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绪论1

一、什么是力学1

二、参考系与坐标系2

三、时间、空间的计量和数量级3

小结4

第1章 质点运动学6

1.1 描述质点运动的概念6

1.2 直线运动8

一、直线运动8

二、直线运动学方程的求解9

1.3 平面运动11

一、运动的叠加原理11

二、平面直角坐标系11

三、平面极坐标12

1.4 自然坐标14

1.5 相对运动问题16

一、相对运动关系16

二、伽利略变换17

小结18

思考题19

习题21

第2章 牛顿运动定律25

2.1 牛顿运动定律25

一、牛顿第一运动定律25

二、牛顿第二运动定律26

三、牛顿第三运动定律28

二、国际单位制（SI）29

2.2 力学单位制与量纲29

一、基本量与导出量29

三、量纲30

2.3 力学中常见的几种为31

一、弹性力31

二、摩擦力32

三、万有引力与重力34

2.4 牛顿定律应用举例37

2.5 伽利略相对性原理与非惯性系42

一、伽利略相对性原理42

二、牛顿定律对伽利略变换的不变性44

三、非惯性参考系44

2.6 牛顿运动定律的适用范围51

小结53

思考题54

习题56

阅读材料 牛顿和万有引力定律的发展59

第3章 动量定理和动量守恒定律62

3.1 质点和质点组动量定理62

一、质点的动量定理62

二、质点组的动量定理和质心运动定理63

三、动量守恒和动量守恒定律67

3.2 变质量问题69

小结71

思考题72

习题73

阅读材料 潮汐76

4.1 功的概念80

第4章 动能定理和机构能守恒定律80

4.2 保守力与势能84

一、保守力作功与路径无关，还等于势能的减少84

二、保守力沿闭合路径一周作功为零86

三、势能曲线87

四、保守系具有时间反演不变性89

4.3 动能定理90

一、质点的动能定理90

二、质点组的动能公式——柯尼希定理91

三、质点组的功能定理和机械能定理92

4.4 机构能守恒及能量守恒定律95

一、球的对心碰撞97

4.5 两体碰撞97

二、碰撞的作用100

小结104

思考题105

习题106

第5章 解动量定理和角动量守恒定律113

5.1 矢量的矩113

一、矢量对点的矩113

二、矢量对轴的矩114

5.2 角动量定理和角动量守恒定律115

一、质点的争动量定理115

二、质点组的角动量定理117

三、角动量公式和质心系角动量定理119

四、角动量守恒定律120

5.3 对称性与守恒定律121

一、势能对时间平移变换的不变性导致机械能量守恒定律122

二、势能对空间平移变换的不变性导致动量守恒定律122

三、势能对空间旋转变换的不变性导致角动量守恒定律123

小结123

思考题124

习题126

第6章 刚体力学128

6.1 刚体运动学128

一、刚体的平动129

二、刚体的转动和定轴转动129

三、刚体的平面运动132

6.2 刚体上力系的化简134

二、力的等效平移135

一、作用于刚体上的力是可滑移矢量135

三、力系的化简136

6.3 刚体定轴转动的动力学方程139

一、定轴转动中刚体的角动量139

二、刚体定轴转动的角动量定理139

三、刚体对轴的转动惯量的性质和求法140

四、刚体定轴转动中的动量定理143

五、定轴转动中的动能定理145

6.4 刚体平面运动的动力学方程148

一、刚体平面运动的基本动力学方程148

二、刚体平面运动中的角动量和动能150

三、对瞬时转动轴的转动定理153

6.5 刚体平衡方程156

6.6 滚动磨擦159

6.7 回转仪160

小结162

思考题164

习题167

第7章 固体的弹性173

7.1 弹性体的应力和应变174

一、应力和应变的分类174

二、胡克定律和弹性势能密度176

7.2 梁的弯曲和柱的扭转179

一、直梁的承重弯曲179

二、圆柱体的扭转180

小结182

习题183

思考题183

第8章 流体力学185

8.1 流体静力学185

一、静流体中的压强185

二、重力场中静流体内的压强分布186

8.2 流体的流动190

一、迹线、流线、流管和定常流动190

二、流量和不可压缩流体的连续性原理191

8.3 理想流体的伯努利方程192

8.4 流体定常流动的反作用力196

8.5 粘滞流体的流动198

一、粘滞定律198

二、泊肃叶公式199

三、不可压缩流体定常流动的功能关系201

四、层流、湍流和雷诺数202

8.6 物体在粘滞流体中运动时所受的力204

一、曳引力204

二、流体的升力206

小结208

思考题209

习题213

第9章 机械振215

9.1 简谐振动215

一、简谐振动的运动学特征216

二、简谐振动的动力学判据（定义）217

三、简谐振动的能量特征221

一、同频率简谐振动的合成223

9.2 振动的合成与分解223

二、不同频率简谐振动的合成224

三、振动的分解227

9.3 阻尼振动和受迫振动228

一、阻尼振动228

二、受迫振动230

9.4 自激振动和参数振动234

一、自激振动234

二、参数振动238

小结239

思考题241

习题242

阅读材料机械振动与混沌245

一、弹性和非弹性波255

10.1 波的一般概念255

第10章 机械波255

二、行波的描述257

三、惠更斯定理259

10.2 平面简谐波260

一、平面简谐波的波函数260

二、波的能量262

三、平面行波的分解265

10.3 波动方程和波速265

一、波动方程265

二、色散与群速269

10.4 波的叠加原理 干涉272

一、波的叠加原理272

二、波的干涉273

10.5 驻波274

一、驻波的特征274

二、驻波的实现276

10.6 声波279

一、声源与驻波280

二、描述声波的有关物理量281

三、与听觉有关的量284

10.7 多普勒效应287

一、静止波源288

二、运动波源288

三、马赫锥和击波289

小结291

思考题294

习题296

第11章 相对论初步299

11.1 空间和时间的相对性299

一、电磁规律与绝对时空观的冲突299

二、爱因斯坦的假设301

三、“同时”概念的定义301

四、长度的相对性：洛伦兹收缩——静长最长302

五、时间间隔的相对性：时间膨胀——原时间隔最短303

六、光的多普勒效应306

11.2 洛伦兹变换309

一、洛伦兹变换309

二、间隔的相对性与绝对性311

三、速度变换312

11.3 狭义相对论的动力学313

一、质量与速度的关系314

二、质量与能量的关系316

三、动量和能量的变换319

四、力和功率的变换320

11.4 广义相对论介绍322

一、狭义相对性原理尚未完全满足322

二、广义相对论的基本原理323

三、弯曲的时空327

四、实验验证与预言328

小结329

思考题331

习题333

附录 矢量运算336

习题答案341