本书是“中国科学技术大学国家基础科学人才培养基地物理学丛书”的 第一本，内容为普通物理力学部分。本书是作者在给中国科学技术大学学生 上课时所用讲稿的基础上，经过十几年的教学实践不断修改而成的。其特点 是注重归纳法教学、物理直觉能力的培养和物理方法的阐述，这对在大学中 初学物理的学生是有益的和重要的。本书内容精练，物理概念准确清晰，着 力用现代观点审视教学内容，并为当代前沿开设了一些窗口和接口。
样章试读
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第三版丛书序
第二版丛书序
第一版丛书序
第三版前言
第二版前言
第一版前言
第1章 质点运动学 1
1.1引言 1
1.1.1力学的研究对象 1
1.1.2时间、空间和牛顿力学的绝对量 1
1.1.3宇宙的层次和数量级 3
1.2质点和运动 5
1.2.1质点和参考系 5
1.2.2轨迹和运动学方程 6
1.3速度与加速度 8
1.3.1位移、路程与速度 8
1.3.2加速度 9
1.4直角坐标系中运动的描述 10
1.4.1直线运动 12
1.4.2曲线运动 13
1.5自然坐标系中运动的描述 15
1.5.1切向加速度和法向加速度 16
1.5.2自然坐标系 20
1.5.3 圆周运动 20
*1.6平面极坐标系中运动的描述 21
1.6.1平面极坐标系 21
1.6.2位矢、速度和加速度的极坐标表示 23
第2章 质点动力学 25
2.1牛顿运动定律 25
2.1.1牛顿第一定律（惯性定律） 25
2.1.2牛顿第二定律 28
2.1.3牛顿第三定律（作用与反作用定律） 32
2.2常见的力 33
2.3动力学问题的求解 37
2.4力学相对性原理和伽利略变换 44
2.4.1力学相对性原理 44
2.4.2时间和空间的绝对性 44
2.4.3伽利略变换 45
第3章 非惯性参考系 47
3.1 非惯性参考系虚拟力 47
3.1.1 相对运动 47
3.1.2 平动参考系 47
3.1.3 转动参考系 52
3.2 例题 60
*3.3 牛顿绝对时空概念的局限 63
第4章 动量定理 65
4.1 动量守恒定律与动量定理 65
4.1.1 孤立体系与动量守恒定律 65
4.1.2 冲量与质点的动量定理 67
4.1.3 质点系动量定理 68
4.2 质心的运动 70
4.2.1 质心运动定理 70
4.2.2 质心坐标系 72
4.3 变质量物体的运动 74
4.3.1 变质量体系 74
4.3.2 运动方程 75
第5章 动能定理 78
5.1 质点系的动能 78
5.1.1 质点动能定理 78
5.1.2 功和功率 79
5.1.3 质点系动能定理 80
5.2 势能 82
5.2.1 有心力及其沿闭合路径做功 82
5.2.2 保守力与非保守力势能 82
5.2.3 势能曲线 85
5.3 机械能守恒定律 86
5.3.1 质点系的功能原理和机械能守恒定律 86
5.3.2 保守系与时间反演不变性 87
5.4 质心系 88
5.4.1柯尼西定理 88
5.4.2质心系中的功能原理和机械能守恒定律 89
5.5 两体问题 91
5.6碰撞 96
5.6.1 正碰 97
5.6.2 斜碰 100
5.6.3在质心参考系讨论 101
第6章 角动量定理 103
6.1孤立体系的角动量守恒 103
6.1.1单质点孤立体系和掠面速度 103
6.1.2两个质点的孤立体系和角动量 104
6.2 质点系的角动量 105
6.2.1 质点角动量定理 105
6.2.2 质点系角动量定理 106
6.3 质心系的角动量 109
6.3.1 质心系的角动量定理 109
6.3.2 体系的角动量与质心的角动量 109
*6.4 对称性、因果关系与守恒律 110
6.4.1 什么是对称性 110
6.4.2 物理定律的对称性 111
6.4.3 因果关系和对称性原理 112
6.4.4 守恒律与对称性 113
第7章 万有引力 116
7.1 万有引力定律 116
7.1.1 开普勒的行星运动三定律 116
7.1.2 牛顿的理论 117
7.1.3 引力的线性叠加性 121
7.2 关于万有引力的讨论 124
7.2.1 G的测定 124
7.2.2 引力的几何性 125
7.2.3 逃逸速度 125
7.3 质点在有心力场中的运动 126
7.3.1 研究有心力问题的基本方程 127
7.3.2 有心力问题的定性处理有效势能与轨道特征 128
7.3.3 有心力问题的定量处理及轨道问题 130
*7.4 牛顿宇宙学 135
7.4.1 宇宙学原理 135
7.4.2 奥伯斯佯谬和宇宙的膨胀 136
7.4.3 哈勃定律宇宙的年龄和大小 137
7.4.4 宇宙膨胀动力学 138
第8章 刚体力学 141
8.1 刚体运动学 142
8.1.1 刚体的性质 142
8.1.2 刚体的几种特殊运动 144
8.1.3 刚体的一般运动 144
8.2 施于刚体的力系的简化 147
8.2.1 作用在刚体上的力是滑移矢量 148
8.2.2 几种特殊力系 148
8.3 刚体的定轴转动 150
8.3.1 角动量与角速度的关系 150
8.3.2 转动定律 150
8.3.3 转动惯量 151
8.3.4 定轴转动刚体的角动量守恒 154
8.4 刚体运动的基本方程与刚体的平衡 155
8.4.1 刚体运动的基本方程 155
8.4.2 刚体的平衡 155
8.5 刚体的平面平行运动 156
8.5.1 运动方程 156
8.5.2 纯滚动的运动学判据 157
8.5.3 瞬时转动中心 157
8.5.4 刚体的动能定理 159
8.5.5 刚体的重力势能 159
8.5.6 解题注意事项 160
8.6 刚体的定点运动 162
8.6.1 没有外加力矩的定点运动 162
8.6.2 陀螺的运动 164
第9章 振动和波 166
9.1 简谐振动 166
9.1.1 平衡与振动 166
9.1.2 恢复力与弹性力 167
9.1.3 简谐振动的描述 169
9.1.4 谐振子的能量 171
9.1.5 振动的合成与分解 172
9.2 阻尼振动 176
9.2.1 运动方程及其解 176
9.2.2 欠阻尼振动 177
9.2.3 临界阻尼与过阻尼 179
9.3 受迫振动与共振 179
9.3.1 运动方程及其解 179
9.3.2 稳态解分析 181
9.3.3 共振 182
*9.3.4 拓展阅读：二自由度振动 185
9.4 机械波 187
9.4.1 机械波的产生和传播 187
9.4.2 波的分类 188
9.4.3 平面简谐波 190
9.4.4 波动方程和波的传播速度 192
9.4.5 波的能量密度 194
9.5 波在空间中的传播 196
9.5.1 惠更斯原理 196
9.5.2 波的反射定律 197
9.5.3 波的折射定律 197
9.5.4 波的衍射 198
9.6 波的叠加 198
9.6.1 波的干涉 199
9.6.2 驻波 199
9.6.3 非相干波的叠加波的群速度 201
9.7 多普勒效应 203
9.7.1 波源静止,观察者运动 203
9.7.2 波源运动，观察者静止 204
9.7.3 波源和观察者都运动 204
9.7.4 一般情况 205
9.7.5 马赫锥 206
*9.8 拓展阅读：非线性波简介 207
*第10章 流体力学 210
10.1 流体的基本性质 210
10.1.1 易流动性 210
10.1.2 黏性 211
10.1.3 压缩性 211
10.2 流体运动学 212
10.2.1 流体运动分类 212
10.2.2 描写流体运动的两种方法 212
10.2.3 流线与流管 216
10.3 流体静力学 219
10.3.1 应力张量 219
10.3.2 静止流体的平衡方程 221
10.3.3 重力场中静止流体内各点的压强 222
10.3.4 浮力、浮心和定倾中心 222
10.4 无黏性流体的动力学 224
10.4.1 连续性方程 224
10.4.2 运动方程 225
10.4.3 伯努利方程的应用 227
10.5 黏性流体的运动 233
10.5.1 黏滞定律 233
10.5.2 圆管内定常层流泊肃叶公式 234
10.5.3 层流与湍流雷诺数 235
10.5.4 黏滞流体中运动物体所受的阻力 237
第11章 相对论 242
11.1 牛顿时空观的困难 242
11.1.1 光传播的射击理论的困难 242
11.1.2 “以太”理论及其困难 244
11.2 相对性原理 248
11.3 洛伦兹变换 250
11.4 相对论时空观 253
11.4.1 时间间隔的相对性 253
11.4.2 同时的相对性 255
11.4.3 长度的相对性 255
11.4.4 时序的相对性和因果关系 257
11.4.5 时空间隔的绝对性 258
11.4.6 速度变换 259
11.4.7 角度变换公式 261
11.4.8 加速度变换公式 262
11.5 狭义相对论力学 265
11.5.1 相对论动量和质量 265
11.5.2 相对论中的力 267
11.5.3 质能公式 268
11.5.4 静质量为零的粒子 269
*11.6 狭义相对论中质量、动量和力的变换公式 270
11.6.1 质量的变换公式 270
11.6.2 动量和能量的变换公式 271
11.6.3 力的变换公式 272
*11.7 拓展阅读：四维时空 273
11.7.1 四维矢量 273
11.7.2 时空间隔 275
11.7.3 四维速度矢量 276
11.7.4 四维动量矢量 276
11.7.5 多普勒效应 277
11.7.6 孪生子佯谬 278
*11.8 广义相对论简介 281
11.8.1 等效原理、广义相对性原理与局部惯性系 282
11.8.2 光在引力场中的弯曲 283
11.8.3 引力时间延缓引力红移 284
11.8.4 弯曲时空水星的进动 285
习题与答案 288
参考书目 331
中英人名对照 332
教学进度和作业布置 334
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