第0章 引言 1
0.1 物理学 1
0.2 物理量 2
0.2.1 标量和矢量 3
0.2.2 物理量的基准单位 3
0.3 法定计量单位 量纲 4
0.3.1 法定计量单位 4
0.3.2 在本书中使用法定计量单位的方法和具体要求 7
0.3.3 量纲 10
第1章 质点运动学 13
1.1 参考系和坐标系 位矢 位移和路程 14
1.1.1 参考系 14
1.1.2 坐标系 尺和时钟 14
1.1.3 位矢 15
1.1.4 运动函数 轨道方程 16
1.1.5 位移和路程 17
1.2 速度 相对运动 18
1.2.1 速度 速率 18
1.2.2 相对运动 20
1.3 变速运动 加速度 22
1.4 直线运动 24
1.5 抛体运动 27
1.6 圆周运动 29
1.6.1 变速圆周运动 29
1.6.2 圆周运动的角量描述 32
习题1 35
第2章 质点动力学的基本定律 38
2.1 牛顿运动定律 38
2.1.1 牛顿第一定律 38
2.1.2 牛顿第二定律 40
2.1.3 牛顿第三定律 41
2.2 力学中常见的力 示力图 42
2.2.1 万有引力 引力场 42
2.2.2 重力场 重力 44
2.2.3 弹性力 45
2.2.4 摩擦力 48
2.2.5 四种基本的自然力 51
2.3 牛顿运动定律的应用示例 51
2.4 非惯性系 惯性力 56
习题2 58
第3章 力学中的守恒定律 61
3.1 功 功率 61
3.2 动能 质点的动能定理 64
3.3 系统 系统的动能定理 66
3.3.1 系统 66
3.3.2 系统内力的功 67
3.3.3 系统的动能定理 68
3.4 保守力的功 系统的势能 70
3.4.1 重力的功 70
3.4.2 弹性力的功 71
3.4.3 万有引力的功 71
3.4.4 保守力和非保守力 72
3.4.5 势能 73
3.5 系统的功能原理 机械能守恒定律能量守恒定律 77
3.5.1 系统的功能原理 77
3.5.2 机械能守恒定律 78
3.5.3 应用功、能关系求解动力学问题的方法和步骤 79
3.5.4 能量守恒定律 81
3.5.5 宇宙速度 黑洞 82
3.6 冲量与动量 质点的动量定理 84
3.7 系统的动量定理 动量守恒定律碰撞 89
3.7.1 系统的动量定理 89
3.7.2 系统的动量守恒定律 90
3.7.3 碰撞 94
3.8 质心 质心运动定理 97
3.9 力矩与角动量 质点的角动量守恒定律 100
3.9.1 质点的角动量 100
3.9.2 力矩 100
3.9.3 质点的角动量定理 101
3.9.4 质点的角动量守恒定律 102
3.10 系统的角动量守恒定律 103
3.10.1 系统的角动量 103
3.10.2 系统所受的力矩 力偶矩 104
3.10.3 系统的角动量定理 系统的角动量守恒定律 105
习题3 106
第4章 刚体力学基础 111
4.1 刚体的基本运动形式 112
4.1.1 刚体的平动 112
4.1.2 刚体的定轴转动 114
4.2 刚体定轴转动的转动动能 转动惯量 117
4.3 力矩的功 刚体定轴转动的动能定理 119
4.3.1 力矩 119
4.3.2 力矩所做的功 120
4.3.3 刚体定轴转动的动能定理 121
4.4 刚体的定轴转动定律 123
4.5 刚体定轴转动的角动量定理 角动量守恒定律 125
4.5.1 角动量 冲量矩 角动量定理 125
4.5.2 角动量守恒定律 126
习题4 128
第5章 固体的弹性和流体力学简介 131
5.1 固体的形变和弹性 132
5.1.1 固体的形变 132
5.1.2 应力与应变 132
5.1.3 胡克定律 材料的弹性模量 133
5.1.4 弹性体的形变势能 134
5.1.5 梁的弯曲 135
5.1.6 杆的扭转 135
5.1.7 弹性极限和强度极限 136
5.2 流体静力学简介 137
5.2.1 理想流体 137
5.2.2 压强是标量 137
5.2.3 静止流体内各点压强的分布规律 138
5.2.4 帕斯卡定律 141
5.2.5 阿基米德原理 142
5.3 流体的连续性方程 143
5.3.1 流体的定常流动 流线、流管和总流连续性方程 143
5.4 理想流体定常流动的总流伯努利方程 145
5.5 实际流体定常流动的总流伯努利方程层流和紊流 149
习题5 151
第6章 机械振动 153
6.1 简谐运动 154
6.1.1 简谐运动的基本特征 154
6.1.2 简谐振子是一个理想模型 155
6.1.3 简谐运动表达式 157
6.1.4 简谐运动的能量 158
6.2 描述简谐运动的物理量 160
6.2.1 周期、频率和角频率 160
6.2.2 相位和初相 振幅和初相的确定 162
6.3 简谐运动的旋转矢量图示法 相位差 168
6.3.1 简谐运动的旋转矢量图示法 168
6.3.2 相位差 169
6.4 同方向简谐运动的合成 拍 171
6.4.1 同方向、同频率简谐运动的合成 171
6.4.2 同方向、不同频率简谐运动的合成拍的现象 174
6.5 相互垂直的简谐运动的合成 李萨如图形 175
6.5.1 相互垂直的同频率简谐运动的合成 175
6.5.2 相互垂直的不同频率简谐运动的合成 李萨如图形 176
6.6 阻尼振动 177
6.7 受迫振动 179
习题6 183
第7章 机械波 185
7.1 机械波的产生和传播 186
7.1.1 机械波的产生条件 186
7.1.2 横波和纵波 187
7.2 描述波的一些物理量 波的几何表示 189
7.2.1 波速 189
7.2.2 波长、频率与波速之间的基本关系 190
7.2.3 波的几何表示——波线、波面、波前 191
7.3 平面简谐波的波函数 192
7.3.1 平面简谐波的波函数 192
7.3.2 波函数的物理意义 193
7.3.3 平面波波动方程 198
7.4 波的能量 能流密度 198
7.4.1 波的能量 198
7.4.2 能流密度 200
7.5 惠更斯原理 波的衍射、反射和折射 201
7.5.1 惠更斯原理 201
7.5.2 波的衍射 202
7.5.3 波的反射和折射 203
7.6 波的干涉 驻波 205
7.6.1 波的叠加原理 205
7.6.2 波的干涉 206
7.6.3 驻波 208
7.7 声波 超声波 次声波 211
7.7.1 声波 211
7.7.2 超声波 213
7.7.3 次声波 214
7.8 多普勒效应 艏波 215
7.8.1 多普勒效应 215
7.8.2 艏波 218
习题7 219
第8章 相对论简介 222
8.1 力学的相对性原理 伽利略变换 223
8.1.1 力学的相对性原理 223
8.1.2 伽利略变换 224
8.2 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 226
8.2.1 狭义相对论的基本原理 226
8.2.2 洛伦兹变换 227
8.2.3 洛伦兹速度变换公式 228
8.3 同时的相对性 时空的相对论效应 230
8.3.1 同时的相对性 230
8.3.2 长度的收缩（尺缩效应） 232
8.3.3 时间延缓 233
8.4 狭义相对论的动力学基础 235
8.4.1 质量与速率的关系 狭义相对论的运动方程 235
8.4.2 质量与能量的关系 238
8.4.3 能量与动量的关系 241
习题8 242
第9章 热力学基础 243
9.1 热力学系统及其平衡态 准静态过程 244
9.1.1 热力学系统 平衡态 244
9.1.2 气体的状态参量 热力学第零定律 244
9.2 气体的物态方程 246
9.2.1 理想气体的物态方程 246
9.2.2 实际气体的物态方程 249
9.3 热力学第一定律 249
9.3.1 系统的内能 功与热的等效性 249
9.3.2 准静态过程中的功 251
9.3.3 热力学第一定律 252
9.4 理想气体的热力学过程 摩尔热容 254
9.4.1 等体过程 摩尔定容热容 254
9.4.2 等压过程 摩尔定压热容 255
9.4.3 等温过程 258
9.4.4 绝热过程 259
9.5 循环过程 263
9.5.1 循环过程 263
9.5.2 正循环 热机的效率 264
9.5.3 逆循环 制冷机的制冷系数 265
9.5.4 卡诺循环 266
9.6 热力学第二定律 269
9.6.1 可逆过程和不可逆过程 269
9.6.2 热力学第二定律 271
9.6.3 卡诺定理 273
9.7 熵 熵增加原理 273
9.7.1 克劳修斯公式 273
9.7.2 熵 275
9.7.3 熵增加原理 热力学第二定律的数学表达式 276
习题9 278
第10章 气体动理论 281
10.1 气体动理论的基本概念 282
10.1.1 物质结构的分子特征 282
10.1.2 气体分子热运动及其统计规律性 284
10.2 理想气体的压强和温度 286
10.2.1 理想气体的微观模型 287
10.2.2 理想气体的压强公式 287
10.2.3 温度及其微观意义 290
10.3 气体分子运动的速率分布律 292
10.3.1 气体分子速率分布规律及其描述 292
10.3.2 麦克斯韦速率分布律 294
10.3.3 分子热运动的三种统计速率 295
10.4 分子的平均碰撞频率和平均自由程 297
10.5 能量按自由度均分定理 299
10.5.1 自由度 300
10.5.2 能量按自由度均分定理 301
10.5.3 理想气体的内能 摩尔热容 302
10.6 气体内的输运现象 304
10.6.1 内摩擦现象 304
10.6.2 热传导 305
10.6.3 扩散 306
10.7 热力学第二定律的统计意义 307
10.7.1 理想气体自由膨胀不可逆性的微观解释 307
10.7.2 热力学第二定律的统计意义 309
10.7.3 熵的微观意义——熵和热力学概率 310
习题10 312
附录 314
附录A 一些物理常量和天文学常量 314
附录B 矢量的运算 315