第一篇 力学 3
第一章 质点运动学（Kinematics of Particles） 3
1-1 参照系 质点 3
一、参照系 坐标系 3
二、质点 3
1-2 位置矢量 位移 4
一、位置矢量 运动方程 4
二、位移 路程 5
1-3 速度 加速度 5
一、速度 速率 5
二、加速度 7
1-4 质点运动学的两类问题 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
1-5 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
1-6 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
2-1 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
2-2 几种常见的力 32
一、万有引力或重力 33
二、弹性力 34
三、摩擦力 35
四、黏滞力 35
2-3 牛顿定律的应用 35
2-4 惯性系与非惯性系 47
一、惯性系与非惯性系 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
3-1 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
3-2 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
3-3 质点的角动量 力矩 66
一、角动量 66
二、力矩 68
3-4 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
4-1 功 质点的动能定理 74
一、功 74
二、质点的动能定理 77
4-2 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
4-3 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
4-4 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
5-1 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
5-2 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
5-3 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、刚体定轴转动的动能定理 117
四、机械能守恒定律 118
5-4 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
5-5 进动 128
思考题5 129
练习题5 130
第六章 狭义相对论（Special Relativity） 133
6-1 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
6-2 迈克耳孙－莫雷实验 135
6-3 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
6-4 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
6-5 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
6-6 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 161
第七章 机械振动（Mechanical Vibration） 161
7-1 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
7-2 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
7-3 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
7-4 振动的分解 振动频谱 181
7-5 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
8-1 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
8-2 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
8-3 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
8-4 惠更斯原理 波的衍射 202
一、惠更斯原理 202
二、波的衍射 203
8-5 叠加原理波的干涉 203
一、波的叠加原理 203
二、波的干涉 204
8-6 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
8-7 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 221
第九章 气体动理论（Gas Kinetics） 221
9-1 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
9-2 理想气体的状态方程 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
9-3 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
9-4 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
9-5 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
9-6 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
10-1 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
10-2 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
10-3 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
10-4 等温过程和绝热过程 256
一、等温过程 256
二、绝热过程 257
10-5 循环过程 卡诺循环 258
一、循环过程 258
二、卡诺循环 263
10-6 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
10-7 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
10-8 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
10-9 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
10-10 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 一些基本物理常量 291