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第1章 机械运动的描述 1

1.1 描述机械运动的基本概念 1

1.1.1 质点与刚体 1

1.1.2 参考系与坐标系 2

1.2 描述质点运动的线量 3

1.2.1 位置矢量 3

1.2.2 位移矢量 4

1.2.3 速度矢量 4

1.2.4 加速度矢量 6

1.3 几种典型的运动形式 11

1.3.1 直线运动 11

1.3.2 圆周运动 13

1.3.3 抛体运动 14

【科技博览】 15

1.4 描述刚体转动的角量 16

1.4.1 角位置 角位移 16

1.4.2 角速度 17

1.4.3 角加速度 17

1.4.4 角量与线量的关系 20

【网络资源】 21

小结 22

习题与思考题 22

第2章 质点运动的基本定律 25

2.1 牛顿运动定律 25

2.1.1 牛顿运动定律表述 25

【科技博览】 28

2.1.2 基本的自然力 29

2.1.3 牛顿运动定律适用范围 33

2.2 力学相对性原理 36

2.2.1 力学相对性原理 36

2.2.2 经典力学时空观 37

2.2.3 非惯性系和惯性力 39

【著名实验】 41

2.3 动量 动量守恒定律 42

2.3.1 动量 动量定理 42

2.3.2 动量守恒定律 45

2.3.3 火箭飞行原理 46

【科技博览】 48

2.4 角动量 角动量守恒定律 48

2.4.1 角动量 48

2.4.2 力矩 49

2.4.3 角动量定理 50

2.4.4 角动量守恒定律 50

2.5 功 动能定理 53

2.5.1 功 功率 53

2.5.2 动能定理 56

2.6 势能 机械能守恒定律 58

2.6.1 保守力的功 势能 58

2.6.2 机械能守恒定律 63

【前沿进展】 65

2.6.3 能量转换与守恒定律 66

【网络资源】 67

小结 67

习题与思考题 69

第3章 刚体的定轴转动 72

3.1 质心 质心运动定理 72

3.1.1 质心 72

3.1.2 质心运动定理 73

3.2 刚体定轴转动定律 75

3.2.1 力对轴的力矩 75

3.2.2 转动定律 76

3.2.3 转动惯量 78

3.3 对定轴的角动量定理与角动量守恒定律 81

3.3.1 角动量定理 82

3.3.2 角动量守恒定律 83

【科技博览】 84

3.3.3 进动 84

3.4 刚体定轴转动的动能定理与机械能守恒定律 87

3.4.1 刚体定轴转动的动能定理 87

3.4.2 刚体定轴转动的机械能守恒定律 90

3.5 对称性与守恒定律 91

3.5.1 对称性及其原理 91

3.5.2 时空对称性与能量、动量、角动量守恒定律 94

【网络资源】 96

小结 96

习题与思考题 97

第4章 流体力学基础 101

4.1 流体的基本概念 101

4.1.1 理想流体 101

4.1.2 流迹、流线和流管 102

4.1.3 定常流动 103

【前沿进展】 103

4.2 理想流体运动的基本方程 104

4.2.1 连续性方程 104

4.2.2 伯努利方程 105

4.3 粘性流体的运动 108

4.3.1 粘滞定律 108

4.3.2 层流与湍流 109

【科技博览】 110

4.3.3 泊肃叶公式 111

4.4 流体中的阻力 112

4.4.1 粘滞阻力 112

4.4.2 压差阻力 113

4.4.3 波阻 114

【网络资源】 114

小结 114

习题与思考题 115

第5章 气体动理论 117

5.1 热运动的基本概念 理想气体 117

5.1.1 气体动理论的基本观点 117

5.1.2 平衡态 气体状态参量 119

5.1.3 理想气体物态方程 121

5.2 气体分子热运动的分布规律 123

5.2.1 气体分子热运动的特征与研究方法 123

5.2.2 麦克斯韦气体分子速率分布律 124

【著名实验】 125

5.2.3 玻耳兹曼能量分布律 130

5.3 压强与温度的统计意义 133

5.3.1 理想气体的微观模型 133

5.3.2 压强公式 133

5.3.3 温度的微观实质 135

5.4 自由度 能量均分定理 136

5.4.1 自由度 136

5.4.2 能量按自由度均分定理 137

5.4.3 理想气体的内能 138

5.5 分子碰撞 平均自由程 139

5.6 气体的迁移现象 141

5.6.1 内摩擦现象 142

5.6.2 热传导现象 143

5.6.3 扩散现象 143

5.7 真实气体 范德瓦耳斯方程 145

5.7.1 真实气体的等温线 145

5.7.2 范德瓦耳斯方程 146

【网络资源】 147

小结 148

习题与思考题 149

第6章 热力学基础 151

6.1 热力学第一定律 151

6.1.1 热力学过程 准静态过程 151

6.1.2 内能 热量 功 153

6.1.3 热力学第一定律 156

【著名实验】 157

6.2 理想气体的典型热力学过程 157

6.2.1 等体过程 158

6.2.2 等压过程 158

6.2.3 等温过程 160

6.2.4 绝热过程 161

6.3 循环过程 163

6.3.1 循环过程 163

6.3.2 卡诺循环 165

6.4 热力学第二定律 168

6.4.1 热力学第二定律 168

6.4.2 可逆过程和不可逆过程 170

6.4.3 卡诺定理 171

6.5 热力学熵 熵增加原理 172

6.5.1 热力学熵 172

6.5.2 熵增加原理 175

6.6 热力学第二定律的统计意义 176

6.6.1 热力学概率与玻耳兹曼熵 176

6.6.2 热力学第二定律的统计意义 179

【前沿进展】 180

【网络资源】 181

小结 182

习题与思考题 183

第7章 静电场 186

7.1 电荷 库仑定律 186

7.1.1 电荷及其守恒定律 186

【前沿进展】 187

7.1.2 库仑定律 188

【著名实验】 189

7.2 电场 电场强度 190

7.2.1 电场 190

7.2.2 电场强度 190

7.2.3 电场强度的计算 191

7.3 静电场中的电介质 电位移矢量 199

7.3.1 静电场中的电介质 199

【科技博览】 202

7.3.2 电极化强度 203

7.3.3 电位移矢量 205

7.4 静电场中的高斯定理 205

7.4.1 电场线与电位移线 205

7.4.2 电通量 207

7.4.3 高斯定理 209

7.4.4 利用高斯定理求静电场的分布 211

7.5 静电场的环路定理 电势 216

7.5.1 静电场的环路定理 216

7.5.2 电势 218

7.5.3 电势叠加原理 219

7.5.4 电场的能量 223

7.6 电场强度与电势梯度的关系 225

7.6.1 等势面 226

7.6.2 电场强度与电势梯度 227

7.7 静电场中的导体 229

7.7.1 静电平衡 229

【科技博览】 232

7.7.2 静电屏蔽 233

7.7.3 电容器 235

【网络资源】 239

小结 239

习题与思考题 241

第8章 稳恒磁场 244

8.1 恒定电流 244

8.1.1 电流和电流密度 244

8.1.2 欧姆定律 246

8.1.3 电动势 247

8.2 基本磁现象 安培定律 249

8.2.1 基本磁现象 249

【著名实验】 250

8.2.2 安培定律 251

8.3 磁场 毕奥-萨伐尔定律 253

8.3.1 磁场 磁感应强度 253

8.3.2 毕奥-萨伐尔定律 254

8.4 磁通量 磁场中的高斯定理 258

8.4.1 磁感应线 258

8.4.2 磁通量 磁场中的高斯定理 259

8.5 磁场对载流导线和运动电荷的作用 260

8.5.1 磁场对载流导线的作用 260

8.5.2 运动电荷在磁场中受力 264

【科技博览】 266

8.6 磁介质 磁化过程 267

8.6.1 磁介质及其磁化 267

8.6.2 磁化强度和磁场强度 270

8.6.3 铁磁质 272

8.7 安培环路定理 275

8.7.1 安培环路定理 275

8.7.2 安培环路定理应用 277

【网络资源】 279

小结 280

习题与思考题 281

第9章 电磁感应与麦克斯韦方程组 284

9.1 电磁感应的基本规律 284

9.1.1 法拉第电磁感应定律 284

【著名实验】 286

9.1.2 楞次定律 287

9.2 动生与感生电动势 287

9.2.1 动生电动势 288

9.2.2 感生电场 感生电动势 289

【科技博览】 292

9.2.3 涡流和趋肤效应 293

【前沿进展】 294

9.3 自感与互感 295

9.3.1 自感 295

9.3.2 互感 298

9.4 磁场的能量 300

9.5 位移电流 303

9.6 麦克斯韦方程组 305

【前沿进展】 307

【网络资源】 308

小结 308

习题与思考题 309

国际单位制 313

常用物理常量和参数 317

习题答案 320

索引 327