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第1章 质点运动学1

1.1时间和空间1

1.1.1时间单位与基准2

1.1.2长度的单位与基准3

1.2质点和参考系4

1.2.1质点4

1.2.2参考系4

1.3描述质点运动的物理量5

1.3.1位置矢量和轨道方程（也称运动方程）5

1.3.2位移和路程6

1.3.3速度与速率7

1.3.4加速度9

1.4描述质点运动的坐标系10

1.4.1直角坐标系10

1.4.2平面极坐标系16

1.4.3自然坐标系19

1.5运动学的反问题22

1.6相对运动和伽利略变换24

1.6.1伽利略坐标变换25

1.6.2伽利略变换蕴含了牛顿的绝对时空观26

1.6.3伽利略速度变换27

1.6.4质点的加速度对伽利略变换为不变量29

习题29

第2章 质点动力学33

2.1牛顿运动定律33

2.1.1牛顿第一定律33

2.1.2牛顿第二定律36

2.1.3牛顿第三定律（作用与反作用律）39

2.1.4牛顿定律的意义和局限性39

2.2基本相互作用和日常生活中常见的力40

2.2.1四种基本相互作用40

2.2.2日常生活中常见的力41

2.3动力学问题的求解43

2.4非惯性系和惯性力52

2.4.1加速平动参考系中的惯性力53

2.4.2在匀速转动参考系中静止小球所受的惯性力——惯性离心力55

2.4.3在匀速转动的参考系中做匀速直线运动的小球所受的惯性力——科里奥利力56

2.4.4潮汐现象的解释58

习题63

第3章 动量守恒定律69

3.1动量定理与动量守恒定律69

3.1.1力的时间积累效应和质点的动量定理69

3.1.2质点系动量定理70

3.1.3动量守恒定律73

3.2变质量物体的运动75

3.2.1变质量体系75

3.2.2运动方程75

3.2.3运载火箭的运动77

习题79

第4章 机械能守恒定律82

4.1寻找运动的不变量82

4.2力的空间积累效应和质点动能定理84

4.2.1力的空间积累效应和质点动能定理84

4.2.2功和功率85

4.2.3质点系动能定理86

4.3势能88

4.3.1有心力及其做功特点88

4.3.2势能90

4.3.3势能曲线92

4.4功能原理和机械能守恒定律94

4.5碰撞96

4.5.1碰撞的一般概念 两体碰撞96

4.5.2一维弹性碰撞97

4.5.3一维非弹性碰撞及其能量损失98

4.5.4二维弹性碰撞的守恒方程与共面性质101

习题103

第5章 角动量守恒定律107

5.1力矩与角动量107

5.1.1力矩107

5.1.2角动量108

5.2质点角动量定理与角动量守恒109

5.2.1质点角动量定理109

5.2.2质点角动量守恒定律109

5.3质点系角动量守恒定律113

5.3.1质点系角动量定理113

5.3.2质点系角动量守恒定律114

5.4质点在有心力场中的运动115

5.4.1有心力115

5.4.2有心力场中质点运动的一般特征116

5.4.3有效势能和轨道特征117

5.5开普勒定律122

5.5.1行星运动的开普勒定律122

5.5.2由开普勒定律导出万有引力定律124

5.6对称性与守恒定律126

5.6.1什么是对称性126

5.6.2物理定律的对称性127

5.6.3对称性与守恒定律128

习题129

第6章 质心力学定理132

6.1概述132

6.2质心运动定理132

6.2.1质心概念的引入132

6.2.2质心动量变化定理136

6.2.3质心参考系137

6.3质心动能定理139

6.3.1质心动能定理139

6.3.2两体相对质心的动能公式140

6.3.3导出碰撞动能亏损公式141

6.3.4重力势能和质心势能142

6.3.5一般质心系中的功能原理与机械能守恒定律142

6.4质心角动量定理144

6.4.1质点系总角动量等于质心角动量与相对质心角动量之和144

6.4.2质心角动量变化定理145

6.4.3质心系的角动量变化定理145

6.4.4体系的角动量与质心的角动量146

习题147

第7章 刚体力学149

7.1刚体的一般概念149

7.1.1刚体149

7.1.2对刚体的研究方法149

7.1.3刚体的自由度149

7.1.4刚体运动的分类150

7.2刚体的定轴转动151

7.2.1定轴转动的描述151

7.2.2角量与线量的关系152

7.2.3刚体定轴转动定律153

7.3转动惯量的计算156

7.3.1转动惯量的计算156

7.3.2转动惯量的平行轴定理158

7.3.3转动惯量的垂直轴定理159

7.4定轴转动刚体的动能定理160

7.4.1力矩的功160

7.4.2刚体的转动动能161

7.4.3动能定理161

7.4.4刚体的重力势能161

7.4.5定轴转动刚体的角动量守恒162

7.5刚体的平面平行运动163

7.5.1平面平行运动的若干重要性质163

7.5.2平面运动的运动方程164

7.5.3纯滚动的运动学判据165

7.5.4平面平行运动刚体的功能原理165

7.5.5一组刚体力学的例题166

7.6陀螺的进动174

7.6.1不受外力矩作用的陀螺174

7.6.2陀螺的进动175

7.6.3章动177

7.6.4回转效应的应用177

习题177

第8章 流体力学183

8.1流体的宏观物理性质183

8.1.1易流动性183

8.1.2黏性183

8.1.3压缩性184

8.2流体静力学184

8.2.1静止流体的压强184

8.2.2重力场中静止流体内各点的压强186

8.2.3压强的单位188

8.3浮力、浮心和定倾中心189

8.3.1浮力189

8.3.2浮心和定倾中心189

8.4流体的定常流动191

8.4.1描述流体运动的两种方法191

8.4.2流线和流管192

8.5伯努利方程及其应用194

8.5.1理想流体195

8.5.2伯努利方程195

8.5.3伯努利方程的应用196

8.6黏性流体的运动201

8.6.1黏滞定律202

8.6.2黏性流体的运动规律202

8.6.3圆管内定常层流、泊肃叶公式203

8.6.4层流与湍流、雷诺数205

8.6.5斯托克斯黏性公式205

习题206

第9章 机械振动209

9.1简谐振动209

9.1.1简谐振动的物理机制209

9.1.2简谐振动的动力学方程211

9.1.3简谐振动的特征量212

9.1.4简谐振子的能量213

9.1.5简谐振动的表示法214

9.2振动的合成与分解217

9.2.1同方向、同频率、有恒定位相差的两个简谐振动的合成217

9.2.2同方向不同频率的两个简谐振动的合成218

9.2.3方向垂直、频率相同的两个简谐振动的合成（二维振动）219

9.2.4方向垂直、频率不同的两个简谐振动的合成220

9.2.5振动的分解、谐波分析（傅里叶分析）220

9.3阻尼振动221

9.3.1阻尼振动的动力学方程及其解222

9.3.2阻尼振子的能量223

9.3.3品质因素224

9.4受迫振动与共振224

9.4.1动力学方程及其解225

9.4.2受迫振动的振幅、相位与强迫力频率的关系226

9.4.3共振曲线的锐度228

9.4.4系统放大倍数，Q的第三种物理意义229

习题230

第10章 机械波233

10.1机械波的一般概念233

10.1.1机械波产生的条件233

10.1.2机械波的产生与传播233

10.1.3球面波和平面波236

10.2简谐波的运动学方程236

10.3波的动力学方程和波的传播速度240

10.3.1弹性棒中纵波的波动方程和波速240

10.3.2横波的传播速度241

10.4波的能量和强度242

10.4.1波的能量242

10.4.2波的能量密度244

10.4.3波的能流密度244

10.4.4声强级244

10.5波在空间中的传播245

10.5.1惠更斯原理245

10.5.2波的反射定律246

10.5.3波的折射定律246

10.5.4波的衍射247

10.6波的叠加248

10.6.1波的干涉248

10.6.2驻波249

10.7介质色散和波包群速度250

10.7.1介质色散250

10.7.2波包群速度251

10.8多普勒效应253

10.8.1波源静止，观察者运动254

10.8.2波源运动，观察者静止254

10.8.3波源和观察者都运动255

习题256

第11章 狭义相对论260

11.1狭义相对论诞生的背景和条件260

11.1.1伽利略变换和力学相对性原理260

11.1.2麦克斯韦电磁场理论和伽利略变换的矛盾260

11.2爱因斯坦狭义相对论的基本原理262

11.2.1狭义相对论的基本原理262

11.2.2相对论的时空变换关系——洛伦兹变换263

11.3狭义相对论时空观266

11.3.1运动的时钟变慢了267

11.3.2运动的直尺缩短了269

11.3.3同时的相对性270

11.3.4时序与因果关系270

11.3.5时空间隔的绝对性271

11.4相对论的速度合成律272

11.5狭义相对论动力学274

11.5.1质速关系275

11.5.2相对论动量和力276

11.5.3质能关系277

11.5.4相对论能量——动量关系280

11.5.5静质量为零的粒子280

11.6广义相对论简介281

11.6.1等效原理281

11.6.2广义相对性原理283

11.6.3光线在引力场中的弯曲283

11.6.4引力时间延缓、引力红移284

11.6.5引力的长度收缩、水星的进动285

习题286

习题答案290

参考书目302