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第一章 时间、空间1

1.1 物体的运动1

1.2 时间及其量度2

1.2.1 时间2

1.2.2 时间的量度2

1.2.3 短的时间3

1.2.4 长的时间4

1.2.5 时间单位和标准5

1.3 空间及其量度6

1.3.1 大的长度测量6

1.3.2 小的长度测量8

1.3.3 长度单位9

1.4 时间、空间测量中的局限9

第二章 质点运动学11

2.1 参照系11

2.2 运动的描述12

2.2.1 表格法12

2.2.2 曲线法13

2.2.3 解析法13

2.3 位矢、速度和加速度14

2.3.1 运动方程、轨迹14

2.3.2 位移和速度15

2.3.3 加速度19

2.3.4 抛体运动21

2.3.5 圆周运动、内禀坐标24

2.4 平面极坐标中的速度、加速度表示28

2.4.1 平面极坐标28

2.4.2 位矢、速度、加速度的极坐标表示29

2.5 运动的相对性和伽里略变换32

2.5.1 相对运动32

2.5.2 伽里略变换34

第三章 牛顿质点动力学36

3.1 牛顿三定律36

3.2 动力学方程的含义38

3.2.1 动力学方程的含义38

3.2.2 方程的数值解40

3.2.3 数值分析方法的地位45

3.3 牛顿方程的对称性46

3.3.1 对称性46

3.3.2 牛顿方程的平移对称性47

3.3.3 牛顿方程的转动对称性48

3.3.4 矢量及其转动特性50

3.4 力及其特性51

3.4.1 质量的量度51

3.4.2 力及其特性52

3.4.3 几种具体的力53

3.5 单位制和量纲59

3.6 牛顿定律的应用61

3.7 加速参照系、惯性力65

3.7.1 平动加速参照系65

3.7.2 转动参照系70

3.7.3 例题73

第四章 万有引力82

4.1 开普勒三定律82

4.2 牛顿引力定律83

4.3 开文迪许引力实验88

4.4 引力的几何性89

4.5 引力是什么91

4.5.1 引力与电力的相似性92

4.5.2 引力在天体领域中的主导作用93

4.5.3 白矮星、中子星和黑洞93

4.5.4 爱因斯坦引力观念95

第五章 能量97

5.1 能量守恒97

5.1.1 能量守恒定律97

5.1.2 重力势能98

5.1.3 动能100

5.1.4 弹性势能和其它能量形式101

5.2 动能定理102

5.2.1 动能定理与能量守恒102

5.2.2 功105

5.2.3 动能定理的实际使用106

5.2.4 非惯性系中的动能定理107

5.2.5 功与功率的单位107

5.3 万有引力的功107

5.4 弹性力的功109

5.5 多质点引力系统的能量110

5.5.1 质点系的动能定理110

5.5.2 柯尼希定理111

5.5.3 多质点引力系统的能量112

5.6 保守力115

5.6.1 保守力115

5.6.2 势能和势能曲线116

5.7 非保守力、功能原理120

5.7.1 非保守力存在吗？120

5.7.2 功能原理121

5.8 势与场122

5.8.1 场强度与势函数122

5.8.2 势与场关系式123

第六章 动量125

6.1 牛顿第三定律与动量守恒125

6.2 质点系动力学方程126

6.2.1 动力学方程126

6.2.2 质心运动定理127

6.2.3 质心位置及其求法128

6.3 再论动量守恒131

6.4 动量定理、冲量135

6.5 动量与能量137

6.6 变质量物体的运动139

6.7 碰撞142

6.7.1 正碰撞143

6.7.2 质心系中的正碰撞146

6.7.3 弹性斜碰撞147

第七章 振动151

7.1 简谐振动151

7.1.1 谐振子151

7.1.2 简谐运动和圆周运动——旋转矢量法154

7.1.3 谐振子能量157

7.2 无阻尼受迫振子157

7.3 有阻尼受迫振子160

7.3.1 稳态响应160

7.3.2 ρ2—ω曲线宽度161

7.3.3 品质因数162

7.3.4 共振现象实例163

7.4 能量损耗、贮能和Q值166

7.5 阻尼自由振动168

7.6 简谐振动的迭加172

7.6.1 同方向、同频率简谐振动的合成172

7.6.2 同方向、不同频率简谐振动的合成、拍173

7.6.3 互相垂直的简谐振动的合成174

第八章 波动176

8.1 基本概念176

8.1.1 机械波的形成176

8.1.2 描述波动的几个物理量177

8.1.3 波的几何描述177

8.2 平面简谐波的运动方程178

8.3 波动方程181

8.3.1 声波的波动方程181

8.3.2 波动方程的几个性质185

8.3.3 声速186

8.4 波动的能量和能流187

8.4.1 波动的能量187

8.4.2 能量密度和能流密度189

8.5 两列波的迭加189

8.5.1 波在空间上的干涉（干涉）189

8.5.2 波在时间上的干涉（拍）191

8.5.3 群速度191

8.6 驻波和波模194

8.6.1 从波的反射看驻波、波模194

8.6.2 约束波196

8.6.3 有限自由度的波模200

8.7 多普勒效应202

8.8 非线性响应204

8.8.1 整流、谐波205

8.8.2 调制、和频、差频205

第九章 角动量207

9.1 二维平面转动207

9.1.1 力矩207

9.1.2 角动量和角动量定理209

9.2 三维空间转动210

9.2.1 力矩是一个三维矢量210

9.2.2 转动方程的矢量表示212

9.3 质点系角动量定理和角动量守恒定律214

9.3.1 惯性系中的角动量定理、角动量守恒定律214

9.3.2 质心系中的角动量定理215

9.4 有心力216

9.4.1 有心力场中的基本方程216

9.4.2 有效势能218

9.5 偏心率矢量223

9.5.1 偏心率矢量守恒223

9.5.2 引力场中的轨道方程225

9.5.3 能量与半长轴的关系227

9.5.4 开普勒第三定律227

9.5.5 例题228

第十章 刚体232

10.1 概述232

10.1.1 刚体的自由度232

10.1.2 刚体运动的类型233

10.2 刚体的定轴转动235

10.2.1 定轴转动运动学235

10.2.2 定轴转动动力学237

10.3 刚体的平面平行运动245

10.3.1 动力学方程245

10.3.2 动能定理245

10.3.3 滚动246

10.3.4 例题249

10.4 回转仪255

10.4.1 回转仪的进动255

10.4.2 回转仪的章动258

10.4.3 角动量和角速度的关系259

第十一章 物体的弹性262

11.1 基本原理263

11.1.1 杨氏模量263

11.1.2 泊松比264

11.1.3 迭加原理264

11.2 容变和剪切265

11.2.1 容变265

11.2.2 剪切267

11.3 圆棒的扭转、切变波270

11.3.1 圆棒的扭转270

11.3.2 切变波及其波速272

11.4 梁的挠曲275

11.5 压杆的弯折280

第十二章 流体力学基础283

12.1 干水的流动283

12.1.1 流体静力学283

12.1.2 动力学方程286

12.1.3 动力学方程的几种常用形式289

12.1.4 定常流动——伯努利定理293

12.1.5 应用实例295

12.2 粘滞流体的流动297

12.2.1 流体的粘滞性297

12.2.2 粘滞系数的测定299

12.2.3 粘滞性不可压缩的流体方程300

12.2.4 雷诺数、马赫数301

12.2.5 实例304

第十三章 狭义相对论基础307

13.1 相对性原理308

13.1.1 对伽里略相对性原理的挑战308

13.1.2 洛仑茨变换的意外成功309

13.1.3 狭义相对论的基本原理310

13.2 迈克尔逊-莫雷实验311

13.3 相对论时空观313

13.3.1 时间膨胀314

13.3.2 洛仑茨收缩316

13.3.3 同时的相对性317

13.4 速度合成律319

13.5 质量的相对论效应323

13.5.1 相对论性质量323

13.5.2 相对论力学325

13.5.3 质能公式326

13.6 空间、时间关系329

13.6.1 四维矢量329

13.6.2 时空间隔332

13.6.3 类空间隔、类时间隔333

13.6.4 四维动量矢量334