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第1章 质点运动学 1

1.1 质点运动的描述 1

1.1.1 参考系 质点 1

1.1.2 质点运动的矢量描述 2

1.2 曲线运动 5

1.2.1 圆周运动 5

1.2.2 一般曲线运动 9

1.3 运动学的基本问题 10

1.4 相对运动 12

阅读材料一 水桶实验中的时空观 14

本章提要 18

思考题 19

习题 19

第2章 牛顿运动定律与力 21

2.1 牛顿运动定律 22

2.1.1 牛顿第一运动定律 22

2.1.2 牛顿第二运动定律 22

2.1.3 牛顿第三运动定律 24

2.2 几种常见的力 24

2.2.1 万有引力 重力 24

2.2.2 弹性力 25

2.2.3 摩擦力 25

2.3 牛顿运动定律的应用举例 26

阅读材料二 科里奥利力 30

本章提要 33

思考题 33

习题 33

第3章 质点系动力学 36

3.1 动量守恒定律 36

3.1.1 质点的动量定理 37

3.1.2 质点系的动量定理 38

3.1.3 动量守恒定律 39

3.2 功和功率 41

3.2.1 恒力做功 41

3.2.2 变力做功 42

3.2.3 合力做功 42

3.2.4 几种常见的力做功 43

3.2.5 功率 44

3.3 动能定理 45

3.3.1 质点的动能定理 45

3.3.2 质点系的动能定理 47

3.4 势能 机械能守恒定律 48

3.4.1 保守力与非保守力 48

3.4.2 势能 49

3.4.3 机械能守恒定律 50

3.4.4 能量守恒定律 51

3.5 碰撞 52

阅读材料三 对称性·守恒律·牛顿定律 53

本章提要 54

思考题 56

习题 56

第4章 刚体力学基础 58

4.1 刚体运动的描述 59

4.1.1 平动 59

4.1.2 定轴转动 59

4.2 力矩 转动定律 转动惯量 61

4.2.1 力矩 61

4.2.2 转动定律 62

4.2.3 转动惯量 62

4.2.4 角动量定理 66

4.2.5 角动量守恒定律 67

4.3 刚体定轴转动的动能定理 68

4.3.1 力矩做功 69

4.3.2 刚体绕定轴转动的动能定理 69

4.4 刚体力学综合应用 70

阅读材料四 陀螺的进动 75

本章提要 77

思考题 77

习题 78

第5章 机械振动和机械波 81

5.1 简谐振动的基本特征 82

5.1.1 简谐振动 82

5.1.2 运动学特征 83

5.2 描述简谐振动的特征量 83

5.3 简谐振动的旋转矢量图表示法 86

5.4 简谐振动的能量 87

5.5 简谐振动的合成 87

5.6 机械波的产生和传播 90

5.6.1 机械波产生的条件 90

5.6.2 波线与波面 91

5.6.3 描述机械波的特征量 91

5.7 平面简谐波的波动方程及其物理意义 92

5.7.1 平面简谐波的波动方程 92

5.7.2 波动方程的物理意义 93

5.8 波的能量 94

5.9 惠更斯原理 波的衍射 95

5.9.1 惠更斯原理 95

5.9.2 波的衍射 96

5.10 波的干涉 96

5.10.1 波的叠加原理 96

5.10.2 波的干涉 97

5.10.3 驻波 98

阅读材料五 频谱分析 超声和次声波 100

本章提要 102

思考题 103

习题 104

第6章 气体动理论 107

6.1 热运动的描述 108

6.1.1 平衡态和平衡过程 108

6.1.2 气体的状态参量 108

6.1.3 理想气体的状态方程 110

6.2 理想气体的压强公式 110

6.2.1 理想气体的微观模型与统计假设 111

6.2.2 理想气体的压强公式 111

6.2.3 理想气体温度的微观解释 113

6.3 能量均分定理 理想气体的内能 114

6.3.1 自由度 114

6.3.2 能量按自由度均分定理 115

6.3.3 理想气体的内能 116

6.4 麦克斯韦气体分子速率分布律 117

6.4.1 测定气体分子速率分布的实验 118

6.4.2 麦克斯韦分子速率分布定律 119

6.4.3 气体分子的三种统计速率 120

6.5 玻耳兹曼能量分布律 121

6.6 分子的平均碰撞次数和平均自由程 122

6.6.1 平均碰撞次数 123

6.6.2 平均自由程 124

6.7 气体的迁移现象 125

6.7.1 黏滞现象 125

6.7.2 热传导现象 125

6.7.3 扩散现象 126

阅读材料六 超流体 127

本章提要 128

思考题 129

习题 130

第7章 热力学基础 133

7.1 准静态过程 133

7.1.1 准静态过程的定义 133

7.1.2 功 134

7.1.3 热量 135

7.1.4 内能 135

7.1.5 热力学第一定律 136

7.2 热力学第一定律在理想气体中的应用 137

7.2.1 等体过程气体的摩尔定体热容 137

7.2.2 等压过程 气体的摩尔定压热容 138

7.2.3 等温过程 139

7.2.4 绝热过程 140

7.3 循环过程 卡诺循环 143

7.3.1 循环过程 143

7.3.2 热机与热机效率 144

7.3.3 制冷机工作原理与制冷系数 144

7.3.4 卡诺循环 146

7.4 热力学第二定律 147

7.4.1 热力学第二定律的两种表述 148

7.4.2 热力学第二定律两种表述的等效性 148

7.4.3 可逆过程和不可逆过程 149

7.4.4 卡诺定理 150

7.5 熵和熵增加原理 150

7.5.1 熵 150

7.5.2 熵增加原理 152

7.5.3 热力学第二定律的统计意义 153

7.5.4 玻耳兹曼熵 153

阅读材料七 熵与能源 154

本章提要 156

思考题 158

习题 159

习题参考答案 163

参考文献 167

附录Ⅰ 国际单位制 168

附录Ⅱ 常用基本物理数据 170

附录Ⅲ 空气、水、地球、太阳系常用数据 172

附录Ⅳ 物理量的名称符号和单位 173