1力和运动 1
1.1质点运动学 1
1.1.1质点运动的描述 2
1.1.2质点的位矢和运动方程 6
1.1.3位移和速度 8
1.1.4加速度 15
1.1.5运动学的两类问题 20
1.2质点动力学 24
1.2.1牛顿运动定律 25
1.2.2相互作用力 29
1.2.3牛顿运动定律的应用 33
1.2.4非惯性系 惯性力 40
习题1 44
思考题1 47
2时空理论 51
2.1牛顿时空观 51
2.1.1伽利略变换和牛顿绝对时空观 51
2.1.2力学相对性原理 53
2.2狭义相对论时空观 55
2.2.1狭义相对论的基本假设 55
2.2.2狭义相对论的时空观 59
2.2.3洛伦兹坐标变换 64
2.2.4洛伦兹速度变换公式 68
习题2 71
思考题2 72
3功与能量 74
3.1功 动能定理 74
3.1.1功 74
3.1.2动能定理 79
3.2保守力做功与势能 84
3.2.1 几种力的功 84
3.2.2势能 89
3.3机械能守恒定律 97
3.3.1质点系动能定理 97
3.3.2功能原理 98
3.3.3能量转换和守恒定律 100
3.3.4 机械能守恒定律 100
习题3 102
思考题3 105
4动量与角动量 107
4.1动量和冲量 107
4.2动量定理 108
4.2.1质点动量定理 108
4.2.2质点系的动量定理 111
4.3动量守恒定律 112
4.4质心和质心运动定理 116
4.4.1质心 116
4.4.2质心运动定理 118
4.4.3质心坐标系 120
4.5火箭的运动 120
4.6碰撞问题 124
4.6.1碰撞过程 124
4.6.2碰撞理论 124
4.7相对论能量和动量 128
4.7.1相对论动量和质量 128
4.7.2相对论动力学方程 131
4.7.3相对论动能 132
4.7.4相对论总能量 133
4.7.5相对论的动量能量关系式 134
4.8质点的角动量 角动量守恒定律 136
4.8.1力矩的定义 136
4.8.2质点的角动量和角动量定理 136
4.8.3质点角动量守恒定律 137
4.9质点系的角动量定理与角动量守恒定律 140
4.9.1质点系的角动量定理 140
4.9.2质点系的角动量守恒定律 141
习题4 142
思考题4 147
5刚体力学基础 149
5.1刚体运动学 149
5.1.1刚体运动的基本形式 149
5.1.2刚体定轴转动的运动学描述 151
5.2定轴转动 152
5.2.1刚体定轴转动定理 153
5.2.2刚体转动惯量的计算 158
5.2.3定轴转动角动量守恒定律 162
5.5.2.4定轴转动中的功能关系 165
习题5 170
思考题5 174
6机械振动 176
6.1简谐振动 176
6.1.1简谐振动的判据 176
6.1.2描述简谐振动的物理量 179
6.1.3简谐振动的速度、加速度 181
6.1.4简谐振动的能量 182
6.1.5简谐振动的几何表示 182
6.2微振动近似 188
6.2.1单摆和复摆 188
6.2.2微振动近似 190
6.3阻尼振动 受迫振动 191
6.3.1阻尼振动 191
6.3.2受迫振动 194
6.4振动的叠加与分解 196
6.4.1同方向同频率振动的叠加 196
6.4.2两个同方向不同频率振动的叠加拍 197
6.4.3振动的频谱 199
6.4.4相互垂直振动的叠加 200
习题6 202
思考题6 205
7机械波 207
7.1机械波的产生与传播 207
7.1.1机械波的产生条件 207
7.1.2机械波的传播特点 208
7.1.3波长、频率和波速 210
7.1.4波的几何描述 211
7.2简谐波 211
7.2.1一维平面简谐波的表达式 211
7.2.2行波表达式的意义 213
7.3简谐波的能量 215
7.3.1有平面简谐波传播介质中质元的能量 216
7.3.2能流和能流密度 217
7.3.3声强 声强级 218
7.4波的传播与叠加 219
7.4.1惠更斯原理 219
7.4.2波的干涉 220
7.4.3驻波 222
7.4.4简正模式 224
7.4.5半波损失 225
7.5多普勒效应 227
7.5.1波源静止，观察者运动 227
7.5.2波源运动，观察者静止 227
7.5.3波源和观察者都运动 228
习题7 229
思考题7 232
8平衡态 234
8.1平衡态 235
8.1.1平衡态 235
8.1.2热力学第零定律 236
8.1.3温标 237
8.1.4状态方程 240
8.1.5范德瓦耳斯方程 241
8.2热力学系统的微观模型 246
8.2.1物质的结构 246
8.2.2分子作用力模型 247
8.3速率分布函数与速度分布函数 249
8.3.1分子速率分布函数 249
8.3.2分子速度分布函数 251
8.4麦克斯韦速度分布律和速率分布律 254
8.4.1麦克斯韦速度分布律 254
8.4.2麦克斯韦速率分布律 256
8.4.3麦克斯韦速率分布律的实验验证 258
8.4.4分子自由程和碰撞频率 259
8.5玻耳兹曼能量分布 261
8.5.1玻耳兹曼能量分布 261
8.5.2重力场中的气体分子 262
8.5.3能量按自由度均分定理 263
8.5.4理想气体的内能 266
习题8 266
思考题8 268
9热力学基础 271
9.1热力学第一定律 271
9.1.1准静态过程 271
9.1.2功、内能和热量 272
9.1.3热力学第一定律 276
9.2热力学第一定律的应用 276
9.2.1等体过程 277
9.2.2等压过程 278
9.2.3等温过程 280
9.2.4绝热过程 280
9.2.5多方过程 282
9.2.6循环过程和热机的效率 285
9.3热力学第二定律 290
9.3.1热力学第二定律 290
9.3.2可逆过程和不可逆过程 292
9.3.3卡诺定理 294
9.4熵 297
9.4.1熵的定义 297
9.4.2熵的计算 299
9.4.3能量退化原理 301
9.4.4温熵图 303
9.5熵增加原理 304
9.5.1熵增加原理 304
9.2熵流和熵产生 306
9.5.3玻耳兹曼关系 307
习题9 310
思考题9 314
参考答案 318