力學

根據《高等學校物理學本科指導性專業規範》以及《高等學校物理學專業類本科國家標準》的要求，參考國內外多部優秀教材，在第二版的基礎上經反覆修改而完成的。本書可通過二維碼，或書後給出的網址獲得相關授課錄像、演示動畫、實物演示錄像、電子教案等多種資源，並配有《力學習題解答》輔助參考書。

知識體系的邏輯性、歷史性、實用性的有機結合是編寫本教材的主線。全書由緒論和第一至第四篇組成。緒論部分介紹了物理學基本知識研究領域與課程體系分類以及物理學發展簡史。第一篇和第二篇分別介紹了質點的基本運動規律和運動定理（原理）與守恆定律，是全書的理論基礎。以前兩編為基礎，第三篇介紹了兩種特殊質點組（剛體、流體）的運動和兩種較為普遍的運動形式（振動、波動）等典型力學問題的處理方法。。第四篇簡介了現代時空結構的基本知識（狹義相對論、廣義相對論和宇宙學與天體物理）。

本書可作為普通高等學校與師範類院校物理類專業的教材，亦可作其它專業讀者的輔助參考書。

緒 論

一、物理學的研究內容、研究方法以及在自然科學中的地位

二、物理學的邏輯與歷史

三、力學在物理學中的地位和作用

四、力學的知識體系

五、如何學力學的建議

第一篇 質點基本運動規律

第一章 質點運動學

§1.1位置矢量、速度、加速度及其相互關係

1.1.1 質點、參考系、坐標系

1.1.2 位置矢量、位移、速度、加速度及其相互關係

§1.2 位置矢量、速度、加速度相互關係的坐標表示

1.2.1 直角坐標系下的表示

1.2.2 平面極坐標系下的表示

1.2.3 本徵坐標系下的表示

§1.3 相對運動

1.3.1 速度和加速度在平動與靜止參考系之間的變換

1.3.2 速度和加速度在勻角速轉動與靜止參考系間的變換

本章知識單元和知識點小結

習題

第二章 慣性系下質點動力學

§2.1 牛頓三定律

2.1.1 牛頓第一定律

2.1.2 牛頓第二定律

2.1.3 牛頓第三定律

§2.2 萬有引力定律

2.2.1 開普勒三定律

2.2.2 萬有引力定律的建立過程

§2.3 自然界中的基本力及力學中常見的力

2.3.1 自然界中的基本力

2.3.2 力學中常見的力

§2.4 量綱

2.4.1基本量與導出量

2.4.2 量綱

2.4.3 量綱的意義

2.4.4 時間、長度和質量的計量

本章知識單元和知識點小結

習題

第三章 非慣性系下質點動力學

§3.1 相對性原理

§3.2 非慣性系下質點動力學

3.2.1 加速平動非慣性系中的慣性力

3.2.2 勻角速轉動非慣性系中的慣性力

§3.3 地球表面慣性力現象分析

§3.4 慣性力的物理本質

3.4.1 慣性質量與引力質量

3.4.2 引力場

3.4.3 等效原理

本章知識單元和知識點小結

習題

第二篇 運動定理（原理）與守恆定律

第四章 動量定理與動量守恆定律

§4.1 質點組的質心運動

4.1.1 質點組的質心與質心運動定律

4.1.2 質心的特點與求法

4.1.3 質心坐標系

§4.2 質點組動量定理與守恆定律

4.2.1 質點的動量定理

4.2.2 質點組動量定理

4.2.3 質心動量定理

4.2.4 質點組動量守恆

4.2.5 質心繫下質點組總動量

§4.3 變質量系統

4.3.1 變質量系統動力學方程

4.3.2 變質量系統動力學方程應用舉例

本章知識單元和知識點小結

習題

第五章 功能原理與守恆定律

§5.1質點組動能定理

5.1.1 質點動能定理

5.1.2 力的功、功率

5.1.3 質點組動能定理

§5.2質點組動能定理中的內力功分析

5.2.1 一對內力功的特點

5.2.2 保守內力與非保守內力

5.2.3 質點組的勢能

§5.3 質點組功能原理與守恆定律

5.3.1 質點組功能原理

5.3.2 質點組機械能守恆定律

5.3.3 靜系與質心繫下質點組動能關係

5.3.4 質心繫下質點組的功能原理

5.3.5 能量守恆定律

§5.4 碰撞

5.4.1 碰撞特點

5.4.2 一維碰撞過程與分類

5.4.3 碰撞定律

5.4.4 二維碰撞

閱讀資料A 關於動量和能量的歷史討論

本章知識單元和知識點小結

習題

第六章 角動量定理與守恆定律

§6.1 質點角動量定理

6.1.1 質點的角動量定理

6.1.2 力的力矩

6.1.3 質點的角動量

6.1.4 質點角動量守恆

§6.2 質點組角動量定理與守恆定律

6.2.1 質點組角動量定理

6.2.2 質點組角動量守恆定律

6.2.3 靜系與質心繫下質點組角動量關係

6.2.4 質心繫中質點組的角動量定理

§6.3有心力場問題

6.3.1 三種宇宙速度

6.3.2 有效勢能與軌道特徵

6.3.3 兩體化單體問題

§6.4 守恆律與對稱性

6.4.1 對稱性

6.4.2 因果關係與對稱原理

6.4.3 守恆律與對稱性

本章知識單元和知識點小結

習題

第三篇 兩種特殊質點組的運動與兩種較為普遍的運動形式

第七章 剛 體

§7.1剛體定軸轉動運動學

7.1.1 描述剛體定軸轉動的轉動參量

7.1.2 轉動參量的矢量性分析

7.1.3 轉動參量與線量的關係

§7.2 剛體定軸轉動動力學

7.2.1 剛體定軸轉動的勢能、動能、角動量、外力功

7.2.2 轉動慣量

7.2.3 剛體定軸轉動的轉動定律

7.2.4 剛體定軸轉動的角動量定理與角動量守恆定律

7.2.5 剛體定軸轉動的動能定理

§7.3 剛體平面平行運動的處理方法

7.3.1 作用在剛體上的力系及其簡化

7.3.2 剛體平面平行運動的處理方法

§7.4 以質心為基點處理剛體的平面平行運動

7.4.1 平面平行運動的動能及角動量的表達式

7.4.2 描述剛體的平動和轉動的方程

7.4.3 剛體平面平行運動舉例

§7.5 剛體平面平行運動中的瞬時轉軸

7.5.1 剛體的瞬時轉軸

7.5.2剛體繞瞬時轉軸的動能定理

7.5.3剛體繞瞬時轉軸的轉動定律

§7.6 剛體的平衡

§7.7 對稱剛體的定點運動現象

7.7.1 對稱剛體的慣量主軸

7.7.2 剛體不受外力矩作用時的運動現象

7.7.3 剛體受外力矩作用時的進動現象

7.7.4 剛體受外力矩作用時的章動現象

7.7.5 剛體定點純滾動時的進動現象

本章知識單元和知識點小結

習題

第八章 流 體

§8.1流體靜力學

8.1.1 靜流體內任意一點壓強

8.1.2 靜流體內不同點壓強的關係

8.1.3 浮力定律（阿基米德原理）

8.1.4 帕斯卡定律

§8.2 理想流體的定常流動

8.2.1 動流體的描述

8.2.2 動流體內任意一點的壓強

8.2.3 連續性方程

8.2.4 伯努利方程

8.2.5 流體的動量與角動量

§8.3 伯努利方程的應用

8.3.1 小孔流速測量

8.3.2 管道中液體流速測量－汾丘里流量計

8.3.3非管道中流體流速測量—皮託管

8.3.4 虹吸現象

8.3.5 機翼的升力，馬格納斯效應

§8.4 黏性流體的流動

8.4.1 黏性流體的黏性定律

8.4.2 黏性流體在水平圓管內的流動－泊肅葉公式

8.4.3 黏性流體伯努利方程的修正

8.4.4 層流、湍流－雷諾數

8.4.5 物體在黏性流體中所受阻力－斯托克斯公式

本章知識單元和知識點小結

習題

第九章 振 動

§9.1簡諧振動

9.1.1 簡諧振動的動力學方程及其解

9.1.2 簡諧振動的運動學特徵

9.1.3 簡諧振動的幾何描述

9.1.4 簡諧振動的合成

§9.2 阻尼振動

9.2.1 阻尼振動的微分方程及其解

9.2.2 弱阻尼振動的能量損失、品質因數

§9.3 受迫運動

9.3.1 受迫振動的微分方程及其解

9.3.2 受迫振動的共振現象

9.3.3 受迫振動中的能量

§9.4 二自由度振動——簡正頻率

§9.5 非線性振動簡介

本章知識單元和知識點小結

習題

第十章 波 動

§10.1機械波的定性描述

10.1.1 產生機械波的條件與波的特點

10.1.2 波的幾何描述

10.1.3 波的分類

§10.2 機械波的波動方程

10.2.1 張緊弦線的波動方程

10.2.2 固體的彈性波動方程

§10.3 機械波的運動學方程

10.3.1 機械波波動方程的解

10.3.2 波傳播形式的分類

10.3.3 波的相速度與群速度

§10.4簡諧機械波的運動學方程

10.4.1 描述簡諧波特徵的物理量

10.4.2 相位傳輸法確定平面簡諧波表達式

10.4.3 簡諧波幾種常見的表達式

§10.5 機械波的能量、傳播以及反射與合成

10.5.1 行波的能量

10.5.2 波的衍射、惠更斯原理

10.5.3 波的疊加原理

10.5.4 波在界面的反射與透射

10.5.5 駐波

10.5.6 簡正頻率

§10.6 多普勒效應

§10.7 聲波與超波速運動簡介

本章知識單元和知識點小結

習題

第四篇 時空結構

第十一章 狹義相對論簡介

§11.1 經典時空觀與實驗的矛盾

11.1.1 伽利略變換蘊含的經典時空觀

11.1.2 經典時空觀與實驗的矛盾---麥克爾遜和莫雷實驗

§11.2 狹義相對論的兩條基本假設

§11.3 洛倫茲變換與速度和加速度變換

11.3.1洛倫茲變換

11.3.2 相對論中的速度和加速度變換

11.3.3 伽利略變換與洛倫茲變換的分析比較

§11.4 狹義相對論運動學的基本現象

11.4.1 同時的相對性

11.4.2時間延緩

11.4.3 長度收縮

11.4.4 時鐘的同步

11.4.5 多普勒效應

§11.5 狹義相對論動力學基本關係式

11.5.1 相對論中的質量和動量

11.5.2 相對論中的動能、質能關係

11.5.3 相對論中的能量與動量的關係

11.5.4 相對論中的力

11.5.5 靜質量為零的粒子

本章知識單元和知識點小結

習題

第十二章 廣義相對論簡介、宇宙學與天體物理初步

廣義相對論簡介

§12.1 狹義相對論的兩個遺留問題

§12.2 廣義相對論的理論基礎

12.2.1 等效原理

12.2.2 廣義協變性原理

12.2.3 引力場方程

§12.3 廣義相對論預言現象與實驗證實

12.3.1 光線偏折與星體位置觀測和引力透鏡

12.3.2 引力時間延緩與引力紅移

12.3.3 時空彎曲與水星軌道進動

12.3.4 引力場中光速減慢與雷達回波延遲

12.3.5 黑洞

12.3.6 引力子與引力波

宇宙學與天體物理初步

§12.4宇宙的物質結構與年齡

§12.5宇宙的統一整體性---宇宙學原理

§12.6宇宙在膨脹---哈勃定律與奧勃斯佯謬

§12.7 宇宙的起源---大爆炸理論模型

§12.8 暗物質與暗能量

§12.9恆星的演化與發光星體的觀測分類

12.9.1恆星的演化---白矮星、中子星、黑洞

12.9.2發光星體的觀測分類---星座

閱讀資料B 引力場方程所決定的時空度規的簡要介紹

矢量運算基本知識

常用數據

習題參考答案

參考文獻

物理學史中涉及的物理學家一覽表