的压强 186

8.2.3压强的单位 188

8.3浮力、浮心和定倾中心 189

8.3.1浮力 189

8.3.2浮心和定倾中心 189

8.4流体的定常流动 191

8.4.1描述流体运动的两种方法 191

8.4.2流线和流管 192

8.5伯努利方程及其应用 194

8.5.1理想流体 195

8.5.2伯努利方程 195

8.5.3伯努利方程的应用 196

8.6黏性流体的运动 201

8.6.1黏滞定律 202

8.6.2黏性流体的运动规律 202

8.6.3圆管内定常层流、泊肃叶公式 203

8.6.4层流与湍流、雷诺数 205

8.6.5斯托克斯黏性公式 205

习题 206

第9章 机械振动 209

9.1简谐振动 209

9.1.1简谐振动的物理机制 209

9.1.2简谐振动的动力学方程 211

9.1.3简谐振动的特征量 212

9.1.4简谐振子的能量 213

9.1.5简谐振动的表示法 214

9.2振动的合成与分解 217

9.2.1同方向、同频率、有恒定位相差的两个简谐振动的合成 217

9.2.2同方向不同频率的两个简谐振动的合成 218

9.2.3方向垂直、频率相同的两个简谐振动的合成（二维振动） 219

9.2.4方向垂直、频率不同的两个简谐振动的合成 220

9.2.5振动的分解、谐波分析（傅里叶分析） 220

9.3阻尼振动 221

9.3.1阻尼振动的动力学方程及其解 222

9.3.2阻尼振子的能量 223

9.3.3品质因素 224

9.4受迫振动与共振 224

9.4.1动力学方程及其解 225

9.4.2受迫振动的振幅、相位与强迫力频率的关系 226

9.4.3共振曲线的锐度 228

9.4.4系统放大倍数，Q的第三种物理意义 229

习题 230

第10章 机械波 233

10.1机械波的一般概念 233

10.1.1机械波产生的条件 233

10.1.2机械波的产生与传播 233

10.1.3球面波和平面波 236

10.2简谐波的运动学方程 236

10.3波的动力学方程和波的传播速度 240

10.3.1弹性棒中纵波的波动方程和波速 240

10.3.2横波的传播速度 241

10.4波的能量和强度 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声强级 244

10.5波在空间中的传播 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波的叠加 248

10.6.1波的干涉 248

10.6.2驻波 249

10.7介质色散和波包群速度 250

10.7.1介质色散 250

10.7.2波包群速度 251

10.8多普勒效应 253

10.8.1波源静止，观察者运动 254

10.8.2波源运动，观察者静止 254

10.8.3波源和观察者都运动 255

习题 256

第11章 狭义相对论 260

11.1狭义相对论诞生的背景和条件 260

11.1.1伽利略变换和力学相对性原理 260

11.1.2麦克斯韦电磁场理论和伽利略变换的矛盾 260

11.2爱因斯坦狭义相对论的基本原理 262

11.2.1狭义相对论的基本原理 262

11.2.2相对论的时空变换关系——洛伦兹变换 263

11.3狭义相对论时空观 266

11.3.1运动的时钟变慢了 267

11.3.2运动的直尺缩短了 269

11.3.3同时的相对性 270

11.3.4时序与因果关系 270

11.3.5时空间隔的绝对性 271

11.4相对论的速度合成律 272

11.5狭义相对论动力学 274

11.5.1质速关系 275

11.5.2相对论动量和力 276

11.5.3质能关系 277

11.5.4相对论能量——动量关系 280

11.5.5静质量为零的粒子 280

11.6广义相对论简介 281

11.6.1等效原理 281

11.6.2广义相对性原理 283

11.6.3光线在引力场中的弯曲 283

11.6.4引力时间延缓、引力红移 284

11.6.5引力的长度收缩、水星的进动 285

习题 286

习题答案 290

参考书目 302