力学PDF电子书下载

绪论 1

一、物理学研究的知识领域与课程体系分类 1

1.物理学研究的知识领域与课程体系分类 1

2.力学在物理学中的作用 2

二、物理学发展简史 2

1.古代——科学的原始时期 2

2.中世纪（公元5—15世纪）——科学的黑暗时期 3

3.16、17世纪——科学的革命时期 3

4.18世纪——科学的渐进时期 7

5.19世纪——经典物理大厦的建成时期 8

6.20世纪以后——近代物理学的发展时期 8

第一篇 质点基本运动规律 13

第一章 质点运动学 13

1.1位置矢量、速度、加速度及其相互关系 13

1.1.1质点、参考系、坐标系 13

1.1.2位置矢量、位移、速度、加速度及其相互关系 15

1.2位置矢量、速度、加速度相互关系的坐标表示 17

1.2.1直角坐标系下的表示 18

1.2.2平面极坐标系下的表示 18

1.2.3本征坐标系下的表示 20

1.2.4质点运动学应用举例 21

1.3相对运动 25

1.3.1速度和加速度在平动与静止参考系间的变换 25

1.3.2速度和加速度在匀角速转动与静止参考系间的变换 26

1.3.3相对运动应用举例 27

本章知识单元和知识点小结 29

习题 29

第二章 惯性系下质点动力学 33

2.1牛顿三定律 34

2.1.1牛顿第一定律 34

2.1.2牛顿第二定律 35

2.1.3牛顿第三定律 40

2.2力的分类 40

2.3力学中常见的力及微观解释 41

2.3.1万有引力 42

2.3.2重力 43

2.3.3弹性力 43

2.3.4摩擦力 46

2.4量纲 48

2.4.1基本量和导出量 48

2.4.2量纲 49

2.4.3量纲的意义 49

阅读资料A关于万有引力的建立过程与引力传播问题 50

本章知识单元和知识点小结 53

习题 53

第三章 非惯性系下质点动力学 59

3.1相对性原理 59

3.2非惯性系下质点动力学 60

3.2.1加速平动非惯性系中的惯性力 61

3.2.2匀角速转动非惯性系中的惯性力 63

3.3引力场与等效原理 66

3.3.1引力场 66

3.3.2等效原理 67

3.4地球表面惯性力现象分析 69

本章知识单元和知识点小结 74

习题 74

第二篇 质点组运动定理（原理）与守恒定律 81

第四章 质点组动量定理与守恒定律 81

4.1质点组的质心运动 81

4.1.1质点组的质心与质心运动定律 81

4.1.2质心的特点与求法 82

4.1.3质心坐标系 86

4.2质点组动量定理与守恒定律 87

4.2.1质点的动量定理 87

4.2.2质点组动量定理 88

4.2.3质心动量定理 89

4.2.4质点组动量守恒 90

4.2.5质心系下质点组动量 92

4.3质点组动量定理应用 93

4.3.1变质量主体与附体之间的相互作用力 93

4.3.2变质量质点组运动方程应用举例 95

阅读资料B关于动量和能量的历史讨论 96

本章知识单元和知识点小结 97

习题 98

第五章 质点组功能原理与机械能守恒定律 103

5.1质点组动能定理 103

5.1.1质点动能定理 103

5.1.2力的功、功率 104

5.1.3质点组动能定理 107

5.2质点组动能定理中的内力功分析 109

5.2.1一对内力功的特点 110

5.2.2保守内力与非保守内力 111

5.2.3质点组的势能 113

5.3质点组功能原理与机械能守恒定律 117

5.3.1质点组功能原理 117

5.3.2质点组机械能守恒定律 118

5.3.3静系与质心系下质点组动能关系 119

5.3.4质心系下质点组的功能原理 120

5.3.5能量守恒定律 122

5.4碰撞 122

5.4.1碰撞的特点 123

5.4.2一维碰撞过程与分类 123

5.4.3碰撞定律 125

5.4.4二维碰撞 127

本章知识单元和知识点小结 130

习题 131

第六章 质点组角动量定理与守恒定律 137

6.1质点角动量定理 137

6.1.1质点的角动量定理 137

6.1.2力的力矩 139

6.1.3质点的角动量 140

6.1.4质点角动量守恒 141

6.2质点组角动量定理与守恒定律 143

6.2.1质点组角动量定理 143

6.2.2质点组角动量守恒定律 147

6.2.3静系与质心系下质点组角动量关系 148

6.2.4质心系中质点组的角动量定理 149

6.3守恒律与对称性 150

6.3.1对称性 150

6.3.2因果关系与对称原理 151

6.3.3守恒律与对称性 151

6.4有心力场问题 152

6.4.1三种宇宙速度 152

6.4.2有效势能与轨道特征 154

6.4.3两体化单体问题 157

本章知识单元和知识点小结 158

习题 159

第三篇 特殊质点组的运动与质点组的特殊运动形式 165

第七章 刚体 165

7.1刚体定轴转动运动学 165

7.1.1描述刚体定轴转动的转动参量 165

7.1.2转动参量的矢量性分析 167

7.1.3转动角量与线量的关系 168

7.2刚体定轴转动动力学 169

7.2.1刚体定轴转动的势能、动能、角动量、外力功 169

7.2.2转动惯量 172

7.2.3刚体定轴转动的转动定律 176

7.2.4刚体定轴转动的角动量定理与角动量守恒定律 176

7.2.5刚体定轴转动的动能定理 178

7.3刚体平面平行运动的处理方法 179

7.3.1作用在刚体上的力系及其简化 180

7.3.2刚体平面平行运动的处理方法 182

7.4以质心为基点处理刚体的平面平行运动 183

7.4.1平面平行运动的动能及角动量的表达式 184

7.4.2描述刚体的平动和转动的方程 184

7.4.3刚体平面平行运动举例 185

7.5刚体平面平行运动中的瞬时转轴 197

7.5.1刚体平面平行运动中的瞬时转轴 197

7.5.2刚体绕瞬时转轴的动能定理 198

7.5.3刚体绕瞬时转轴的转动定律 198

7.6刚体的平衡 199

7.7对称刚体的定点进动现象 200

7.7.1对称刚体的惯量主轴 200

7.7.2刚体不受外力矩作用时的进动现象 201

7.7.3刚体受外力矩作用时的进动现象 202

7.7.4刚体受外力矩作用时的章动现象 203

7.7.5刚体定点纯滚动时的进动现象应用举例 204

本章知识单元和知识点小结 207

习题 209

第八章 流体 217

8.1静流体 217

8.1.1静流体内任意一点压强 217

8.1.2静流体内不同点压强的关系 219

8.1.3阿基米德原理与帕斯卡定律 220

8.2理想流体的定常流动 223

8.2.1动流体的描述 223

8.2.2动流体内任意一点的压强 225

8.2.3连续性方程 225

8.2.4伯努利方程 226

8.3伯努利方程的应用 227

8.3.1小孔流速测量 227

8.3.2管道中液体流速测量——汾丘里流量计 227

8.3.3非管道中流体流速测量——皮托管 228

8.3.4虹吸现象 229

8.3.5机翼的升力，马格纳斯效应 230

8.4黏性流体的流动 231

8.4.1黏性流体的黏性定律 231

8.4.2黏性流体在水平圆管内的流动——泊肃叶公式 232

8.4.3黏性流体伯努利方程的修正 233

8.4.4层流、湍流——雷诺数 234

8.4.5物体在黏性流体中所受阻力——斯托克斯公式 234

本章知识单元和知识点小结 235

习题 235

第九章 振动 240

9.1简谐振动 240

9.1.1简谐振动的动力学方程及其解 240

9.1.2简谐振动的运动学特征 245

9.1.3简谐振动的几何描述 248

9.1.4简谐振动的合成 249

9.2阻尼振动 254

9.2.1阻尼振动的微分方程及其解 254

9.2.2弱阻尼振动的能量损失、品质因数 256

9.3受迫运动 258

9.3.1受迫振动的微分方程及其解 258

9.3.2受迫振动的共振现象 260

9.3.3受迫振动中的能量 262

9.4二自由度振动——简正频率 262

本章知识单元和知识点小结 264

习题 265

第十章 波动 271

10.1机械波的定性描述 271

10.1.1产生机械波的条件与波的特点 271

10.1.2波的几何描述 272

10.1.3波的分类 272

10.2机械波的波动方程 273

10.2.1张紧弦线的波动方程 273

10.2.2固体的弹性波动方程 274

10.3机械波的运动学方程 277

10.3.1机械波波动方程的解 277

10.3.2波传播形式的分类 278

10.3.3波的相速度与群速度 279

10.4简谐机械波的运动学方程 282

10.4.1描述简谐波特征的物理量 282

10.4.2相位传输法确定平面简谐波表达式 283

10.4.3平面简谐波几种常见的表达式 284

10.5机械波的能量、传播以及反射与合成 285

10.5.1行波的能量 285

10.5.2波的衍射、惠更斯原理 288

10.5.3波的叠加原理 289

10.5.4波在界面的反射与透射 290

10.5.5驻波 292

10.5.6简正频率 295

10.6多普勒效应 298

本章知识单元和知识点小结 301

习题 302

第四篇 时空结构 309

第十一章 狭义相对论简介 309

11.1经典时空观与实验的矛盾 309

11.1.1伽利略变换——经典时空观 310

11.1.2迈克耳孙-莫雷实验 311

11.2狭义相对论的两条基本假设 313

11.3洛伦兹变换与速度和加速度变换 314

11.3.1洛伦兹变换 314

11.3.2相对论中的速度和加速度变换 316

11.3.3伽利略变换与洛伦兹变换的分析比较 317

11.4狭义相对论运动学的基本现象 319

11.4.1同时的相对性 319

11.4.2时间延缓 321

11.4.3长度收缩 323

11.4.4时钟的同步 326

11.4.5多普勒效应 328

11.4.6孪生子佯谬 330

11.5狭义相对论动力学基本关系式 334

11.5.1相对论中的质量和动量 334

11.5.2相对论中的动能、质能关系 335

11.5.3相对论中的能量与动量的关系 335

11.5.4相对论中的力 336

11.5.5静质量为零的粒子 337

本章知识单元和知识点小结 338

习题 339

第十二章 广义相对论与宇宙学简介 343

12.1狭义相对论的两个遗留问题 343

12.2广义相对论的等效原理 344

12.3引力场中的坐标钟和坐标尺 346

12.4广义相对论预言的现象与实验证实 347

12.4.1光线偏折与星体位置观测和引力透镜 347

12.4.2引力时间延缓与引力红移 349

12.4.3时空弯曲与水星轨道进动 350

12.4.4引力场中光速减慢与雷达回波延迟 351

12.4.5黑洞 352

12.4.6引力子与引力波 353

12.5宇宙的物质结构与年龄 354

12.6宇宙的统一整体性——宇宙学原理 355

12.7宇宙在膨胀——哈勃定律与奥伯斯佯谬 356

12.8宇宙的起源——大爆炸理论模型 357

12.9暗物质与暗能量 359

12.10恒星的演化与发光星体的观测分类 360

12.10.1恒星的演化——白矮星、中子星、黑洞 360

12.10.2发光星体的观测分类——星座 361

阅读资料C关于引力场方程的简要介绍 362

参考文献 370

常用数据 372

习题参考答案 374