力學教程(上)（簡體書）

《力學教程(上)》是作者多年來在清華大學給物理系、基礎科學班、電子工程系等本科生授課的基礎上，吸取國內外同行的經驗并結合自己教學研究的成果總結而成，包括牛頓力學和相對論力學兩部分。
《力學教程(上)》突出理論體系架構，對牛頓理論體系做了較深入的分析和討論.《力學教程(上)》強調非慣性系的意義和規律，加強了連續介質力學和波動力學兩大部分.《力學教程(上)》以愛因斯坦假設和狹義相對論為根據，系統討論廣義相對論的史瓦西場，教學中遇到的疑難問題書中都做了詳盡的討論。
《力學教程(上)》可作為高等學校物理專業以及其他理、工專業本科生的教材或參考書，也可以供相關教師參考。

《力學教程(上)》是由清華大學出版社出版的。

第1章 運動學
1.1 引言
1.1.1 質點模型
1.1.2 空間
1.1.3 時間
1.1.4 參考系和坐標系
1.2 矢量簡介
1.2.1 矢量概念
1.2.2 矢量的合成與分解
1.2.3 矢量的乘法
1.2.4 矢量導數
1.2.5 矢量積分
1.2.6 矢量的大小變化率和方向變化率——矢量變化率的本征分矢量
1.2.7 空間變換下的矢量變換性質
1.2.8 判別是否是矢量——矢量的進一步討論
1.3 質點運動學
1.3.1 速率
1.3.2 速度和加速度
1.3.3 一維運動問題
1.3.4 運動學三類基本問題
1.3.5 平面極坐標系、自然坐標系和球坐標系
1.3.6 路程的計算
1.4 相對運動和參考系的變換
1.4.1 運動的相對性、參考系變換
1.4.2 平動參考系的速度、加速度變換
1.4.3 勻角速度定軸轉動參考系的速度、加速度變換
1.4.4 任意運動參考系的速度、加速度變換
1.4.5 兩個物體的相對運動
1.5 實際物體的運動
1.5.1 連續介質
1.5.2 連續介質的運動
1.5.3 剛體的定軸轉動
1.5.4 剛體的平面平行運動
習題
附錄1.1 證明矢積滿足分配律
附錄1.2 證明無限小角位移dφ是矢量

第2章 牛頓運動定律——質點動力學
2.1 牛頓運動定律
2.1.1 牛頓第一定律——慣性定律
2.1.2 牛頓第二定律
2.1.3 牛頓第三定律——作用與反作用定律
2.2 牛頓力學中的力
2.2.1 牛頓力學中力的概念
2.2.2 牛頓力學中力的來源
2.2.3 引力和重力
2.2.4 彈性力
2.2.5 摩擦力
2.2.6 電磁力
2.3 質點動力學問題 ——牛頓定律的應用
2.3.1 代數方程組型
2.3.2 微分方程(組)型
2.4 非慣性系中質點運動規律、慣性力
2.4.1 實際應用的參考系本質上都是非慣性系
2.4.2 非慣性系質點運動定律
2.4.3 平動非慣性系中慣性力
2.4.4 定軸勻角速度轉動非慣性系中慣性離心力與科里奧利力
2.4.5 地球參考系中的慣性離心力和科里奧利力
2.4.6 從慣性力角度看非慣性系對慣性系的偏離
2.5 引潮力
2.5.1 潮汐
2.5.2 定性分析
2.5.3 引潮力的定量計算
2.5.4 引潮力的影響和啟發
2.6 單位制與量綱、量綱分析
2.6.1 單位制與量綱
2.6.2 量綱空間、基本量變換
2.6.3 無量綱量、無量綱量的構成
2.6.4 π定理
2.7 牛頓力學內在隨機性介紹——非線性系統混沌行為的體現
2.7.1 牛頓力學是確定性理論
2.7.2 牛頓力學的內在隨機性
習題
附錄2.1 《自然哲學之數學原理》第1版序言
附錄2.2 《自然哲學之數學原理》中八個定義和研究哲學的四條規則
附錄2.2.1 八個定義
附錄2.2.2 研究哲學的四條規則
附錄2.3 力與加速度成正比是牛頓第二定律的規定
附錄2.4 牛頓第二定律與慣性系
附錄2.5 質量的可加性
附錄2.6 最小作用量原理

第3章 萬有引力定律
3.1 開普勒行星運動三定律
3.1.1 第谷?布拉赫的精確觀測
3.1.2 開普勒發現行星運動定律
3.1.3 開普勒行星運動三定律
3.2 萬有引力定律
3.2.1 牛頓定律是討論行星運動的基礎
3.2.2 太陽對行星的作用力
3.2.3 萬有引力定律
3.2.4 慣性質量與引力質量、厄缶實驗
3.3 引力場
3.3.1 引力場場強
3.3.2 物質的引力場
3.3.3 引力場圖示 ——引力(場)線
3.3.4 引力場的通量定理
3.3.5 引力場的環路定理
3.3.6 引力場的勢——引力勢
3.3.7 引力場強與引力勢的定量關系
習題
附錄3.1 質點對稱性與質點引力場的性質及推廣

第4章 動量
4.1 質點動量定理
4.1.1 質點動量定理
4.1.2 沖量
4.1.3 狀態量和過程量
4.1.4 質點動量守恒定律
4.1.5 非慣性系中質點動量定理和動量守恒定律
4.2 質點系動量定理
4.2.1 質點系動量定理
4.2.2 質點系動量守恒定律
4.2.3 變質量體運動、火箭飛行原理
4.2.4 非慣性系中質點系動量定理和守恒定律
4.3 質心和質心運動方程
4.3.1 質心
4.3.2 質心運動定律
4.3.3 非慣性系中質心運動規律
4.3.4 質心參考系和質心坐標系
4.3.5 宇宙參考系即理想慣性系
習題

第5章 功和能
5.1 動能、功、動能定理
5.1.1 動能
5.1.2 功、功率
5.1.3 動能定理
5.1.4 非慣性系中動能定理
5.1.5 質心系中動能定理及柯尼希定理
5.2 保守力與勢能
5.2.1 一對相互作用力的合功與參考系無關
5.2.2 保守力
5.2.3 勢能
5.2.4 幾種常見的勢能
5.2.5 點元系統的勢能
5.2.6 由勢能求保守力
5.2.7 勢能分布圖
5.2.8 等勢面
5.2.9 保守系統與時間反演不變性
5.3 功能原理、機械能守恒
5.3.1 功能原理
5.3.2 機械能守恒
5.3.3 非慣性系中的功能原理
5.3.4 質心系中的功能原理
5.3.5 利用勢能曲線和相圖定性討論質點運動
5.4 自由碰撞
5.4.1 碰撞
5.4.2 一維碰撞普遍解
5.4.3 正碰中動能損失和資用能——對心碰撞中的能量關系
5.4.4 二維碰撞
5.4.5 質心系中討論碰撞
5.4.6 α衰變和β衰變、中微子預言
習題
附錄5.1 能量守恒定律與牛頓第三定律

第6章 角動量 剛體
6.1 質點角動量和質點角動量定理
6.1.1 對點之矩——力矩和質點動量矩
6.1.2 對軸之矩——對軸力矩和對軸質點角動量
6.1.3 質點角動量定理
6.1.4 質點角動量守恒定律
6.1.5 非慣性系中質點角動量定理
6.2 質點系角動量定理
6.2.1 質點系角動量定理
6.2.2 質點系角動量守恒定律
6.2.3 非慣性系中質點系角動量定理
6.2.4 質心系中角動量定理
6.3 萬有引力場中質點的運動
6.3.1 保守有心力場中質點運動的一般特點
6.3.2 用廣義勢能討論質點徑向運動
6.3.3 萬有引力場中橢圓運動參量
6.3.4 萬有引力場自由質點的運動軌道
6.3.5 兩體問題和兩體方法
6.4 剛體
6.4.1 定軸轉動剛體的動量、角動量、動能——對軸轉動慣量
6.4.2 定軸轉動運動規律
6.4.3 剛體平面運動規律
6.4.4 剛體定點運動簡介——陀螺運動規律
6.4.5 剛體對定點角動量l(o)與角速度ω的關系
6.4.6 剛體定點運動的動力學方程——歐拉方程
6.4.7 剛體上力系的簡化
6.4.8 剛體平衡條件
習題
附錄6.1 相對慣性系平動的坐標框架
附錄6.2 對稱陀螺旋進和章動的簡化討論
附錄6.3 對稱性與守恒律
附錄6.3.1 對稱性原理
附錄6.3.2 牛頓力學的討論
習題答案

第谷的觀測為開普勒發現行星運動定律作了準備，完成了發現萬有引力定律的第一步基礎工作一一實驗觀測，以他的執著、勤奮、智慧達到了那個時代天文實驗觀測的最高成就，3，1，2 開普勒發現行星運動定律
第谷在1601年把畢生的觀測材料交給他請來的助手，30歲的德國天文學家、數學家開普勒（JohannesKepler，1571-1630），也就把機會和責任交給了開普勒，第谷窮幾十年時間完成的只是實驗觀測的第一步，即數據采集的工作，實驗觀測的第二步也是更重要的一步工作，是在科學理論的指導下整理數據，尋找運動規律，
如果按托勒密的理論，要想符合第谷的精確測量結果，80多個本輪和均輪也遠遠不夠，開普勒不會應用這種繁復之致的理論，而是相信哥白尼的日心地動說，但是如果是日心地動說，行星都圍繞太陽運動，那么地球上看到的不是真正行星繞太陽運動的軌跡，地球上的觀測資料也不能直接反映行星的運動規律，要從行星的使人眼花繚亂的“視行”中推出它們的“真實”軌道，開普勒敏銳地領悟到：“要研究天，最好先懂得地”，把著眼點放在地球上，力圖先摸清地球本身的運動，然後再研究行星的運動，開普勒用三角測量法確定了地球的運動軌道，有了地球運動軌道，就可以采用日一地距離為基線，把地球上觀測的行星運動數據轉換成行星繞太陽運行的數據，這些工作特別是確定地球的運動軌道既是創造性的工作，也是大量的繁重的計算工作，開普勒夜以繼日地做了大量的計算。
行星相對于太陽運動的實驗數據得到之後，下一步要弄清楚的問題是行星運動遵循什么數學定律？要從經驗的數據里推出運動定律要比解決第一個問題艱巨得多，開普勒首先需要了解行星軌道所描出的曲線的幾何特征是什么？為此，他必須先對軌道作某種假設，然後按假設計算行星的理論軌道，再與第谷的實驗觀測結果相比較看是否吻合，如果不吻合，再找另外的假設進行探索，直到合乎觀測事實為止，開普勒首先分析的行星是火星，這是因為第谷的數據中對火星的觀測占有最大篇幅，恰好，這個行星的偏心率為0，0934，在八大行星中位居第二，只比水星（偏心率為0，2056）小，因此其運行與哥白尼圓周運動的理論出入較大，開普勒按照圓周運動假設來探求火星的軌道，他作了大量嘗試，每次都要進行艱巨的計算，在大約進行了70次的試探之後，開普勒才算找到一個與事實相當符合的方案，使他感到驚愕的是，當超出他所用數據的范圍繼續試探時。