第1篇 力学 2
1 质点运动学 2
1.1 参考系 时间和空间 2
1.1.1 参考系 坐标系 2
1.1.2 时间 2
1.1.3 长度的测量 3
1.2 质点运动的描述 4
1.2.1 质点 4
1.2.2 位置矢量 运动方程 4
1.2.3 位移和路程 5
1.2.4 速度和速率 6
1.2.5 加速度 7
1.2.6 运动学中的两类问题 7
1.3 质点运动的几种典型形式 10
1.3.1 匀速直线运动 10
1.3.2 匀变速直线运动 11
1.3.3 抛体运动 12
1.3.4 自然坐标系 圆周运动 14
1.4 相对运动 19
阅读材料（1） 伽利略的科学成就 21
习题1 23
2 牛顿定律 25
2.1 牛顿定律 25
2.1.1 牛顿第一定律 25
2.1.2 牛顿第二定律 26
2.1.3 牛顿第三定律 27
2.2 物理量的单位和量纲 27
2.3 几种常见的力 28
2.3.1 万有引力 重力 28
2.3.2 弹性力 29
2.3.3 摩擦力 30
2.4 牛顿定律的应用 30
2.5 非惯性系 惯性力 34
2.5.1 伽利略相对性原理 34
2.5.2 平动加速参考系 平动惯性力 35
2.5.3 匀速转动参考系 惯性离心力 科里奥利力 36
阅读材料（2） 失重、微重力和超重 36
习题2 37
3 动量和动量守恒定律 41
3.1 质点和质点系的动量定理 41
3.1.1 冲量 质点的动量定理 41
3.1.2 质点系的动量定理 42
3.2 动量守恒定律 44
3.2.1 动量守恒定律 44
3.2.2 火箭的运动 46
3.3 质心 质心运动定理 48
3.3.1 质心 48
3.3.2 质心运动定理 49
3.3.3 质心系 50
阅读材料（3） 宇宙飞船 50
习题3 51
4 功和能 54
4.1 功 功率 54
4.1.1 功 54
4.1.2 功率 58
4.2 动能 动能定理 59
4.2.1 质点的动能定理 59
4.2.2 质点系的动能定理 61
4.3 保守力和非保守力 63
4.3.1 保守力 63
4.3.2 非保守力 65
4.4 势能 势能曲线 65
4.4.1 势能 65
4.4.2 力学中几种常见的势能 66
4.4.3 势能曲线 67
4.5 功能原理 机械能守恒定律 68
4.5.1 质点系的功能原理 68
4.5.2 机械能守恒定律 72
4.5.3 宇宙速度 75
4.6 能量守恒定律 77
阅读材料（4） 能源的开发与利用 77
习题4 80
5 角动量 角动量守恒定律 84
5.1 力矩 角动量 84
5.1.1 质点受力的力矩 84
5.1.2 质点角动量 85
5.1.3 质点系的角动量 85
5.2 质点角动量定理与角动量守恒定律 86
5.2.1 质点角动量定理 86
5.2.2 质点角动量守恒定律 87
5.3 质点系的角动量定理与角动量守恒定律 88
5.3.1 质点系的角动量定理 88
5.3.2 质点系的角动量守恒定律 89
阅读材料（5） 对称性与守恒定律 90
习题5 95
6 刚体的转动 97
6.1 刚体运动的描述 97
6.1.1 刚体 97
6.1.2 刚体的自由度 97
6.1.3 刚体运动的几种形式 98
6.2 刚体定轴转动的描述 99
6.3 定轴转动定理 转动惯量 102
6.3.1 定轴转动定律 102
6.3.2 刚体定轴转动定律的应用 104
6.3.3 转动惯量的计算 106
6.4 刚体定轴转动的角动量定理与角动量守恒定律 111
6.4.1 刚体定轴转动的角动量定理 111
6.4.2 刚体定轴转动的角动量守恒定律 112
6.5 力矩的功 刚体定轴转动的动能定理 115
6.5.1 刚体定轴转动动能与力矩的功 115
6.5.2 刚体定轴转动的动能定理 116
6.6 刚体的势能 118
6.7 刚体的进动 121
阅读材料（6） 拉莫尔进动 123
习题6 126
第2篇 机械振动和机械波 126
7 机械振动 131
7.1 简谐运动 131
7.1.1 简谐运动的特征及其运动方程 131
7.1.2 描述简谐运动的基本物理量 133
7.2 简谐运动的旋转矢量法 138
7.2.1 旋转矢量法 138
7.2.2 旋转矢量图的应用 140
7.3 单摆和复摆 142
7.3.1 单摆 142
7.3.2 复摆 143
7.4 简谐运动的能量 145
7.5 简谐运动的合成 147
7.5.1 两个同方向同频率的简谐运动的合成 147
7.5.2 两个同方向不同频率的简谐运动的合成 拍 150
7.5.3 两个相互垂直的简谐运动的合成 151
7.6 阻尼振动 受迫振动 共振 154
7.6.1 阻尼振动 154
7.6.2 受迫振动 156
7.6.3 共振 158
阅读材料（7） 混沌与物理 159
习题7 163
8 机械波 167
8.1 机械波的产生和传播 167
8.1.1 机械波的形成 167
8.1.2 横波与纵波 167
8.1.3 波长 波的周期和频率 波速 169
8.1.4 波的几何表示法 171
8.2 平面简谐波的波函数 172
8.2.1 平面简谐波的波函数 172
8.2.2 波函数的物理意义 175
8.2.3 波动微分方程 180
8.3 波的能量 181
8.3.1 波动能量的传播 181
8.3.2 能流和能流密度 183
8.4 惠更斯原理 波的衍射、反射和折射 185
8.4.1 惠更斯原理 185
8.4.2 波的衍射 186
8.4.3 波的反射和折射 187
8.5 波的干涉 188
8.5.1 波的叠加原理 188
8.5.2 波的干涉 189
8.6 驻波 192
8.6.1 驻波的形成 192
8.6.2 驻波方程 193
8.6.3 驻波的能量 196
8.6.4 半波损失 196
8.7 多普勒效应 198
8.8 声波 202
8.8.1 声强和声强级 203
8.8.2 声压 205
阅读材料（8） 次声波 超声波 冲击波 206
习题8 208
第3篇 热学 213
9 热力学基础 213
9.1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 213
9.1.1 状态参量 213
9.1.2 平衡态 214
9.1.3 理想气体的物态方程 214
9.1.4 热力学第零定律 215
9.2 热力学第一定律 216
9.2.1 准静态过程 216
9.2.2 功 217
9.2.3 热量 218
9.2.4 热力学第一定律 219
9.3 热力学第一定律的应用 220
9.3.1 理想气体的等体过程 气体摩尔定容热容 220
9.3.2 理想气体的等压过程 气体摩尔定压热容 222
9.3.3 理想气体的等温过程 223
9.3.4 绝热过程 多方过程 225
9.4 循环过程 卡诺循环 231
9.4.1 循环过程 231
9.4.2 热机和制冷机 232
9.4.3 卡诺循环 235
9.5 热力学第二定律 卡诺定理 238
9.5.1 热力学第二定律 238
9.5.2 实际过程的不可逆性 240
9.5.3 卡诺定理 241
9.6 熵 熵增加原理 242
9.6.1 熵 242
9.6.2 熵变的计算 244
9.6.3 熵增加原理 246
阅读材料（9） 永动机幻想的破灭 247
习题9 249
10 气体动理论 253
10.1 气体动理论基本观点与方法 253
10.1.1 物质微观结构的观点 253
10.1.2 统计规律与统计方法 254
10.2 气体分子的统计分布律 257
10.2.1 麦克斯韦速率分布律 257
10.2.2 玻耳兹曼分布律 261
10.3 气体宏观性质的微观解释 263
10.3.1 理想气体的微观模型 263
10.3.2 理想气体压强的微观实质 264
10.3.3 温度的微观实质 266
10.3.4 实际气体的范德瓦耳斯方程 267
10.4 热运动能量的统计规律 270
10.4.1 分子自由度 271
10.4.2 能量按自由度均分定理 271
10.4.3 理想气体的内能和热容 272
10.5 气体内输运现象及微观机制 275
10.5.1 分子的平均自由程 275
10.5.2 黏滞现象及微观解释 278
10.5.3 热传导现象及微观解释 279
10.5.4 扩散现象及微观解释 280
10.5.5 三种输运现象的比较 281
10.6 热力学第二定律和熵的统计意义 281
10.6.1 宏观态与微观态 281
10.6.2 热力学第二定律的微观解释 283
10.6.3 熵的微观实质 284
阅读材料（10） 低温技术简介 285
习题10 288
习题参考答案 289
参考文献 297