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绪论 1

第一章人体力学的基础知识 6

第一节牛顿运动定律 6

一、位移速度加速度 6

二、牛顿运动定律 7

第二节功和能 8

一、功 8

二、动能定理 9

三、势能 9

四、功能原理 10

五、能量转化和守恒定律 10

第三节动量 11

第四节刚体绕固定轴的转动 12

一、刚体转动的运动学 12

二、刚体转动的动力学 13

三、刚体的转动定理 14

四、刚体转动的角动量守恒定律 15

五、陀螺的旋进 16

第五节物体的弹性和形变 17

一、应变和应力 17

二、弹性模量 18

三、弹性膜的拉普拉斯公式 19

四、弹性和粘弹性 20

第六节骨力学和软组织力学概述 21

一、骨组织和形变 21

二、骨的粘弹性及骨的外力损伤 22

三、应力作用与骨生长及创伤恢复 23

四、血管和肌肉的力学性质 24

习题 24

第二章流体的运动 26

第一节理想流体连续性方程 26

一、流体运动的研究方法 26

二、定常流动 27

三、连续性方程 27

第二节伯努利方程 28

一、伯努利方程 28

二、伯努利方程的应用 29

第三节粘性流体的运动 31

一、牛顿粘性定律 31

二、层流与湍流雷诺数 32

三、粘性流体的伯努利方程 33

四、斯托克斯定律 34

第四节泊肃叶定律 34

一、泊肃叶定律 34

二、泊肃叶定律的推导 35

第五节血流动力学与流变学基础 36

一、心脏的功与功率 36

二、人体血循环系统中的血流特点 37

三、血液的粘度及其影响因素 38

习题 39

第三章振动和波 43

第一节简谐振动 43

一、简谐振动方程 43

二、简谐振动的矢量图表示法 45

三、简谐振动的能量 45

第二节阻尼振动受迫振动共振 47

一、阻尼振动 47

二、受迫振动 48

三、共振 48

第三节振动的合成与分解 49

一、两个同方向同频率简谐振动的合成 49

二、两个同方向频率相近的简谐振动的合成 50

三、相互垂直的同频率的简谐振动的合成 51

四、频谱分析原理 51

第四节波动的基本规律 53

一、波的产生与描述 53

二、波长波的周期和频率波速 54

三、平面简谐波的波动方程 55

第五节波的能量与波的衰减 56

一、波的能量 56

二、能流和能流密度 56

三、波的衰减 57

第六节波的叠加和干涉 58

一、惠更斯原理 58

二、波的干涉 58

三、驻波 60

习题 62

第四章声波 64

第一节声波的基本性质 64

一、声压 64

二、声特性阻抗 65

三、声强 66

第二节声强级和响度级 66

一、声强级 66

二、响度级 67

第三节多普勒效应 68

第四节超声波及其医学上的应用 70

一、超声波的特性 70

二、超声波的产生 72

三、超声波成像的基本原理 72

习题 76

第五章分子动理论 78

第一节物质的微观模型 78

第二节理想气体分子动理论 79

一、理想气体的物态方程 79

二、理想气体的微观模型 80

三、理想气体的压强公式 80

四、理想气体的能量公式 81

五、理想气体的分压定理 82

第三节气体分子速率分布和能量分布 82

一、麦克斯韦速率分布律 82

二、分子的平均自由程和平均碰撞频率 84

三、玻尔兹曼能量分布律 84

第四节输运过程 84

一、热传导过程 85

二、扩散过程 85

三、透膜输运 86

第五节液体的表面性质 86

一、表面张力和表面能 86

二、弯曲液面的附加压强 88

三、毛细现象和气体的栓塞 89

四、表面活性物质和表面吸附 91

习题 91

第六章热力学基础 93

第一节基本概念 93

一、热力学系统 93

二、准静态过程 93

三、态函数 94

四、功热量内能 94

第二节热力学第一定律 95

一、热力学第一定律 95

二、热力学第一定律对理想气体的应用 96

三、人体的能量交换 98

第三节热力学第二定律 99

一、循环过程与热机效率 100

二、卡诺循环 100

三、可逆过程与不可逆过程 102

四、热力学第二定律 102

五、卡诺定理 102

六、热力学第二定律的统计意义 102

第四节熵与熵增加原理 103

一、克劳修斯等式 104

二、熵 104

三、熵增加原理 105

四、熵的计算 106

第五节热力学第二定律与生命系统 106

一、自组织现象 106

二、生命与熵 107

习题 107

第七章静电场 109

第一节电场与电场强度 109

一、电场 109

二、电场强度 110

三、电场的叠加原理 110

四、场强的计算 110

第二节高斯定理 112

一、电场线与电通量 112

二、高斯定理 113

三、高斯定理的应用 114

第三节电势 114

一、静电场力作功 114

二、电势与电势差 115

三、电势梯度 117

第四节电偶极子与生物膜电位 117

一、电偶极子的电势 117

二、电偶层 119

三、能斯特方程 120

四、神经细胞的静息电位 121

第五节静电场中的电介质 122

一、电介质的极化 122

二、电极化强度 123

三、电介质内部的电场强度 124

四、介质中的高斯定理 125

第六节静电场的能量 125

一、电容电容器 125

二、电容器中的能量 127

三、静电场的能量 127

习题 128

第八章直流电 131

第一节稳恒电流的性质 131

一、电流与电流密度 131

二、欧姆定律的微分形式 132

第二节基尔霍夫定律 133

一、电源电动势 133

二、含源电路的欧姆定律 133

三、基尔霍夫定律及其应用 134

第三节RC电路的暂态过程 135

一、电容器的充电过程 135

二、电容器的放电过程 136

第四节直流电的医学应用 137

一、直流电对机体的作用 137

二、直流电在医学中的应用 137

习题 138

第九章电流的磁场 140

第一节磁场和磁感应强度 140

一、磁场 140

二、磁感应强度 140

三、磁通量 141

第二节描述磁场的基本定理 141

一、磁场的高斯定理 141

二、毕奥-萨伐尔定律 141

三、毕奥-萨伐尔定律的应用 142

四、安培环路定理 144

第三节磁场对运动电荷的作用 145

一、洛伦兹力 145

二、带电粒子在磁场中的运动 146

三、霍尔效应 147

四、质谱仪和回旋加速器 148

第四节磁场对载流导线的作用 149

一、安培定律 149

二、磁场对载流平面线圈的作用 150

三、磁矩 150

第五节磁介质 151

一、介质中的磁场 151

二、磁介质的分类 152

三、超导体及其磁学特性 153

习题 154

第十章电磁感应与电磁场 156

第一节电磁感应的基本定律 156

一、电磁感应现象 156

二、法拉第电磁感应定律 157

三、楞次定律 157

第二节感应电动势 158

一、动生电动势 158

二、感生电动势 159

第三节磁场的能量 159

一、互感与自感 159

二、自感线圈的能量 161

三、磁场的能量 161

第四节电磁场与电磁波 161

一、麦克斯韦方程组 161

二、电磁场与电磁波 163

习题 164

第十一章几何光学 167

第一节球面成像 167

一、单球面折射 167

二、共轴球面系统 169

第二节透镜 170

一、薄透镜成像公式 170

二、薄透镜的组合 171

三、共轴光具组 172

四、柱面透镜 173

五、透镜的像差 174

第三节眼 175

一、眼的光学结构与调节 175

二、视力屈光不正及其矫正 176

第四节放大镜和显微镜 178

一、放大镜 178

二、显微镜的成像原理 179

三、分辨本领 180

第五节特种显微镜与纤镜 182

一、特种显微镜 182

二、纤镜 184

习题 184

第十二章光的波动性 187

第一节光的干涉 187

一、相干光源 187

二、杨氏双缝实验 188

三、光程 189

四、薄膜干涉 191

第二节光的衍射 192

一、单缝衍射 193

二、衍射光栅 194

三、圆孔衍射 195

第三节光的偏振 196

一、自然光和偏振光 196

二、偏振光的产生和检验 196

第四节偏振光的应用 199

一、偏振光的干涉 199

二、旋光性 201

习题 201

第十三章光的粒子性 204

第一节黑体辐射 204

一、热辐射现象 204

二、基尔霍夫辐射定律 204

三、黑体辐射的实验定律 206

四、普朗克量子假说 207

第二节光电效应 208

一、光电效应 208

二、爱因斯坦的光子假说 209

三、光子的质量与动量 209

第三节光的波粒二象性 210

一、康普顿效应 210

二、光的波粒二象性 211

第四节激光 211

一、激光的产生机制 212

二、激光的特性 213

三、激光的生物效应 213

四、激光的医学应用 214

习题 215

第十四章X射线 218

第一节X射线的产生 218

一、X射线的发生装置 218

二、X射线的强度和硬度 219

三、X射线谱 220

第二节X射线的基本特征 222

一、X射线的性质 222

二、X射线衍射 223

第三节X射线的衰减规律 224

一、单能窄束X射线的吸收衰减规律 224

二、质量衰减系数 225

三、质量衰减系数与波长及原子序数的关系 225

第四节X射线的医学应用 226

一、诊断 226

二、治疗 227

习题 227

第十五章原子核和放射性 229

第一节原子核的基本性质 229

一、原子核的组成 229

二、原子核的角动量和磁矩 231

三、原子核的稳定性 231

第二节放射性核素的衰变种类 232

一、α衰变 232

二、β衰变 233

三、γ衰变和内转换 234

第三节放射性核素的衰变规律 234

一、衰变规律 234

二、半衰期和平均寿命 235

三、放射性活度 235

四、放射性平衡 236

第四节射线与物质的相互作用 237

一、带电粒子与物质的相互作用 237

二、γ射线与物质的相互作用 237

三、中子与物质的相互作用 238

第五节电离辐射防护 239

一、电离辐射的生物效应 239

二、电离辐射剂量单位 239

三、电离辐射的防护 240

第六节放射性核素在医学上的应用 240

一、放射治疗 240

二、示踪诊断 241

三、磁共振成像 242

习题 243

第十六章相对论基础 245

第一节狭义相对论的基本假设 245

一、迈克尔孙-莫雷实验 245

二、爱因斯坦的狭义相对论假说 246

三、洛伦兹变换 246

第二节狭义相对论时空观 247

一、同时性的相对性 247

二、时间延缓 248

三、长度缩短 249

第三节相对论力学基础 250

一、质量的相对性 250

二、相对论动能 251

三、相对论质能关系 252

第四节广义相对论简介 253

一、惯性质量与引力质量 253

二、等效原理 254

三、广义相对性原理 255

四、广义相对论的三个验证 255

习题 256

第十七章量子力学基础 258

第一节玻尔的氢原子理论 258

一、氢原子光谱的实验规律 258

二、玻尔的氢原子理论假说 260

第二节实物粒子的波动性 261

一、德布罗意假设 261

二、物质波的统计解释 262

三、不确定关系 262

第三节薛定谔方程 264

一、波函数 264

二、薛定谔方程 265

三、一维无限深势阱中运动的粒子 265

四、势垒与隧道效应 267

第四节量子力学的原子结构理论 268

一、四个量子数 268

二、原子的壳层结构 269

三、分子结构简介 270

习题 271

第十八章混沌动力学基础 273

第一节混沌运动 273

一、Logistic方程 273

二、从周期倍化到混沌 274

三、混沌区的秩序 276

第二节混沌与奇怪吸引子 277

一、相空间与吸引子 277

二、混沌运动和奇怪吸引子 278

第三节分形与分维 280

一、分形 280

二、分维 282

第四节生物混沌 282

一、生物分形 282

二、生物混沌 283

习题 285

附录一矢量运算简介 286

附录二基本物理常数 289

附录三单位制和量纲国际单位制 290

名词索引 292

参考文献 298