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目录 3

第1篇 力学 3

第1章　运动学 3

1.1　参考系和坐标系 3

1.1.1　绝对运动与相对静止相统一 3

1.1.2　参考系和坐标系 4

1.2　几种典型机械运动及其理想模型 6

1.2.1　典型的机械运动形式 6

1.2.2　机械运动的典型理想模型 6

1.3　描述一般曲线运动的线参量与角参量 8

1.3.1　时间参量 9

1.3.2　描述一般曲线运动的线参量 11

1.3.3　描述刚体转动的角参量 18

1.3.4　对一般曲线运动描述的应用举例 19

1.4　振动与波动的描述 20

1.4.1　描述简谐振动的物理参量 21

1.4.2　描述机械波的物理参量 24

1.5　运动的合成与分解 30

1.5.1　运动叠加原理 30

1.5.2　简谐振动的合成 31

1.5.3　振动的频谱分析 35

1.5.4　波的干涉 39

1.5.5　驻波 41

1.6.1　相对运动问题与对称性原理 46

1.6　相对运动 46

1.6.2　伽利略变换 47

1.6.3　多普勒效应 50

阅读材料A 54

思考题 59

习题1 60

第2章　质点动力学 61

2.1　力对质点的瞬时效应——牛顿定律 61

2.1.1　牛顿三定律 61

2.1.2　几种常见的力 64

2.1.3　牛顿定律的应用 66

2.1.4　惯性系和非惯性参照系 69

2.2　力对物体的时间积累效应——动量守恒定律 76

2.2.1　单质点的动量定理 76

2.2.2　质点系的动量定理 78

2.2.3　动量定理的应用 79

2.2.4　质心质心定理和质心坐标系 85

2.2.5　火箭飞行问题 88

2.3　力对物体的空间效应——能量守恒定律 91

2.3.1　质点的功与能 91

2.3.2　质点系的功能原理 99

阅读材料B 106

思考题 109

习题2 113

3.1　力矩的瞬时效应——刚体的转动定理 117

3.1.1　绕固定转轴的刚体转动定理 117

第3章　刚体力学 117

3.1.2　刚体转动惯量的计算 119

3.1.3　刚体转动定理的应用 122

3.2　力矩的时间累积效应——刚体的角动量定理 124

3.2.1　冲量矩 124

3.2.2　角动量与角动量定理 125

3.2.3　刚体的角动量守恒定律 126

3.2.4　角动量定理、角动量守恒定律的应用 127

3.3　力矩的空间累积效应——刚体的机械能守恒定律 132

3.3.2　刚体的功能原理 133

3.3.1　力矩的功 133

3.3.3　刚体功能原理的应用 135

阅读材料C 138

思考题 143

习题3 144

第4章　振动学基础 147

4.1　简谐振动的动力学方程 147

4.1.1　简谐振动的动力学方程 147

4.1.2　三种典型简谐振动的动力学方程 148

4.2　简谐振动的能量及与动力学方程的关系 150

4.2.1　简谐振动的能量 150

4.2.2　振动能量与动力学方程的关系 151

4.3.1　阻尼振动 153

4.3　阻尼振动、受迫振动、共振 153

4.3.2　受迫振动 155

4.3.3　共振 156

阅读材料D 159

思考题 161

习题4 162

第5章　波动学基础 165

5.1　波动的动力学方程 165

5.1.1　波动方程的建立 165

5.1.2　波速 169

5.2.1　简谐波的能量 172

5.2　波动的能量和能流 172

5.2.2　简谐波的能量密度与能流密度（波的强度） 173

阅读材料E 176

思考题 178

习题5 181

第6章　狭义相对论 184

6.1　相对论产生的历史背景 184

6.1.1　经典力学的基本原理 184

6.1.2　经典电磁理论的基本原理 187

6.1.3　经典力学与经典电磁学的冲突——关于光速的困难 187

6.1.4　相对论的产生 188

6.3　洛仑兹变换 189

6.2　狭义相对论的基本假设 189

6.4　相对论时空观 193

6.4.1　运动时钟变慢（时钟延缓效应） 194

6.4.2　运动直尺收缩 195

6.4.3　同时的相对性 195

6.5　相对论的速度合成 198

6.6　相对论动力学基础 199

6.6.1　相对论中的质量和动量 199

6.6.2　相对论的动力学方程 201

6.6.3　相对论中的能量 201

6.6.4　相对论的能量—动量关系 202

6.7.2　引力问题 203

6.7.3　等效原理 203

6.7.1　惯性参考系问题 203

6.7　广义相对论简介 203

6.7.4　广义相对性原理 204

6.7.5　爱因斯坦引力场方程 204

6.7.6　广义相对论中质点的运动规律 205

6.7.7　广义相对论效应及实验验证 206

阅读材料F 208

思考题 209

习题6 210

7.1.2　平衡态 213

7.1.1　热力学系统 213

7.1　热力学系统与平衡态 213

第7章　统计物理初步 213

第2篇　热力学与统计物理初步 213

7.1.3　状态参量 214

7.2　理想气体的微观模型、压强和温度的统计意义 214

7.2.1　理想气体 214

7.2.2　理想气体的微观模型 214

7.2.3　理想气体的压强公式 216

7.2.4　温度的统计意义 217

7.3　能量按自由度均分定理 218

7.3.1　分子运动的自由度 218

7.3.2　能量按自由度均分定理 219

7.3.3　理想气体的内能 220

7.4　麦克斯韦气体分子速率分布 222

7.4.1　分子速率分布函数 222

7.4.2　麦克斯韦速率分布 223

7.4.3　分子速率分布的实验测量 224

7.5　玻耳兹曼分布定律 225

7.5.1　玻耳兹曼分布律 226

7.5.2　重力场中粒子按高度的分布 227

7.6　量子统计分布简介 228

阅读材料G 229

思考题 235

习题7 236

8.1.1　热力学第一定律 238

第8章　热力学 238

8.1　热力学第一定律与常见的热力学过程 238

8.1.2　热容量 241

8.1.3　热力学第一定律应用于理想气体 244

8.2　循环过程和卡诺循环 251

8.2.1　循环过程 251

8.2.2　卡诺循环 253

8.3　热力学第二定律与不可逆过程 257

8.3.1　开尔文表述 257

8.3.2　克劳修斯表述 257

8.3.3　两种表述的等价性 258

8.3.4　可逆过程和不可逆过程 259

8.3.5　卡诺定理 260

8.4　熵与熵增加原理 262

8.4.1　态函数——熵 262

8.4.2　熵增加原理 263

8.5　热力学第二定律的统计意义 266

8.5.1　相空间、宏观态与微观态 266

8.5.2　等几率假设和热力学几率 268

8.5.3　玻耳兹曼公式 268

8.5.4　热力学第二定律的适用范围 268

阅读材料H 269

思考题 275

习题8 277

第9章　气体和凝聚态 279

9.1　范德瓦耳斯方程 279

9.1.1　分子固有体积修正 279

9.1.2　分子吸引力修正 280

9.1.3　范德瓦耳斯方程 280

9.1.4　实际气体的内能 280

9.2　气体内的输运过程 282

9.2.1　气体分子的平均自由程 282

9.2.2　热传导现象 283

9.2.3　内摩擦现象 284

9.3　固体和液体的热性质 285

9.2.4　扩散现象 285

9.3.1　固体热容量 286

9.3.2　固体的膨胀 287

9.3.3　热传导和扩散 287

9.3.4　液体分子的热运动 288

9.4　热学的计算模拟举例 289

9.4.1　精确计算分子数及分子概率 289

9.4.2　绘制准确的卡诺循环的P-V图 290

9.4.3　求解范德瓦耳斯方程 291

阅读材料I 293

思考题 300

习题9 301