第一篇 力学（Mechanics） 3
第一章 质点运动学（Kinematics of Particles） 3
第一节 参照系 质点 3
一、参照系 坐标系 3
二、质点 3
第二节 位置矢量 位移 4
一、位置矢量 运动方程 4
二、位移 路程 5
第三节 速度 加速度 5
一、速度 速率 5
二、加速度 7
第四节 质点运动学的问题 11
一、第一类问题 11
二、第二类问题 12
三、匀变速曲线运动 13
四、直线运动的标量表示 15
第五节 圆周运动 17
一、圆周运动中的切向和法向加速度 17
二、圆周运动的角量描述 21
三、角量与线量的关系 22
第六节 相对运动 25
思考题1 27
练习题1 28
第二章 力与运动（Force and Motion） 31
第一节 牛顿运动定律 31
一、第一定律 31
二、第二定律 31
三、第三定律 32
第二节 几种常见的力 32
一、万有引力 重力 33
二、弹性力 34
三、摩擦力 35
四、黏滞力 35
第三节 牛顿定律的应用 35
第四节 惯性系与非惯性系 47
一、惯性系与非惯性系的基本概念 47
二、力学的相对性原理 48
三、非惯性系惯性力 49
思考题2 50
练习题2 51
第三章 动量与角动量 （Momentum ＆ Angular Momentum） 54
第一节 动量 冲量 质点的动量定理 54
一、动量 54
二、冲量 54
三、质点的动量定理 55
第二节 质点系的动量定理 动量守恒定律 57
一、质点系的动量定理 57
二、动量守恒定律 59
三、火箭飞行原理 61
四、质心运动定律 63
第三节 质点的角动量 力矩 66
一、角动量 66
二、力矩 68
第四节 质点的角动量定理 角动量守恒定律 68
一、质点的角动量定理 68
二、质点的角动量守恒定律 69
三、有心力问题 70
思考题3 71
练习题3 72
第四章 功和能（Work and Energy） 74
第一节 功 质点的动能定理 74
一、功 74
二、质点的动能定理 77
第二节 保守力的功 势能 80
一、保守力的功 80
二、势能 81
三、保守力和非保守力的判断 83
第三节 功能原理 机械能守恒定律 84
一、质点系的动能定理 84
二、质点系的功能原理 85
三、一对作用力和反作用力的功 87
四、机械能守恒定律 88
第四节 守恒定律的应用 91
一、守恒定律的综合应用 91
二、守恒定律与对称性 96
思考题4 99
练习题4 100
第五章 刚体的定轴转动（Rotation of Rigid Body about a Fixed Axis） 103
第一节 刚体运动的描述 103
一、刚体的基本运动 103
二、刚体定轴转动的描述 103
第二节 刚体的定轴转动定律 107
一、力矩 107
二、转动定律 109
三、转动惯量 110
第三节 刚体定轴转动的动能定理 115
一、力矩的功 115
二、刚体的转动动能和重力势能 116
三、动能定理 117
四、机械能守恒定律 118
第四节 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律 120
一、刚体定轴转动的角动量定理 120
二、刚体的角动量守恒定律 121
第五节 进动 128
思考题5 129
练习题5 130
第六章 狭义相对论（Special Relativity） 133
第一节 经典力学的绝对时空观 133
一、力学的相对性原理 133
二、伽利略变换 133
三、绝对时空观 134
第二节 迈克耳孙-莫雷实验 135
第三节 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 137
一、狭义相对论的基本原理 137
二、洛伦兹变换 138
第四节 狭义相对论时空观 141
一、“同时”的相对性 141
二、长度收缩 143
三、时间延缓 145
四、因果关系的绝对性 147
第五节 狭义相对论动力学 149
一、质速关系 149
二、相对论动力学基本方程 150
三、相对论动能 150
四、静能、总能和质能关系 151
五、相对论能量和动量的关系 152
第六节 广义相对论简介 154
一、广义相对论的基本原理 154
二、广义相对论时空特性的几个实例 155
思考题6 157
练习题6 158
第二篇 机械振动与机械波（Vibration ＆ Wave） 161
第七章 机械振动（Mechanical Vibration） 161
第一节 简谐振动的描述 161
一、简谐振动的运动方程 161
二、描述简谐运动的三个特征量 162
三、振动曲线 165
四、旋转矢量表示法 165
第二节 简谐运动的动力学特征 168
一、简谐运动的动力学方程 168
二、单摆——准弹性力 169
三、简谐运动的能量 171
第三节 简谐振动的合成 175
一、两个同方向、同频率的简谐振动的合成 175
二、两个同方向、不同频率的简谐振动的合成 177
三、两个相互垂直的简谐振动的合成 178
第四节 振动的分解 振动频谱 181
第五节 阻尼振动 受迫振动 共振 182
一、阻尼振动 182
二、受迫振动 183
三、共振 184
思考题7 185
练习题7 186
第八章 机械波（Mechanical Wave） 189
第一节 机械波的基本概念 189
一、机械波的产生和传播 189
二、横波与纵波 190
三、波前、波面与波线 190
四、描述波的物理量 191
第二节 平面简谐波的波函数 192
一、波函数 192
二、波函数的物理意义 193
三、平面波的波动方程 198
第三节 波的能量 199
一、波的能量密度 199
二、波的能流密度 201
三、声波 声强 201
第四节 惠更斯原理 波的衍射 202
一、惠更斯原理 202
二、波的衍射 203
第五节 叠加原理波的干涉 203
一、波的叠加原理 203
二、波的干涉 204
第六节 驻波 207
一、驻波现象 207
二、驻波特点 208
三、驻波波函数 208
四、半波损 209
第七节 多普勒效应 激波 211
一、多普勒效应 211
二、激波 214
思考题8 215
练习题8 216
第三篇 热学（Heat） 221
第九章 气体动理论（Gas Kinetics） 221
第一节 物质的微观模型 221
一、热学基础知识概述 221
二、分子热运动的基本概念 223
第二节 气体的实验定律 理想气体状态方程 225
一、气体的实验定律 225
二、理想气体模型 225
三、理想气体的状态方程 226
第三节 理想气体的压强和温度公式 228
一、理想气体的统计假设 228
二、理想气体的压强公式 229
三、理想气体的温度公式 231
第四节 能量按自由度均分定理 232
一、自由度 232
二、能量均分定理 233
三、理想气体的内能 234
第五节 麦克斯韦速率分布定律 236
一、速率分布概念 236
二、速率分布函数 238
三、麦克斯韦速率分布函数 238
四、三个统计速率 239
第六节 分子的平均碰撞频率和平均自由程 241
思考题9 243
练习题9 244
第十章 热力学基础（Thermodynamics） 247
第一节 功 热量 内能 热力学第一定律 247
一、功 热量 内能 247
二、热力学第一定律 248
第二节 准静态热力学过程 249
一、准静态过程 249
二、准静态过程的功 250
第三节 理想气体的等容过程和等压过程 摩尔热容 252
一、等容过程 气体的定容摩尔热容 252
二、等压过程 气体的定压摩尔热容 252
第四节 等温过程和绝热过程 256
一、等温过程 256
二、绝热过程 257
第五节 循环过程 卡诺循环 258
一、循环过程 258
二、卡诺循环 263
第六节 热力学第二定律 265
一、热力学第二定律的两种表述 265
二、可逆过程和不可逆过程 热力学过程的不可逆性 266
三、两种表述的等价性 268
第七节 热力学第二定律的统计意义 269
一、热力学第二定律的统计意义 269
二、热力学概率与玻耳兹曼熵 271
第八节 克劳修斯熵 272
一、熵的定义 272
二、理想气体的熵函数 273
三、熵增加原理 274
第九节 熵增加原理的实例 275
一、功变热过程 275
二、热传导过程 275
三、理想气体的自由膨胀过程 276
第十节 熵与能量的退化 276
思考题10 277
练习题10 278
附录A 矢量 281
附录B 国际单位制的基本单位和导出单位 288
附录C 一些基本物理常数 291