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第1章 质点运动学 1

1.1 机械运动的描述 1

1.1.1 机械运动的基本特征 1

1.1.2 机械运动的描述方法 2

1.2 质点运动的位置矢量和运动学方程 3

1.2.1 位置矢量 3

1.2.2 质点的运动学方程 4

1.3 质点运动的位移、速度和加速度 5

1.3.1 位移 5

1.3.2 速度 6

1.3.3 加速度 7

1.4 自然坐标系中的速度和加速度表示 10

1.4.1 自然坐标系 10

1.4.2 速度的自然坐标表示 11

1.4.3 加速度的自然坐标表示 11

1.5 质点运动学的两类典型问题 14

1.5.1 从运动学方程求速度和加速度 14

1.5.2 从加速度求运动学方程 14

1.6 圆周运动 18

1.6.1 平面极坐标系 18

1.6.2 圆周运动的角量描述 19

1.6.3 线量与角量的关系 20

1.7 相对运动 22

复习思考题 24

习题 25

第2章 牛顿运动定律 29

2.1 牛顿第一定律 29

2.1.1 惯性定律 29

2.1.2 惯性系 30

2.2 动量 牛顿运动定律 31

2.2.1 惯性质量 动量 31

2.2.2 牛顿第二定律 32

2.2.3 牛顿第三定律 33

2.3 常见的力 33

2.3.1 万有引力和重力 34

2.3.2 洛伦兹力 35

2.3.3 接触力 35

2.4 牛顿运动定律的应用 37

2.4.1 牛顿运动三定律 37

2.4.2 牛顿运动定律的适用范围 37

2.4.3 牛顿运动定律的应用 38

2.5 非惯性系中的动力学 42

2.5.1 非惯性系中的惯性力 42

2.5.2 平动加速参考系中的惯性力 43

2.5.3 匀角速转动参考系中的惯性力 45

复习思考题 46

习题 47

第3章 冲量和动量定理 52

3.1 冲量与质点的动量定理 52

3.1.1 力的冲量 52

3.1.2 质点的动量定理 52

3.2 质点系动量定理 56

3.2.1 质点系 56

3.2.2 质点系动量定理 56

3.3 质点系动量守恒定律 58

3.4 质心 质心运动定理 63

3.4.1 质心 质心运动定理 63

3.4.2 质心参考系 66

复习思考题 67

习题 68

第4章 动能和势能 71

4.1 功和功率 71

4.1.1 功 71

4.1.2 功率 73

4.2 质点动能定理和质点系动能定理 74

4.2.1 动能 质点的动能定理 74

4.2.2 质点系内力的功 75

4.2.3 质点系的动能定理 76

4.3 质点系的势能 78

4.3.1 力场 78

4.3.2 保守力的功 78

4.3.3 势能 80

4.4 质点系功能原理和机械能守恒定律 83

4.4.1 功能原理 83

4.4.2 机械能守恒定律 84

4.4.3 能量守恒定律 86

4.5 碰撞 87

4.5.1 完全弹性碰撞 88

4.5.2 完全非弹性碰撞 88

4.5.3 非完全弹性碰撞 89

复习思考题 90

习题 90

第5章 角动量 94

5.1 力矩和质点的角动量 94

5.1.1 质点对参考点的角动量 94

5.1.2 力对参考点的力矩 95

5.2 质点角动量定理 96

5.2.1 质点对参考点的角动量定理和守恒定律 96

5.2.2 质点对轴的角动量定理和守恒定律 97

5.3 质点系角动量定理和角动量守恒定律 101

5.3.1 质点系对参考点的角动量定理和守恒定律 101

5.3.2 质点系对轴的角动量定理和守恒定律 102

5.4 对称性与守恒定律 103

5.4.1 对称性 103

5.4.2 守恒量与守恒定律 103

复习思考题 105

习题 106

第6章 刚体的定轴转动 109

6.1 刚体的基本运动 109

6.1.1 刚体的平动 109

6.1.2 刚体定轴转动的描述 110

6.1.3 角速度矢量 111

6.2 刚体的转动惯量 112

6.2.1 定轴转动刚体的角动量 112

6.2.2 转动惯量的计算 113

6.3 定轴转动刚体的角动量守恒定律 119

6.3.1 力对转轴的力矩 119

6.3.2 刚体定轴转动的角动量定理 120

6.3.3 力矩的冲量矩 120

6.3.4 刚体定轴转动的转动定理 120

6.3.5 刚体定轴转动的角动量守恒定律 122

6.4 力矩的功 定轴转动刚体的动能定理 125

6.4.1 力矩的功和功率 125

6.4.2 转动动能 126

6.4.3 转动动能定理 126

6.4.4 刚体的重力势能 127

6.5 旋进 回转效应 128

复习思考题 130

习题 131

第7章 机械振动 136

7.1 简谐振动 136

7.1.1 简谐振动的动力学特征 136

7.1.2 简谐振动的运动学方程 138

7.1.3 简谐振动的能量 141

7.1.4 简谐振动的几何表达 143

7.2 简谐振动的合成 144

7.2.1 同方向同频率简谐振动的合成 144

7.2.2 同方向不同频率简谐振动的合成——拍 146

7.2.3 相互垂直同频率简谐振动的合成 147

7.2.4 相互垂直不同频率简谐振动的合成——李萨如图 148

7.3 阻尼振动 149

7.4 受迫振动 150

7.4.1 受迫振动 150

7.4.2 共振 151

复习思考题 151

习题 152

第8章 机械波 156

8.1 机械波概述 156

8.1.1 机械波的产生和传播 156

8.1.2 波的描述 157

8.1.3 波的分类 158

8.2 平面简谐波的运动学方程 158

8.2.1 平面简谐波的运动学方程 158

8.2.2 平面简谐波运动学方程的物理意义 159

8.3 平面波的波动方程 波速 161

8.3.1 波动方程 161

8.3.2 波速 162

8.4 波的能量和能流 163

8.4.1 波的能量和能量密度 163

8.4.2 波的能流密度 164

8.4.3 声波、声压和声强 165

8.5 波的衍射 惠更斯原理 166

8.6 波的叠加原理 波的干涉 167

8.6.1 波的叠加 167

8.6.2 波的干涉 167

8.7 驻波 169

8.7.1 驻波的表达式 169

8.7.2 驻波的特点 170

8.7.3 弦的固有振动 172

8.7.4 半波损失 173

8.8 多普勒效应 175

复习思考题 177

习题 177

第9章 狭义相对论基础 182

9.1 经典力学的相对性原理 伽利略变换 182

9.1.1 力学相对性原理 182

9.1.2 伽利略坐标变换 183

9.1.3 伽利略速度、加速度变换 183

9.1.4 经典力学的时空观 184

9.2 狭义相对论基本原理和洛伦兹变换 185

9.2.1 狭义相对论实验基础 185

9.2.2 狭义相对论基本原理 187

9.2.3 洛伦兹坐标变换 188

9.2.4 洛伦兹速度变换 191

9.3 狭义相对论的时空观 192

9.3.1 时间的相对性 192

9.3.2 同时的相对性 193

9.3.3 时间间隔的相对性 193

9.3.4 空间间隔的相对性 195

9.3.5 相对论时空观满足因果律 197

9.3.6 狭义相对论的时空观 197

9.4 狭义相对论质点动力学 198

9.4.1 相对论性质量 198

9.4.2 动量、质量与速度的关系 198

9.4.3 质量和能量的关系 200

9.4.4 动量和能量的关系 201

9.5 广义相对论简介 203

9.5.1 广义相对论的基本原理 203

9.5.2 广义相对论的检验 205

复习思考题 207

习题 208

附录Ⅰ 数学知识简介 211

附录Ⅱ 国际单位制（SI） 219

附录Ⅲ 基本物理常量 221