绪论 1
第一篇 力学 7
第1章 质点运动学 7
1.1质点 参考系 坐标系 7
1.1.1质点 7
1.1.2参考系和坐标系 8
1.1.3空间和时间 8
1.2质点运动的描述 10
1.2.1位置矢量 10
1.2.2运动方程 11
1.2.3位移与路程 11
1.2.4速度 12
1.2.5加速度 13
1.2.6自然坐标系中的速度和加速度 16
1.3圆周运动 18
1.3.1圆周运动的角量描述 18
1.3.2线量和角量之间的关系 19
1.4相对运动 20
思考题 23
习题 24
第2章 质点动力学 26
2.1牛顿运动定律 26
2.1.1牛顿第一定律 26
2.1.2牛顿第二定律 27
2.1.3牛顿第三定律 28
2.1.4牛顿运动定律的应用 28
2.1.5力的分类 31
2.2惯性系与非惯性系力学 33
2.2.1惯性系与非惯性系 33
2.2.2惯性力 34
2.2.3科里奥利力 35
2.2.4地球上的科里奥利力学现象 36
2.3冲量 动量守恒定律 37
2.3.1冲量 质点动量定理 37
2.3.2质点系动量定理 38
2.3.3动量守恒定律 40
2.4动能定理 42
2.4.1功的定义及其计算 42
2.4.2质点的动能定理 44
2.5保守力 势能 46
2.5.1保守力的功 46
2.5.2势能 47
2.5.3势能曲线 49
2.6功能原理 机械能守恒定律 49
2.6.1质点系的动能定理 50
2.6.2功能原理 51
2.6.3机械能守恒定律 51
2.7碰撞 53
思考题 54
习题 55
第3章 刚体的定轴转动 57
3.1刚体运动的描述 57
3.1.1刚体的平动和转动 57
3.1.2刚体的定轴转动 58
3.2刚体定轴转动定律转动惯量 60
3.2.1力矩 60
3.2.2转动定律 61
3.2.3转动惯量 62
3.2.4转动定律的应用 65
3.3刚体定轴转动的功和能 67
3.3.1力矩的功 67
3.3.2刚体定轴转动的动能 67
3.3.3刚体定轴转动的动能定理 68
3.3.4刚体的重力势能 68
3.4刚体定轴转动的角动量 70
3.4.1质点的角动量 70
3.4.2刚体对定轴的角动量 71
3.4.3刚体定轴转动的角动量定理 71
3.4.4角动量守恒定律 72
思考题 75
习题 75
第4章 相对论基础 79
4.1力学相对性原理和伽利略坐标变换 79
4.1.1力学相对性原理 79
4.1.2伽利略坐标变换式 经典力学的时空观 80
4.2狭义相对论基本原理 洛伦兹坐标变换式 82
4.2.1狭义相对论基本原理 82
4.2.2洛伦兹坐标变换式 83
4.2.3洛伦兹坐标变换式的推导 85
4.3相对论速度变换 86
4.4狭义相对论的时空观 87
4.4.1同时的相对性 87
4.4.2长度的收缩 88
4.4.3时间的延长 89
4.5狭义相对论动力学 91
4.5.1相对论的质速关系 91
4.5.2相对论力学的基本方程 93
4.5.3质量和能量的关系 93
4.5.4动量和能量的关系 94
4.6广义相对论简介 95
思考题 97
习题 97
阅读材料A混沌与混沌控制 99
第二篇 机械振动与机械波 107
第5章 机械振动 107
5.1简谐振动的动力学特征 107
5.1.1弹簧振子 107
5.1.2单摆 108
5.2简谐振动的运动学 110
5.2.1简谐振动的运动学方程 110
5.2.2描述简谐振动的重要物理参量 110
5.2.3简谐振动的旋转矢量表示法 113
5.3简谐振动的能量转换 115
5.4简谐振动的合成 117
5.4.1同方向同频率的两简谐振动的合成 117
5.4.2同方向不同频率的两简谐振动的合成 118
5.4.3两个互相垂直的同频率简谐振动的合成 120
5.4.4两个互相垂直的不同频率简谐振动的合成 122
5.5振动的分解 123
5.6阻尼振动 受迫振动 共振 124
5.6.1阻尼振动 124
5.6.2受迫振动 126
5.6.3共振 127
5.7非线性振动简介 127
思考题 129
习题 130
第6章 机械波 132
6.1机械波的产生和传播 132
6.1.1机械波产生的条件 132
6.1.2横波和纵波 132
6.1.3波线和波面 133
6.1.4描述波动的物理量 134
6.2平面简谐波 135
6.2.1平面简谐波的波函数 135
6.2.2波动中质元振动的速度和加速度 137
6.2.3波函数的物理意义 137
6.2.4平面简谐波的微分方程 139
6.3波的能量 141
6.3.1波的能量和能量密度 141
6.3.2波的能流与能流密度 142
6.3.3波的吸收 144
6.4惠更斯原理 波的衍射、反射和折射 144
6.4.1惠更斯原理 144
6.4.2波的衍射 145
6.4.3波的反射与折射 146
6.5波的干涉 146
6.5.1波的叠加原理 146
6.5.2波的干涉原理 147
6.6驻波 150
6.6.1驻波的波动方程 150
6.6.2驻波的特点 151
6.6.3半波损失 152
6.7多普勒效应和冲击波 153
6.7.1多普勒效应 153
6.7.2冲击波 155
思考题 155
习题 156
阅读材料B超声波及其应用 160
第三篇 热学 167
第7章 气体动理论 167
7.1平衡态 理想气体状态方程 167
7.1.1气体的宏观状态参量 167
7.1.2平衡态 168
7.1.3理想气体状态方程 168
7.2物质的微观结构 统计规律性 169
7.2.1分子线度和分子间的相互作用力 169
7.2.2分子热运动的无序性与统计规律性 170
7.3理想气体的压强公式 171
7.4温度的微观本质 173
7.5能量均分定理 理想气体的内能 174
7.5.1自由度 174
7.5.2能量均分定理 175
7.5.3理想气体的内能 175
7.6麦克斯韦气体分子速率分布 176
7.6.1测定气体分子速率分布的实验 177
7.6.2麦克斯韦气体分子速率分布律 178
7.6.3三种统计速率 178
7.7玻耳兹曼分布律 180
7.7.1玻耳兹曼分布律的推导 180
7.7.2重力场中分子数密度按高度的分布 181
7.7.3重力场中的等温气压公式 181
7.8分子的平均碰撞频率和平均自由程 182
7.9气体内的输运过程 183
7.9.1黏性现象（内摩擦现象） 183
7.9.2热传导现象 184
7.9.3扩散现象 184
7.10实际气体的范德华方程 185
思考题 186
习题 187
第8章 热力学基础 189
8.1热力学第一定律 189
8.1.1准静态过程 189
8.1.2内能 功 热量 190
8.1.3热力学第一定律 192
8.2热力学第一定律在等值过程中的应用 193
8.2.1热容 193
8.2.2等容过程 摩尔定容热容 194
8.2.3等压过程 摩尔定压热容 194
8.2.4等温过程 196
8.3绝热过程 多方过程 197
8.3.1绝热过程 197
8.3.2多方过程 199
8.4循环过程 卡诺循环 203
8.4.1循环过程 203
8.4.2卡诺循环 205
8.5自然过程的不可逆性及其等价性 210
8.5.1自然过程的方向性 可逆过程与不可逆过程 210
8.5.2自然过程不可逆的等价性 211
8.6热力学第二定律及其统计意义 212
8.6.1热力学第二定律 212
8.6.2热力学第二定律的统计意义 213
8.6.3玻耳兹曼熵公式与熵增原理 215
8.7克劳修斯熵 217
8.7.1卡诺定理 217
8.7.2克劳修斯不等式 217
8.7.3克劳修斯熵的推导 218
8.7.4熵的应用 219
思考题 221
习题 222
阅读材料C耗散结构理论简介 226