本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，是作者在中国科技大学讲授多年的力学讲稿基础上写成的。本书的特点是用近代物理的观点去审视和组织课程内容，着重阐述力学的基本要领和基本规律，同时注重知识的扩展和深化，书中专设狭义相对论一章，并为当代科技前沿开设了一些窗口和接口，如宇宙大爆炸、当代宇航技术等。书中各章都配有内容丰富的例题，以利学生对基本要领和规律的理解，培养其分析问题和解决问题的能力。本书语言平实，由浅入深，重点突出，基本要领准确清晰。本书内容包括质点运动学、质点动力学、动量守恒定律、机械能守恒定律、角动量守恒定律、质心力学定理、刚体力学、流体力学、机械振动、机械波和狭义相对论。
样章试读
目录
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序
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 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 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 劫力学方程及其解 99K
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
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