物理学 上PDF电子书下载

第0章　引言 1

0.1 物理学 2

0.2　物理量 3

0.2.1　标量和矢量 3

0.2.2　物理量的基准单位 3

0.3　法定计量单位　量纲 4

0.3.1　法定计量单位 4

0.3.2 在本书中使用法定计量单位的方法和具体要求 7

0.3.3 量纲 10

第1章　质点运动学 12

1.1　参考系和坐标系 位矢 位移和路程 14

1.1.1　参考系 14

1.1.2 坐标系 尺和时钟 14

1.1.3　位矢 15

1.1.4　运动函数　轨道 16

1.1.5　位移和路程 17

1.2　速度　相对运动 18

1.2.1 速度　速率 18

1.2.2　相对运动 21

1.3　变速运动　加速度 23

1.4　直线运动 26

1.5　抛体运动 30

1.6 圆周运动 32

1.6.1 圆周运动的角量描述 32

1.6.2 自然坐标系 变速圆周运动 33

1.6.3 圆周运动中角量与线量的关系 35

习题 37

第2章　质点动力学的基本定律 42

2.1 牛顿定律 42

2.1.1　牛顿第一定律 43

2.1.2　牛顿第二定律 44

2.1.3　牛顿第三定律 47

2.2　力学中常见的力　示力图 48

2.2.1 万有引力 引力场 48

2.2.2　重力场 重力 50

2.2.3 弹性力 51

2.2.4　摩擦力 53

2.2.5 四种基本的自然力 55

2.3　牛顿运动定律的应用示例 57

2.4　非惯性系　惯性力 66

习题 68

第3章　力学中的守恒定律 72

3.1　功　功率 73

3.2　动能　质点的动能定理 76

3.3　系统　系统的动能定理 78

3.3.1 系统 78

3.3.2 系统内力的功 79

3.3.3 系统的动能定理 80

3.4　保守力的功　系统的势能 82

3.4.1 重力的功 82

3.4.2　弹性力的功 83

3.4.3 万有引力的功 84

3.4.4　保守力和非保守力 84

3.4.5 势能 85

3.5 系统的功能原理　机械能守恒定律　能量守恒定律 89

3.5.1 系统的功能原理 89

3.5.2　机械能守恒定律 90

3.5.3 应用功、能关系求解动力学问题的方法和步骤 91

3.5.4　能量守恒定律 93

3.6 冲量与动量　质点的动量定理 94

3.7　系统的动量定理　动量守恒定律　碰撞 99

3.7.1 系统的动量定理 99

3.7.2 系统的动量守恒定律 100

3.7.3　碰撞 103

3.8　质心　质心运动定理 107

3.8.1 系统的运动方程 107

3.8.2　质心的位置 110

3.9　力矩与角动量　质点的角动量守恒定律 112

3.9.1　质点的角动量 112

3.9.2 力矩 113

3.9.3　质点的角动量定理 114

3.9.4 质点的角动量守恒定律 114

3.10　系统的角动量守恒定律 116

3.10.1 系统的角动量 116

3.10.2 系统所受的力矩 力偶矩 116

3.10.3 系统的角动量定理 系统的角动量守恒定律 117

3.11　关于守恒定律的简短回溯 118

习题 119

第4章　刚体力学基础　弹性体简介 126

4.1　刚体的基本运动形式 127

4.1.1 刚体的平动 127

4.1.2 刚体的定轴转动 128

4.2　刚体定轴转动的转动动能　转动惯量 131

4.3　力矩的功 刚体定轴转动的动能定理 133

4.3.1 力矩 133

4.3.2 力矩所做的功 134

4.3.3 刚体定轴转动的动能定理 135

4.4　刚体的定轴转动定律 138

4.5　刚体定轴转动的角动量定理　角动量守恒定律 140

4.5.1 角动量 冲量矩 角动量定理 140

4.5.2 角动量守恒定律 140

4.6　固体的弹性 143

4.6.1 固体的形变 143

4.6.2　应力与应变 143

4.6.3　胡克定律 固体材料的弹性模量 144

4.6.4 弹性体的形变势能 145

4.6.5 弹性极限和强度极限 146

习题 147

第5章　机械振动 152

5.1　简谐运动 152

5.1.1 简谐运动的基本特征 152

5.1.2 简谐振子是一个理想模型 154

5.1.3 简谐运动表达式 155

5.1.4 简谐运动的能量 157

5.2　描述简谐运动的物理量 159

5.2.1 周期、频率和角频率 159

5.2.2　相位和初相　振幅和初相的确定 161

5.3　简谐运动的旋转矢量图示法　相位差 168

5.3.1 简谐运动的旋转矢量图示法 168

5.3.2　相位差 169

5.4 同方向简谐运动的合成　拍 171

5.4.1 同方向、同频率简谐运动的合成 171

5.4.2 同方向、不同频率简谐运动的合成 拍 173

5.5　相互垂直的简谐运动的合成　李萨如图形 175

5.5.1 相互垂直的同频率简谐运动的合成 175

5.5.2 相互垂直的不同频率简谐运动的合成 李萨如图形 177

5.6 阻尼振动 178

5.7　受迫振动 180

习题 183

第6章　机械波 188

6.1　机械波的产生和传播 188

6.1.1 机械波的产生条件 188

6.1.2　横波和纵波 189

6.2　描述波的一些物理量　波的几何表示 191

6.2.1 波速 191

6.2.2 波长、频率与波速之间的基本关系 192

6.2.3　波的几何表示——波线、波面、波前 194

6.3　平面简谐波的波函数 194

6.3.1 平面简谐波的波函数 194

6.3.2　波函数的物理意义 196

6.3.3 平面波波动方程 200

6.4　波的能量　能流密度 201

6.4.1 波的能量 201

6.4.2 能流密度 202

6.5　惠更斯原理　波的衍射、反射和折射 203

6.5.1　惠更斯原理 203

6.5.2　波的衍射 204

6.5.3　波的反射和折射 206

6.6　波的干涉　驻波 207

6.6.1 波的叠加原理 207

6.6.2 波的干涉 208

6.6.3　驻波 211

6.7　声波　超声波　次声波 213

6.7.1 声波 213

6.7.2　超声波 215

6.7.3 次声波 216

6.8　多普勒效应　艏波 217

6.8.1 多普勒效应 217

6.8.2　艏波 220

习题 221

第7章　相对论简介 225

7.1　力学的相对性原理　伽利略变换 226

7.1.1 力学的相对性原理 226

7.1.2　伽利略变换 226

7.2　狭义相对论的基本原理　洛伦兹变换 228

7.2.1 狭义相对论的基本原理 228

7.2.2　洛伦兹变换 230

7.2.3　洛伦兹速度变换公式 231

7.3 同时的相对性　时空的相对论效应 232

7.3.1 同时的相对性 232

7.3.2　长度的收缩（尺缩效应） 234

7.3.3 时间延缓 235

7.4　狭义相对论的动力学基础 237

7.4.1 质量与速率的关系 狭义相对论的运动方程 237

7.4.2 质量与能量的关系 240

7.4.3 能量与动量的关系 242

7.5　广义相对论简介　宇宙的奥秘 243

习题 245

第8章　热力学基础 247

8.1 热力学系统及其平衡态　准静态过程 248

8.1.1 热力学系统 平衡态 248

8.1.2 气体的状态参量 热力学第零定律 248

8.2　气体的物态方程 250

8.2.1 理想气体的物态方程 250

8.2.2 实际气体的物态方程 253

8.3　热力学第一定律 253

8.3.1 系统的内能 功与热的等效性 253

8.3.2 准静态过程中的功 255

8.3.3 热力学第一定律 256

8.4　理想气体的热力学过程　摩尔热容 258

8.4.1　等体过程　摩尔定容热容 258

8.4.2　等压过程　摩尔定压热容 259

8.4.3　等温过程 261

8.4.4　绝热过程 263

8.5　循环过程 266

8.5.1　循环过程 266

8.5.2　正循环 热机的效率 268

8.5.3　逆循环 制冷机的制冷系数 269

8.5.4　卡诺循环 270

8.6　热力学第二定律 274

8.6.1 可逆过程和不可逆过程 274

8.6.2 热力学第二定律 275

8.6.3　卡诺定理 277

8.7　熵　熵增加原理 277

8.7.1　克劳修斯公式 277

8.7.2 熵 278

8.7.3 熵增加原理 热力学第二定律的数学表达式 280

8.7.4　能量品质的退化 281

习题 283

第9章　气体动理论 287

9.1　气体动理论的基本概念 288

9.1.1 物质结构的分子特征 288

9.1.2 气体分子热运动及其统计规律性 290

9.2　理想气体的压强和温度 292

9.2.1　理想气体的微观模型 292

9.2.2　理想气体的压强公式 293

9.2.3　温度及其微观意义 295

9.3　气体分子运动的速率分布律 298

9.3.1 气体分子速率分布规律性及其描述 298

9.3.2　麦克斯韦速率分布律 300

9.3.3　分子热运动的三种统计速率 301

9.4　分子的平均碰撞频率和平均自由程 304

9.5　能量按自由度均分定理 306

9.5.1 自由度 306

9.5.2 能量按自由度均分定理 307

9.5.3　理想气体的内能 摩尔热容 308

9.6　气体内的输运现象 310

9.6.1 内摩擦现象 310

9.6.2　热传导 311

9.6.3　扩散 312

9.7　热力学第二定律的统计意义 313

9.7.1　理想气体自由膨胀不可逆性的微观解释 314

9.7.2 热力学第二定律的统计意义 315

9.7.3 熵的微观意义——熵和热力学概率 316

习题 317

附录 320

附录A　一些物理常量 320

附录B　常用天文学常量 321

附录C　数学公式 321

附录D　矢量的运算 323