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第一篇 力学 1

第一章 运动学 1

1.1 位移、速度和加速度 1

1.1.1位移、速度、加速度的定义 1

1.1.2 速度、加速度的基本性质 2

1.2 质点运动学的常用公式 6

1.2.1 匀加速直线运动 6

1.2.2 圆周运动的加速度 7

1.2.3 角量与线量的关系 9

1.3.1 相对运动与速度相加原理 10

1.3 相对运动，速度相加原理及其适用范围 10

1.3.2 古典力学的时空观与速度相加原理的适用范围 11

1.4 几个容易混淆的概念 12

1.4.1 参照系与坐标系 12

1.4.2 |△Υ|与|△γ|，与|△υ||△ν| 14

1.4.3 速度的合成、分解与伽利略速度变换关系 15

1.4.4 运动的合成、分解与运动的独立性 16

1.5 运动学解题的要求与举例 18

1.5.1 解题的基本要求 18

1.5.2 解题举例 19

2.2 对牛顿三定律的认识 26

2.2.1 惯性与惯性运动 26

2.1 牛顿三定律的内容 26

第二章 牛顿定律 26

2.2.2 牛顿第二定律的表达式 27

2.2.3 牛顿定律科学概括了力的概念 30

2.2.4 牛顿定律应用的对象是质点 30

2.3 牛顿定律和参照系 30

2.3.1 牛顿定律并非在所有的参照系中都可以应用 30

2.3.2 牛顿第一定律义了惯性参照系 31

2.3.3 力学中常用的三个惯性系 32

2.4 受力分析的难点--摩擦力的分析 32

2.4.1 常见力中接触力的特点 33

2.4.2 静摩擦力方向的分析 34

2.4.3 随转台匀角速转动物体的相对运动趋势的分析 35

2.5 应用牛顿定律解题的一般方法 36

2.6 牛顿定律应用的典型例题 41

2.7 非惯性系中力和加速度之间的关系 48

2.7.1 在非惯性系中引入惯性力 48

2.7.2 惯性力不是相互作用力 50

2.7.3 非惯性系与力场的等效性 51

2.7.4 重力和地球的引力 51

2.7.5 非惯性系中牛顿定律的应用举例 53

第三章 功与能 55

3.1 功与能的基本概念 55

3.1.1 功 55

3.1.2 保守力 56

3.1.4 势能 58

3.1.3 动能 58

3.1.5 机械能 61

3.2 功与能的主要规律及基本联系 62

3.2.1 功与能的主要规律 62

3.2.2 功与能的基本联系 64

3.3 利用功能关系解题的基本步骤 65

3.4 典型例题 67

3.5 对功、能概念的进一步分析 73

3.5.1 关于功的定义的几种不同说法 73

3.5.2 “一对力”的功 75

3.5.3 关于保守力及势能概念的深入说明 78

3.5.4 重力势能与万有引力势能的关系 82

3.5.5 从一对对内力作功分析弹簧势能变化的方法 84

3.5.6 在某个惯性系中系统的机械能守恒，在其他惯性系中是否也守恒 85

第四章 动量与角动量 85

4.1 动量与角动量的基本概念和基本规律 87

4.1.1 动量与角动量的基本概念和有关的物理量 87

4.1.2 动量与角动量的基本定律 90

4.1.3 几个概念的对比及守恒条件的比较 96

4.2 用动量定理对变质量的问题的分析 101

4.2.1 古典力学中变质量问题的涵义 101

4.2.2 变质量问题的一般公式 101

4.2.3 两个典型的变质量问题 103

4.3.1 行星运动是平面运动 107

4.3 角动量守恒与行星运动 107

4.3.2 对开普勒第二定律的证明 108

4.3.3 远、近日点速率的关系 109

4.4 典型例题 110

4.5 质心参照系 118

4.5.1 质心参照系是零动量参照系 119

4.5.2 质心参照系是讨论质点系运动的重要参照系 119

4.5.3 质心系中碰撞问题的研究 122

4.6 对几个有关动量和功能问题的分析 129

4.6.1 动量守恒条件的再讨论 129

4.6.2 质心系是非惯性系时的功能原理 130

4.6.3 为何在地球一卫星系统中研究动量关系不能选地球为参照系，而研究能量关系却可选地球为参照系 133

4.6.4 汽车启动过程中几个力学问题的讨论 136

第五章 刚体 141

5.1 刚体的基本概念 141

5.1.1 刚体的几种运动形式 141

5.1.2 刚体的重要的物理量和表达式 142

5.2 刚体的基本规律 146

5.2.1 刚体的运动学规律 146

5.2.2 关于刚体转动惯量的规律 148

5.2.3 刚体的动力学规律 150

5.3 典型例题 155

5.4.1 圆盘纯滚动时的转动定律 168

5.4 对几个疑难问题的分析 168

5.4.2 转动圆盘啮合时的角动量守恒问题 172

5.4.3 滑冰运动员作旋转动作时的动力学分析 174

5.4.4 圆盘滚动中静摩擦力所做的功 176

5.4.5 为什么角速度与转心的位置无关 178

5.4.6 角位移是否为矢量 179

第六章 狭义相对论基础 186

6.1 相对论的基本原理 186

6.1.1 相对论的基本假设 186

6.1.2 相对论是对古典时空观和牛顿力学的彻底革命 189

6.2 相对论的时空观 193

6.2.1 同时性的相对性 195

6.2.2 时序 197

6.2.3 时间膨胀 199

6.2.4 长度缩短 200

6.2.5 洛仑兹速度变换 201

6.2.6 洛仑兹加速度变换 204

6.3 相对论力学 205

6.3.1 相对论质量 205

6.3.2 相对论动量 206

6.3.3 相对论动量变化率 206

6.3.4 相对论动能 208

6.3.5 相对论能量 209

6.3.6 相对论动量和能量的关系 211

6.4 典型例题 212

6.5 对几个问题的进一步说明与分析 230

6.5.1 相对论动量与能量变换 230

6.5.2 相对论动量变化率的变换 230

6.5.3 相对论的起源 235

6.5.4 双生子佯谬 240

6.5.5 球的视状 242

6.5.6 从一个特例证明相对论质量与其速率的关系式 247

6.5.7 能否选光子为参照系 249

6.5.8 光速с是否是宇宙间的极限速度 249

7.1 概述 251

7.1.1 热学系统 251

第二篇 热学 251

第七章 气体分子运动论 251

7.1.2 热运动的研究方法 252

7.1.3 统计规律 253

7.1.4 平衡态 254

7.1.5 V、P、T的物理意义 255

7.2 气体分子运动论的基本概念 256

7.2.1 经典分子运动论的基本思想 256

7.2.2 在平衡态的情况下气体分子运动的统计性假设 256

7.2.3 气体的微观模型 257

7.3.1 气体的状态方程 259

7.3 气体分子运动论的基本规律 259

7.3.2 压强的统计解释与理想气体的压强公式 261

7.3.3 温度的统计解释 262

7.3.4 能量的统计规律 262

7.3.5 麦克斯韦速率分布律 265

7.3.6 碰撞的统计规律 270

7.3.7 内迁移现象的规律 271

7.4 典型例题 274

7.5 对几个问题的进一步说明与分析 284

7.5.1 麦克斯韦速度分布律 284

7.5.2 由麦克斯韦速度分布律推导麦克斯韦速率分布律 291

7.5.3 玻尔兹曼分布律 292

7.5.4 单位时间内碰到单位面积器壁上的分子数 296

7.5.5 用麦克斯韦速度分布律求压强 298

7.5.6 分子按动能的分布律 298

7.5.7 麦克斯韦速度分布律是研究理想气体各种规律的出发点 304

第八章 热力学基础 305

8.1 关于热力学过程的概念 305

8.1.1 准静态过程 306

8.1.2 可逆过程 309

8.1.3 不可逆过程 309

8.1.4 循环过程 311

8.1.6 等值过程 313

8.1.5 绝热过程 313

8.2 热力学过程中的能量转化关系--热力学第一定律 315

8.2.1 功 315

8.2.2 热量 316

8.2.3 焦耳热功当量实验 317

8.2.4 内能 318

8.2.5 热力学第一定律 320

8.2.6 热力学第一定律的应用 321

8.3 热力学过程中方向性的规律--热力学第二定律 330

8.3.1热机的效率和致冷机的致冷系数 330

8.3.2 卡诺循环 331

8.3.3 热力学第二定律 333

8.3.4 卡诺定理 335

8.3.5 热力第二定律的数学表达--熵和熵增原理 336

8.3.6 热力学第二定律数学表达式的应用 339

8.4 典型例题 341

8.5 对几个问题的进一步说明和分析 351

8.5.1 非平衡态下的热力学第一定律 351

8.5.2 热力学第二定律的统计解释 352

8.5.3 从宏观上看功和热的差异 355

8.5.4 热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述等价性的证明 356

8.5.5 热力学温标及其与理想气体温标的一致性 358

8.5.6 气体的自由膨胀与热力学第二定律的开尔文表述 360

8.5.7 多个热源的热机是否能够只吸热不放热 363

8.5.8 等容过程中对克劳修斯等式和不等式的分析 365