绪论 1
第1章 质点运动学 7
1.1 描述质点运动的几个基本概念 7
1.1.1 参考系 7
1.1.2 坐标系 7
1.1.3 时间 时刻（瞬时）和时间间隔 8
1.1.4 质点 8
1.1.5 惯性系和非惯性系 9
1.2 一维直线运动 9
1.2.1 位置矢量和质点运动方程 9
1.2.2 位移矢量 9
1.2.3 路程 10
1.2.4 平均速度和瞬时速度 平均速率和瞬时速率 10
1.2.5 平均加速度和瞬时加速度 11
1.3 曲线运动 15
1.3.1 运动的独立性 运动叠加原理 15
1.3.2 二维平面运动的直角坐标描述 15
1.3.3 三维曲线运动的直角坐标描述 21
1.4 质点圆周运动的自然坐标描述 22
1.4.1 自然坐标系 22
1.4.2 自然坐标系中质点圆周运动的描述 22
1.5 质点圆周运动的角量描述 24
1.5.1 角位置 24
1.5.2 角位移 25
1.5.3 角速度 25
1.5.4 角加速度 25
1.5.5 角量与线量的关系 25
1.6 相对运动 27
第1章 习题 28
第2章 力与运动 34
2.1 力与加速度——牛顿三大运动定律 34
2.1.1 牛顿第一定律与惯性参考系 34
2.1.2 牛顿第二定律 35
2.1.3 牛顿第三定律 37
2.2 牛顿定律的应用 38
2.3 流体曳力与收尾速率 41
2.4 非惯性系中的牛顿定律 43
第2章 习题 45
第3章 能量和功 机械能守恒定律 51
3.1 质点的动能 功 质点动能定理 51
3.1.1 质点的动能 51
3.1.2 功 52
3.1.3 质点的动能定理 54
3.2 质点系的动能和动能定理 55
3.2.1 质点系的动能 55
3.2.2 质点系动能定理 55
3.2.3 一对内力的功 56
3.3 保守力的功 势能 57
3.4 机械能 机械能守恒定律 60
3.4.1 机械能守恒定律 60
3.4.2 势能与保守力的微分关系 61
3.4.3 势能曲线 61
3.5 功能原理 能量守恒定律 63
3.5.1 功能原理 63
3.5.2 能量守恒和转化定律 63
第3章 习题 64
第4章 动量 动量守恒定律 70
4.1 质点的动量 动量定理 70
4.1.1 质点的动量 70
4.1.2 质点的冲量和动量定理 70
4.2 质点系和质心 质心运动定理 72
4.2.1 质点系的动量 72
4.2.2 质心 73
4.2.3 质心运动定理 74
4.2.4 质心速度与加速度 75
4.2.5 质心参考系 76
4.3 质点系动量定理 动量守恒定律 76
4.3.1 质点系动量定理 76
4.3.2 动量守恒定律 76
4.4 火箭飞行原理 79
4.4.1 火箭不受任何外力作用 80
4.4.2 火箭受到外力作用 81
4.4.3 多级火箭 81
4.5 碰撞 81
4.5.1 一维完全非弹性碰撞 82
4.5.2 一维完全弹性碰撞 82
4.5.3 二维弹性碰撞 85
第4章 习题 85
第5章 刚体转动动力学 91
5.1 刚体的运动 91
5.2 刚体定轴转动动能与转动惯量 92
5.2.1 刚体质点系的动能 92
5.2.2 刚体的定轴转动动能 93
5.2.3 刚体的定轴转动惯量 93
5.2.4 转动惯量的计算 94
5.3 力矩 刚体定轴转动定律 96
5.3.1 刚体对固定点的力矩 96
5.3.2 刚体对固定轴的力矩 97
5.3.3 刚体定轴转动定律 98
5.3.4 刚体定轴转动定律的应用 99
5.4 定轴转动刚体的功和能 101
5.4.1 力矩的功 101
5.4.2 定轴转动刚体的动能 101
5.4.3 定轴转动刚体的势能 102
第5章 习题 104
第6章 角动量 角动量守恒定律 111
6.1 质点的角动量与角动量守恒定律 111
6.1.1 质点的角动量 111
6.1.2 质点的角动量定理 112
6.1.3 质点的角动量守恒定律 112
6.2 质点系的角动量与角动量守恒定律 114
6.2.1 质点系的角动量 114
6.2.2 质点系的角动量定理 115
6.2.3 质点系的角动量守恒定律 115
6.3 定轴转动刚体的角动量与角动量守恒定律 116
6.3.1 定轴转动刚体对轴的角动量 116
6.3.2 定轴转动刚体的角动量定理 116
6.3.3 定轴转动刚体的角动量守恒定律 117
6.4 刚体的旋进运动（进动） 120
6.5 对称性与守恒定律 121
6.5.1 对称性概念 121
6.5.2 常见的对称操作 122
6.5.3 物理学中的对称性 123
6.5.4 对称 守恒与作用量 123
6.5.5 守恒定律与时空对称性 125
第6章 习题 127
第7章 机械振动 134
7.1 简谐振动 134
7.1.1 简谐振动的判据 134
7.1.2 弹簧振子简谐振动的位移、速度和加速度 136
7.1.3 描述简谐振动的特征量 137
7.2 简谐振动与圆周运动 138
7.3 简谐振动系统的机械能 140
7.4 其他简谐振动系统 141
7.4.1 单摆的摆动 141
7.4.2 物理摆的摆动 142
7.4.3 角谐振子 143
7.5 振动的合成 频谱分析 143
7.5.1 同方向同频率的两个简谐振动的合成 144
7.5.2 同方向同频率的n个简谐振动的合成 145
7.5.3 同方向不同频率的两个简谐振动的合成——拍 146
7.5.4 相互垂直的两个简谐振动的合成 147
7.5.5 频谱分析 149
7.6 阻尼振动 受迫振动和共振 151
7.6.1 阻尼振动 151
7.6.2 受迫振动和共振 152
7.7 非线性振动与混沌现象 154
7.7.1 非线性振动 154
7.7.2 单摆的非线性摆动与混沌现象 155
第7章 习题 158
第8章 机械波 164
8.1 波动的基本概念 164
8.1.1 波动的分类 164
8.1.2 描述波的特征量 166
8.1.3 波形曲线 167
8.1.4 波函数 168
8.2 平面简谐行波 168
8.2.1 平面行波模型 168
8.2.2 平面简谐行波的波函数 169
8.2.3 波函数的物理意义 170
8.2.4 平面简谐行波的能量 173
8.2.5 能量密度和能流密度 174
8.2.6 平面简谐行波的运动微分方程 175
8.3 多普勒效应 176
8.3.1 机械波的多普勒效应 176
8.3.2 冲击波 178
8.4 波的干涉 179
8.4.1 波的叠加原理 179
8.4.2 波的干涉 179
8.4.3 驻波 半波损失 183
第8章 习题 188
第9章 理想气体系统及其统计分布规律 194
9.1 温度和温标 194
9.1.1 温度和温度计 194
9.1.2 热力学第零定律 195
9.1.3 温标 195
9.2 理想气体系统与理想气体温标 196
9.2.1 分子力与分子运动 196
9.2.2 理想气体 197
9.2.3 理想气体状态方程与理想气体温标 198
9.2.4 理想气体的微观模型 199
9.3 统计方法基础 199
9.3.1 统计规律 199
9.3.2 统计规律的数学表述——概率 200
9.4 理想气体系统的压强和温度 202
9.4.1 理想气体系统的压强 202
9.4.2 理想气体系统的温度和分子平均平动动能 203
9.5 能量均分定理 理想气体热力学能 203
9.5.1 分子的自由度 204
9.5.2 能量均分定理 204
9.5.3 理想气体的热力学能（内能） 204
9.6 理想气体分子的麦克斯韦速率分布律 205
9.6.1 麦克斯韦速率分布定律 205
9.6.2 三种特征速率 206
9.6.3 气体分子的逃逸问题 208
9.6.4 玻尔兹曼密度分布律 209
9.7 分子平均自由程和碰撞频率 209
9.7.1 平均自由程 210
9.7.2 分子平均碰撞频率 210
第9章 习题 211
第10章 热力学第一定律 卡诺循环 216
10.1 热力学状态 热力学过程 216
10.1.1 系统状态量与准静态过程 216
10.1.2 热量和热功当量 217
10.1.3 热容量和潜热 217
10.2 内能 做功与热传递 218
10.2.1 内能与内能增量 219
10.2.2 做功 219
10.2.3 热传递 220
10.3 热力学第一定律及其应用 221
10.3.1 热力学第一定律的数学表述 221
10.3.2 热力学第一定律的对理想气体系统的应用 221
10.4 热力学循环 卡诺循环 226
10.4.1 热力学循环 226
10.4.2 热力学循环的效率 227
10.4.3 卡诺循环 229
第10章 习题 230
第11章 热力学第二定律 熵 236
11.1 可逆与不可逆过程 236
11.1.1 热力学过程的方向性 236
11.1.2 可逆与不可逆过程 237
11.2 热力学第二定律 239
11.2.1 热力学第二定律的表述 239
11.2.2 卡诺定理 240
11.3 熵 熵增加原理 241
11.3.1 克劳修斯熵与熵变 241
11.3.2 熵增加原理 242
11.3.3 熵变的计算 243
11.3.4 熵增加原理与热力学第二定律 244
11.4 熵和热力学第二定律的微观统计意义 245
11.4.1 宏观状态与微观状态 245
11.4.2 热力学概率 等概率原理 246
11.4.3 玻尔兹曼熵公式 热力学第二定律的微观统计意义 247
11.4.4 熵与能源 248
11.4.5 熵与信息 248
第11章 习题 250
习题参考答案 253