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书名：大学应用物理
定价：69.0
ISBN：9787030207500
作者：蒲利春 张雪峰
版次：1
出版时间：2007-12
内容提要：
本书是***普通高等教育“十一五”***规划教材，教材立足于应用型人才培养目标和规格，以***大学物理教学指导委员会修订的“大学物理教学基本要求”和高等工科院校“大学物理课程教学基本要求”为依据，凝聚了编写教师多年教研教改的研究成果，面向普通高等工科院校的学生，通过“本章知识要点 重难点 预备知识 基础知识 应用知识 本章小结 思考与习题”模块，以“三基”（基本概念、基本定律、基本方法）为核心，在保持经典物理知识相对完整的同时，还介绍了物理学新进展和物理前沿中的新知识、大学物理知识在工程技术中的应用等，注重大学物理知识与高中内容的衔接，教材的易教性和易学性相结合，这有利于应用型人才的培养。
全书内容分五篇共13章，分别讲解：①力学之质点的运动、连续体的运动、能量定理和守恒定律、相对论基础；②热学基础之气体分子动理论和热力学基础；③电磁学之静电场、磁场和电磁场；④振动和波之机械振动和波、波动光学；⑤近代物理基础之原子和原子核物理、量子物理。
目录：
目录
序
前言
**篇 力学
第1章 质点的运动与牛顿定律 3
1.1 预备知识 3
1.1.1 中学物理知识要点 3
1.1.2 相关知识 5
1.2 基础知识 6
1.2.1 物体运动的一般描述 6
1.2.2 质点圆周运动 16
1.2.3 牛顿运动定律 22
1.3 应用知识 31
1.3.1 离心现象及其应用 31
1.3.2 摩擦的技术应用 32
本章小结 34
思考与习题 34
第2章 连续体的运动 37
2.1 预备知识 37
2.1.1 中学物理知识要点 37
2.1.2 相关知识 38
2.2 基础知识 38
2.2.1 刚体的运动 38
2.2.2 刚体绕定轴转动的运动学方程 40
2.2.3 刚体绕定轴转动的动力学方程 43
2.2.4 流体运动 54
2.3 应用知识——伯努利方程与连续性方程的综合应用 60
本章小结 62
思考与习题 63
第3章 能量定理和守恒定律 67
3.1 预备知识 67
3.1.1 中学物理知识要点 67
3.1.2 相关知识 69
3.2 基础知识 69
3.2.1 动量定理动量守恒定律 69
3.2.2 动能定理能量守恒定律 78
3.2.3 角动量定理角动量守恒定律 98
3.3 应用知识 106
3.3.1 角动量守恒定律的应用 106
3.3.2 守恒定律的综合应用——碰撞 107
3.3.3 动量定理与守恒定律在空间技术中的应用 111
3.3.4 角动量定理与守恒定律的应用 113
本章小结 116
思考与习题 118
第4章 相对论基础 l21
4.1 预备知识 121
4.1.1 时间与空间 121
4.1.2 相对运动 122
4.2 基础知识 123
4.2.1 伽利略相对性原理伽利略变换式 123
4.2.2 狭义相对论的基本原理洛伦兹变换 124
4.2.3 相对论性质量动量能量 129
4.3 应用知识 131
4.3.1 广义相对论的等效原理 l31
4.3.2 广义相对论的时空特性 132
本章 小绪 133
思考与习题 134
第二篇 热学基础
第5章 气体分子动理论 139
5.1 预备知识 139
5.1.1 中学物理知识要点 139
5.1.2 相关知识 141
5.2 基础知识 142
5.2.1 理想气体的微观模型统计假设 142
5.2.2 理想气体的压强 144
5.2.3 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系 146
5.2.4 能量均分定理理想气体的内能 147
5.2.5 麦克斯韦气体分子速率分布律 150
5.2.6 气体分子平均碰撞频率和平均自由程 154
5.2.7 玻尔兹曼能量分布 156
5.3 应用知识 158
5.3.1 真空的获得及测量 158
5.3.2 温差发电 163
本章小结 164
思考与习题 165
第6章 热力学基础 167
6.1 预备知识 167
6.1.1 中学物理知识要点 167
6.1.2 相关知识 168
6.2 基础知识 171
6.2.1 准静态过程 171
6.2.2 热力学**定律 172
6.2.3 循环过程卡诺循环 185
6.2.4 白然过程的方向性 189
6.2.5 热力学第二定律及其微观意义卡诺定理 189
6.2.6 热力学概率 192
6.2.7 玻尔兹曼熵公式熵增加原理 194
6.2.8 壳劳修斯熵公式 196
6.3 应用知识 199
6.3.1 电冰箱、空调和温室效应 199
6.3.2 耗散结构 201
6.3.3 熵和信息、生命及其他 203
本章小结 206
思考与习题 207
第三篇 电磁学
第7章 静电场 213
7.1 预备知识 213
7.1.1 中学物理知识要点 213
7.1.2 相关知识 215
7.2 基础知识 216
7.2.1 电场 电场强度 216
7.2.2 电通量高斯定理 223
7.2.3 静电场的环路定理电势 232
7.2.4 静电场中的导体 242
7.2.5 电容电容器 248
7.2.6 静电场中的电介质 251
7.3 应用知识 259
7.3.1 尖端放电技术及其应用 259
7.3.2 静电技术及其应用 260
7.3.3 静电防范 262
7.3.4 压电效应及其应用 263
本章小结 265
思考与习题 266
第8章 磁场 270
8.1 预备知识 270
8.1.1 中学物理知识要点 270
8.1.2 相关知识 271
8.2 基础知识 271
8.2.1 毕奥-萨伐尔定律 271
8.2.2 磁通量磁场的高斯定理 276
8.2.3 安培环路定理 278
8.2.4 磁场对运动电荷的作用 283
8.2.5 磁场对电流的作用 286
8.2.6 磁场中的磁介质 292
8.3 本章 应用知识 301
8.3.1 安培力应用 301
8.3.2 磁场对运动电荷作用规律的应用 303
8.3.3 铁磁质的应用简介 306
本章小结 308
思考与习题 309
第9章 电磁场 315
9.1 预备知识 315
9.1.1 中学物理知识要点 315
9.1.2 相关知识 317
9.2 基础知识 317
9.2.1 电磁感应的基本规律 317
9.2.2 动生电动势与感生电动势 322
9.2.3 自感和互感 331
9.2.4 电磁能 335
9.2.5 麦克斯韦电磁场理论简介 339
9.3 应用知识 345
9.3.1 电磁波及其应用 345
9.3.2 电磁场理论在军事技术上的应用——电子对抗 352
9.3.3 感生电场的应用 353
本章小结 357
思考与习题 358
第四篇 振动和波
第10章 机械振动和波 365
10.1 预备知识 365
10.1.1 中学物理知识要点 365
10.1.2 相关知识 368
10.2 基础知识 369
10.2.1 简谐振动 369
10.2.2 简谐振动的表示法 372
10.2.3 简谐振动的能量 376
10.2.4 简谐振动的合成 378
10.2.5 阻尼振动受迫振动共振 382
10.2.6 平面简谐波 384
10.2.7 惠更斯原理波的衍射波的叠加原理 391
10.2.8 波的干涉 393
10.2.9 驻波 397
10.2.10 多普勒效应 401
10.3 应用知识 403
10.3.1 噪声及其控制 403
10.3.2 声波的种类及其应用 404
本章小结 408
思考与习题 409
第11章 波动光学 412
11.1 预备知识 413
11.1.1 中学物理知识要点 413
11.1.2 相关知识 414
11.2 基础知识 415
11.2.1 光的干涉 415
11.2.2 光的衍射 431
11.2.3 光的偏振 442
11.3 应用知识 447
11.3.1 干涉在工程技术中的应用 447
11.3.2 衍射在工程技术中的应用 450
11.3.3 偏振光在工程技术中的应用 452
本章小结 454
思考与习题 455
第五篇 近代物理基础
第12章 原子和原子核物理 461
12.1 预备知识 461
12.1.1 中学物理知识要点 461
12.1.2 相关知识 462
12.2 基础知识 467
12.2.1 原子核的基本性质 467
12.2.2 原子核的衰变核物质 472
12.2.3 膘子核反应 483
12.3 应用知识 490
12.3.1 链式反应的控制——反应堆 490
12.3.2 热中子反应堆 491
本章小结 492
思考与习题 493
第13章 量子物理 495
13.1 预备知识 495
13.1.1 中学物理知识要点 495
13.1.2 相关知识 496
13.2 基础知识 496
13.2.1 量子力学的产生 496
13.2.2 德布罗意波实物粒子的二象性 508
13.2.3 不确定关系 513
13.2.4 量子力学简介 514
13.3 应用知识 522
13.3.1 半导体 522
13.3.2 激光 524
13.3.3 超导电性 526
本章小结 529
思考与习题 529
附录I 常用物理量及物理常数 531
附录Ⅱ 矢量的运算 534
附录Ⅲ 积分运算 537
附录Ⅳ 希腊字母表 539
附录V 参考答案 540
附录Ⅵ 参考文献 548
在线试读：
**篇 力学
以牛顿定律为基础的力学理论，叫牛顿力学或经典力学，它是研究物质机械运动规律的科学，曾被尊为完善而普遍的物理学理论而兴盛了几百年。在20世纪初，虽然发现了它的局限性，即在高速领域为相对论所取代，在微观领域为量子力学所取代，但在科学技术领域，包括机械制造、土木建筑、交通运输，甚至航空航天等技术中，它仍保持着充沛的活力，起着基础理论的作用。
本篇的主要内容是：质点的运动与牛顿定律、连续体的运动、能量定理及守恒定律和相对论基础。
第1章 质点的运动与牛顿定律
力学是研究物体机械运动规律的科学。本章主要讲解经典力学的基础理论和基本研究方法，内容中涵盖了新的物理思想和数学方法。
本章知识要点
A类知识点：
1.质点运动的描述，位矢、位移、速度、加速度、角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度；
2.牛顿运动定律，一维变力作用下简单的质点动力学问题。
B类知识点：
1.非惯性系和惯性力；
2.离心现象及其应用；
3.摩擦的应用。
1.1 预备知识
1.1.1 中学物理知识要点
1.力学中几种常见的力
(1)万有引力 星体间、地球与地球表面附近物体间，及所有物体与物体之间都存在着一种相互吸引的力，这种相互吸引力叫做万有引力。即：在两个相距为r，质量为m1、m2的质点间存在万有引力，其方向沿着它们的连线，其大小与它们的质量乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。如图1-1所示，其数学表达式为
式中G=6.67×10-11 N·m2·kg-2为引力常量，ro为由m2指向m1方向的单位矢量。
图1-1 万有引力
(2)重力地球对地面附近物体的万有引力叫重力G，其方向通常是指向地球中心的。重力的大小又叫重量。在重力G的作用下，物体具有的加速度叫重力加速度g，有
式中。
(3)弹性力 当两物体相互接触而挤压时，它们要发生形变。物体形变时欲恢复原来的形状，物体间会有作用力产生。这种物体因形变而产生欲使其恢复原来形状的力叫做弹性力。常见的弹性力有：弹簧被拉伸或压缩时产生的弹簧弹性力、绳索被拉紧时产生的张力、重物放在支承面上产生的压力（作用在支承面上）和支持力（作用在物体上）等。对于典型的弹性体（如弹簧）有
(4)摩擦力 两个互相接触的物体间有相对滑动的趋势但尚未相对滑动时，在接触面上便产生阻碍发生相对滑动的力，这个力称为静摩擦力。把物体放在一水平面上，有一外力F沿水平方向作用在物体上，若外力F较小，物体尚未滑动，这时静摩擦力fo与外力F在数值上相等，方向则与F相反。静摩擦力fo随着F的增大而增大，直到F增大到某一数值时，物体相对平面即将滑动，这时静摩擦力达到*大值，称为*大静摩擦力-厂‰。。，实验表明，*大静摩擦力的值与物体的正压力N成正比，即
式中μ。叫做静摩擦因数，静摩擦因数与两接触物体的材料性质以及接触面的情况有关，而与接触面的大小无关。在一般情况下，静摩擦力总是满足下述关泵：
当物体在平面上滑动时，仍受摩擦力作用。这个摩擦力叫做滑动摩擦力f，其方向总是与物体相对平面的运动方向相反，其大小与物体的正压力N成正比，即
式中μ叫做滑动摩擦因数。μ与两接触物体的材料性质、接触表面的情况、温度、干湿度等有关，还与两接触物体的相对速度有关，在相对速度不太大时，为计算简单起见，可以认为滑动摩擦因数μ略小于静摩擦因数μ。；在一般计算时，除非特别指明，可认为它们是相等的。
2.加速度为恒量的物体运动规律
(1)竖直上抛运动物体以一定的初速度竖直向上抛出后物体所做的运动，如图1-2所示。
(2)斜抛运动物体以一定的初速度斜向上抛出后物体所做的运动，如图1-3所示。
(3)平抛运动物体以一定的初速度水平抛出后所做的运动，如图1-4所示
图1-2 竖直上抛运动
图1-3 斜抛运动
图1-4 平抛运动
注：三种运动的运动方程，均忽略了空气阻力。
3.参考系
为描述物体机械运动而被选作参考的物体。
(1)参考系的选择是任意的，但参考系选取恰当，对物体运动的描述简单；参考系选取不当，对物体运动的描述复杂。通常主要根据物体运动的性质和研究方法来选择参考系。如：
研究物体相对于地球的运动——以地球为参考系；
研究物体相对于太阳的运动——以太阳为参考系。
(2)在描述物体的运动时，必须指明参考系。参考系不同，对同一物体运动的描述是不同的，例如，从匀速运动的火车上落下一物体，当：
以火车作为参考系，物体作白由落体运动，轨迹为直线；
以地面作为参考系，物体作平抛运动，轨迹为抛物线。
(3)在本书各章节中，若不指明参考系，则认为以地面为参考系。
1.1.2 相关知识
1.坐标系
定量描述物体的空间位置，在参考系上选择空间坐标系统。
坐标系的原点一般选在参考系上，并取通过原点且标有单位长度的有向直线作为坐标轴，
坐标系的逸择是任意的，主要由研究问题的性质而定。坐标系的选择不同，描述物体运动的方程是不同的，但对物体运动的规律没有影响。
本书中常用到的坐标系有直角坐标系、极坐标系和白然坐标系。
(1)直角坐标系物理学中，选参考系中任一点为坐标原点，三个互相垂直的轴为坐标轴，分别称为x轴、y轴、z轴，三个坐标轴的单位矢量分别为i、j、k.如图1-5所示，任意一个质点P的位置可以用它在三个坐标轴上的投影(x，y，z)来表示。即
(2)平面自然坐标系物理学中，在质点的轨道已知的情况下，质点的位置可用从轨道曲线上某个选定的原点O算起的曲线长度s来表示，s称为路程。如质点做平面曲线运动时，如图1-6所示，其速度方向沿轨道切线方向，轨道上任意一点P的切线τ和法线n所构成的坐标系称为自然坐标系。其中τ、n分别代表切线和法线方向的单位矢量，并且τ、n方向随质点所在位置不同而改变。
(3)平面极坐标系坐标原点O到点P的有向线段r称为矢径，r与Ox轴之间的夹角为θ，如图1-7所示，则以（r，θ）为坐标的参考系称为平面极坐标系。平面极坐标系与平面直角坐标系间的换算关系为
图1-5直角坐标系
图1-6 自然坐标系
图1-7平面极坐标系
2.矢量运算和微积分知识
略，见附录。
1.2 基础知识
1. 2.1 物体运动的一般描述
1.质点 位置矢量
1)质点的概念
任何物体都有大小和内部结构，物体运动时，一般说来，其上各点的运动状态
定价：69.0
ISBN：9787030207500
作者：蒲利春 张雪峰
版次：1
出版时间：2007-12
内容提要：
本书是***普通高等教育“十一五”***规划教材，教材立足于应用型人才培养目标和规格，以***大学物理教学指导委员会修订的“大学物理教学基本要求”和高等工科院校“大学物理课程教学基本要求”为依据，凝聚了编写教师多年教研教改的研究成果，面向普通高等工科院校的学生，通过“本章知识要点 重难点 预备知识 基础知识 应用知识 本章小结 思考与习题”模块，以“三基”（基本概念、基本定律、基本方法）为核心，在保持经典物理知识相对完整的同时，还介绍了物理学新进展和物理前沿中的新知识、大学物理知识在工程技术中的应用等，注重大学物理知识与高中内容的衔接，教材的易教性和易学性相结合，这有利于应用型人才的培养。
全书内容分五篇共13章，分别讲解：①力学之质点的运动、连续体的运动、能量定理和守恒定律、相对论基础；②热学基础之气体分子动理论和热力学基础；③电磁学之静电场、磁场和电磁场；④振动和波之机械振动和波、波动光学；⑤近代物理基础之原子和原子核物理、量子物理。
目录：
目录
序
前言
**篇 力学
第1章 质点的运动与牛顿定律 3
1.1 预备知识 3
1.1.1 中学物理知识要点 3
1.1.2 相关知识 5
1.2 基础知识 6
1.2.1 物体运动的一般描述 6
1.2.2 质点圆周运动 16
1.2.3 牛顿运动定律 22
1.3 应用知识 31
1.3.1 离心现象及其应用 31
1.3.2 摩擦的技术应用 32
本章小结 34
思考与习题 34
第2章 连续体的运动 37
2.1 预备知识 37
2.1.1 中学物理知识要点 37
2.1.2 相关知识 38
2.2 基础知识 38
2.2.1 刚体的运动 38
2.2.2 刚体绕定轴转动的运动学方程 40
2.2.3 刚体绕定轴转动的动力学方程 43
2.2.4 流体运动 54
2.3 应用知识——伯努利方程与连续性方程的综合应用 60
本章小结 62
思考与习题 63
第3章 能量定理和守恒定律 67
3.1 预备知识 67
3.1.1 中学物理知识要点 67
3.1.2 相关知识 69
3.2 基础知识 69
3.2.1 动量定理动量守恒定律 69
3.2.2 动能定理能量守恒定律 78
3.2.3 角动量定理角动量守恒定律 98
3.3 应用知识 106
3.3.1 角动量守恒定律的应用 106
3.3.2 守恒定律的综合应用——碰撞 107
3.3.3 动量定理与守恒定律在空间技术中的应用 111
3.3.4 角动量定理与守恒定律的应用 113
本章小结 116
思考与习题 118
第4章 相对论基础 l21
4.1 预备知识 121
4.1.1 时间与空间 121
4.1.2 相对运动 122
4.2 基础知识 123
4.2.1 伽利略相对性原理伽利略变换式 123
4.2.2 狭义相对论的基本原理洛伦兹变换 124
4.2.3 相对论性质量动量能量 129
4.3 应用知识 131
4.3.1 广义相对论的等效原理 l31
4.3.2 广义相对论的时空特性 132
本章 小绪 133
思考与习题 134
第二篇 热学基础
第5章 气体分子动理论 139
5.1 预备知识 139
5.1.1 中学物理知识要点 139
5.1.2 相关知识 141
5.2 基础知识 142
5.2.1 理想气体的微观模型统计假设 142
5.2.2 理想气体的压强 144
5.2.3 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系 146
5.2.4 能量均分定理理想气体的内能 147
5.2.5 麦克斯韦气体分子速率分布律 150
5.2.6 气体分子平均碰撞频率和平均自由程 154
5.2.7 玻尔兹曼能量分布 156
5.3 应用知识 158
5.3.1 真空的获得及测量 158
5.3.2 温差发电 163
本章小结 164
思考与习题 165
第6章 热力学基础 167
6.1 预备知识 167
6.1.1 中学物理知识要点 167
6.1.2 相关知识 168
6.2 基础知识 171
6.2.1 准静态过程 171
6.2.2 热力学**定律 172
6.2.3 循环过程卡诺循环 185
6.2.4 白然过程的方向性 189
6.2.5 热力学第二定律及其微观意义卡诺定理 189
6.2.6 热力学概率 192
6.2.7 玻尔兹曼熵公式熵增加原理 194
6.2.8 壳劳修斯熵公式 196
6.3 应用知识 199
6.3.1 电冰箱、空调和温室效应 199
6.3.2 耗散结构 201
6.3.3 熵和信息、生命及其他 203
本章小结 206
思考与习题 207
第三篇 电磁学
第7章 静电场 213
7.1 预备知识 213
7.1.1 中学物理知识要点 213
7.1.2 相关知识 215
7.2 基础知识 216
7.2.1 电场 电场强度 216
7.2.2 电通量高斯定理 223
7.2.3 静电场的环路定理电势 232
7.2.4 静电场中的导体 242
7.2.5 电容电容器 248
7.2.6 静电场中的电介质 251
7.3 应用知识 259
7.3.1 尖端放电技术及其应用 259
7.3.2 静电技术及其应用 260
7.3.3 静电防范 262
7.3.4 压电效应及其应用 263
本章小结 265
思考与习题 266
第8章 磁场 270
8.1 预备知识 270
8.1.1 中学物理知识要点 270
8.1.2 相关知识 271
8.2 基础知识 271
8.2.1 毕奥-萨伐尔定律 271
8.2.2 磁通量磁场的高斯定理 276
8.2.3 安培环路定理 278
8.2.4 磁场对运动电荷的作用 283
8.2.5 磁场对电流的作用 286
8.2.6 磁场中的磁介质 292
8.3 本章 应用知识 301
8.3.1 安培力应用 301
8.3.2 磁场对运动电荷作用规律的应用 303
8.3.3 铁磁质的应用简介 306
本章小结 308
思考与习题 309
第9章 电磁场 315
9.1 预备知识 315
9.1.1 中学物理知识要点 315
9.1.2 相关知识 317
9.2 基础知识 317
9.2.1 电磁感应的基本规律 317
9.2.2 动生电动势与感生电动势 322
9.2.3 自感和互感 331
9.2.4 电磁能 335
9.2.5 麦克斯韦电磁场理论简介 339
9.3 应用知识 345
9.3.1 电磁波及其应用 345
9.3.2 电磁场理论在军事技术上的应用——电子对抗 352
9.3.3 感生电场的应用 353
本章小结 357
思考与习题 358
第四篇 振动和波
第10章 机械振动和波 365
10.1 预备知识 365
10.1.1 中学物理知识要点 365
10.1.2 相关知识 368
10.2 基础知识 369
10.2.1 简谐振动 369
10.2.2 简谐振动的表示法 372
10.2.3 简谐振动的能量 376
10.2.4 简谐振动的合成 378
10.2.5 阻尼振动受迫振动共振 382
10.2.6 平面简谐波 384
10.2.7 惠更斯原理波的衍射波的叠加原理 391
10.2.8 波的干涉 393
10.2.9 驻波 397
10.2.10 多普勒效应 401
10.3 应用知识 403
10.3.1 噪声及其控制 403
10.3.2 声波的种类及其应用 404
本章小结 408
思考与习题 409
第11章 波动光学 412
11.1 预备知识 413
11.1.1 中学物理知识要点 413
11.1.2 相关知识 414
11.2 基础知识 415
11.2.1 光的干涉 415
11.2.2 光的衍射 431
11.2.3 光的偏振 442
11.3 应用知识 447
11.3.1 干涉在工程技术中的应用 447
11.3.2 衍射在工程技术中的应用 450
11.3.3 偏振光在工程技术中的应用 452
本章小结 454
思考与习题 455
第五篇 近代物理基础
第12章 原子和原子核物理 461
12.1 预备知识 461
12.1.1 中学物理知识要点 461
12.1.2 相关知识 462
12.2 基础知识 467
12.2.1 原子核的基本性质 467
12.2.2 原子核的衰变核物质 472
12.2.3 膘子核反应 483
12.3 应用知识 490
12.3.1 链式反应的控制——反应堆 490
12.3.2 热中子反应堆 491
本章小结 492
思考与习题 493
第13章 量子物理 495
13.1 预备知识 495
13.1.1 中学物理知识要点 495
13.1.2 相关知识 496
13.2 基础知识 496
13.2.1 量子力学的产生 496
13.2.2 德布罗意波实物粒子的二象性 508
13.2.3 不确定关系 513
13.2.4 量子力学简介 514
13.3 应用知识 522
13.3.1 半导体 522
13.3.2 激光 524
13.3.3 超导电性 526
本章小结 529
思考与习题 529
附录I 常用物理量及物理常数 531
附录Ⅱ 矢量的运算 534
附录Ⅲ 积分运算 537
附录Ⅳ 希腊字母表 539
附录V 参考答案 540
附录Ⅵ 参考文献 548
在线试读：
**篇 力学
以牛顿定律为基础的力学理论，叫牛顿力学或经典力学，它是研究物质机械运动规律的科学，曾被尊为完善而普遍的物理学理论而兴盛了几百年。在20世纪初，虽然发现了它的局限性，即在高速领域为相对论所取代，在微观领域为量子力学所取代，但在科学技术领域，包括机械制造、土木建筑、交通运输，甚至航空航天等技术中，它仍保持着充沛的活力，起着基础理论的作用。
本篇的主要内容是：质点的运动与牛顿定律、连续体的运动、能量定理及守恒定律和相对论基础。
第1章 质点的运动与牛顿定律
力学是研究物体机械运动规律的科学。本章主要讲解经典力学的基础理论和基本研究方法，内容中涵盖了新的物理思想和数学方法。
本章知识要点
A类知识点：
1.质点运动的描述，位矢、位移、速度、加速度、角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度；
2.牛顿运动定律，一维变力作用下简单的质点动力学问题。
B类知识点：
1.非惯性系和惯性力；
2.离心现象及其应用；
3.摩擦的应用。
1.1 预备知识
1.1.1 中学物理知识要点
1.力学中几种常见的力
(1)万有引力 星体间、地球与地球表面附近物体间，及所有物体与物体之间都存在着一种相互吸引的力，这种相互吸引力叫做万有引力。即：在两个相距为r，质量为m1、m2的质点间存在万有引力，其方向沿着它们的连线，其大小与它们的质量乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。如图1-1所示，其数学表达式为
式中G=6.67×10-11 N·m2·kg-2为引力常量，ro为由m2指向m1方向的单位矢量。
图1-1 万有引力
(2)重力地球对地面附近物体的万有引力叫重力G，其方向通常是指向地球中心的。重力的大小又叫重量。在重力G的作用下，物体具有的加速度叫重力加速度g，有
式中。
(3)弹性力 当两物体相互接触而挤压时，它们要发生形变。物体形变时欲恢复原来的形状，物体间会有作用力产生。这种物体因形变而产生欲使其恢复原来形状的力叫做弹性力。常见的弹性力有：弹簧被拉伸或压缩时产生的弹簧弹性力、绳索被拉紧时产生的张力、重物放在支承面上产生的压力（作用在支承面上）和支持力（作用在物体上）等。对于典型的弹性体（如弹簧）有
(4)摩擦力 两个互相接触的物体间有相对滑动的趋势但尚未相对滑动时，在接触面上便产生阻碍发生相对滑动的力，这个力称为静摩擦力。把物体放在一水平面上，有一外力F沿水平方向作用在物体上，若外力F较小，物体尚未滑动，这时静摩擦力fo与外力F在数值上相等，方向则与F相反。静摩擦力fo随着F的增大而增大，直到F增大到某一数值时，物体相对平面即将滑动，这时静摩擦力达到*大值，称为*大静摩擦力-厂‰。。，实验表明，*大静摩擦力的值与物体的正压力N成正比，即
式中μ。叫做静摩擦因数，静摩擦因数与两接触物体的材料性质以及接触面的情况有关，而与接触面的大小无关。在一般情况下，静摩擦力总是满足下述关泵：
当物体在平面上滑动时，仍受摩擦力作用。这个摩擦力叫做滑动摩擦力f，其方向总是与物体相对平面的运动方向相反，其大小与物体的正压力N成正比，即
式中μ叫做滑动摩擦因数。μ与两接触物体的材料性质、接触表面的情况、温度、干湿度等有关，还与两接触物体的相对速度有关，在相对速度不太大时，为计算简单起见，可以认为滑动摩擦因数μ略小于静摩擦因数μ。；在一般计算时，除非特别指明，可认为它们是相等的。
2.加速度为恒量的物体运动规律
(1)竖直上抛运动物体以一定的初速度竖直向上抛出后物体所做的运动，如图1-2所示。
(2)斜抛运动物体以一定的初速度斜向上抛出后物体所做的运动，如图1-3所示。
(3)平抛运动物体以一定的初速度水平抛出后所做的运动，如图1-4所示
图1-2 竖直上抛运动
图1-3 斜抛运动
图1-4 平抛运动
注：三种运动的运动方程，均忽略了空气阻力。
3.参考系
为描述物体机械运动而被选作参考的物体。
(1)参考系的选择是任意的，但参考系选取恰当，对物体运动的描述简单；参考系选取不当，对物体运动的描述复杂。通常主要根据物体运动的性质和研究方法来选择参考系。如：
研究物体相对于地球的运动——以地球为参考系；
研究物体相对于太阳的运动——以太阳为参考系。
(2)在描述物体的运动时，必须指明参考系。参考系不同，对同一物体运动的描述是不同的，例如，从匀速运动的火车上落下一物体，当：
以火车作为参考系，物体作白由落体运动，轨迹为直线；
以地面作为参考系，物体作平抛运动，轨迹为抛物线。
(3)在本书各章节中，若不指明参考系，则认为以地面为参考系。
1.1.2 相关知识
1.坐标系
定量描述物体的空间位置，在参考系上选择空间坐标系统。
坐标系的原点一般选在参考系上，并取通过原点且标有单位长度的有向直线作为坐标轴，
坐标系的逸择是任意的，主要由研究问题的性质而定。坐标系的选择不同，描述物体运动的方程是不同的，但对物体运动的规律没有影响。
本书中常用到的坐标系有直角坐标系、极坐标系和白然坐标系。
(1)直角坐标系物理学中，选参考系中任一点为坐标原点，三个互相垂直的轴为坐标轴，分别称为x轴、y轴、z轴，三个坐标轴的单位矢量分别为i、j、k.如图1-5所示，任意一个质点P的位置可以用它在三个坐标轴上的投影(x，y，z)来表示。即
(2)平面自然坐标系物理学中，在质点的轨道已知的情况下，质点的位置可用从轨道曲线上某个选定的原点O算起的曲线长度s来表示，s称为路程。如质点做平面曲线运动时，如图1-6所示，其速度方向沿轨道切线方向，轨道上任意一点P的切线τ和法线n所构成的坐标系称为自然坐标系。其中τ、n分别代表切线和法线方向的单位矢量，并且τ、n方向随质点所在位置不同而改变。
(3)平面极坐标系坐标原点O到点P的有向线段r称为矢径，r与Ox轴之间的夹角为θ，如图1-7所示，则以（r，θ）为坐标的参考系称为平面极坐标系。平面极坐标系与平面直角坐标系间的换算关系为
图1-5直角坐标系
图1-6 自然坐标系
图1-7平面极坐标系
2.矢量运算和微积分知识
略，见附录。
1.2 基础知识
1. 2.1 物体运动的一般描述
1.质点 位置矢量
1)质点的概念
任何物体都有大小和内部结构，物体运动时，一般说来，其上各点的运动状态