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绪论 1

第一篇 力学 11

第1章 质点运动学 11

1.1参考系 坐标系 11

1.1.1运动的绝对性与运动描述的相对性 11

1.1.2参考系与坐标系 11

1.1.3运动的独立性与运动的叠加性 12

1.2描述质点运动的物理量 12

1.2.1位置矢量 12

1.2.2运动方程与轨道方程 13

1.2.3位移和路程 14

1.2.4速度与速率 14

1.2.5加速度 16

1.2.6自然坐标系中的速度和加速度 19

1.3质点运动的描述 20

1.3.1匀加速运动 20

1.3.2匀加速直线运动 22

1.3.3抛体运动 22

1.3.4圆周运动 23

1.4相对运动 27

1.4.1相对运动问题与对称性原理 27

1.4.2伽利略变换 27

本章提要 35

思考题 37

习题 37

第2章 质点动力学 43

2.1牛顿运动定律 43

2.1.1牛顿运动定律 44

2.1.2几种常见的力 46

2.1.3 SI单位和量纲 47

2.1.4牛顿定律的应用 48

2.1.5惯性参考系与非惯性参考系 52

2.2动量定理与动量守恒定律 56

2.2.1质点的动量定理 56

2.2.2质点系的动量定理 58

2.2.3动量守恒定律 59

2.2.4动量定理及动量守恒定律的应用 60

2.2.5火箭飞行问题 65

2.3功能原理与机械能守恒定律 67

2.3.1功和功率 68

2.3.2动能 70

2.3.3质点的动能定理 70

2.3.4质点系的动能定理 71

2.3.5功能原理 71

2.3.6机械能守恒与能量守恒定律 77

2.3.7动力学规律的综合应用举例 78

本章提要 84

思考题 87

习题 87

3章 刚体和流体力学基础 94

3.1刚体运动的描述 94

3.1.1刚体的运动 94

3.1.2刚体定轴转动的数学描述 95

3.2转动定律与转动惯量 97

3.2.1力矩 97

3.2.2转动定律 98

3.2.3转动惯量 100

3.2.4转动定律应用举例 103

3.3定轴转动的功和能 105

3.3.1力矩的功和功率 105

3.3.2转动动能 106

3.3.3定轴转动的动能定理 106

3.3.4刚体的重力势能 107

3.3.5一般运动中的机械能及其守恒定律 107

3.3.6功能原理及机械能守恒定律的应用 108

3.4角动量与角动量守恒定律 110

3.4.1角冲量和角动量 110

3.4.2角动量定理 112

3.4.3角动量守恒定律 112

3.4.4角动量定理及角动量守恒定律的应用 113

3.4.5守恒定律与时空对称性 117

3.4.6碰撞 117

3.4.7综合应用举例 118

3.5流体力学简介 120

3.5.1静止流体内的压强 120

3.5.2理想流体的连续性方程 124

3.5.3理想流体定常流动的伯努利方程 126

本章提要 134

思考题 136

习题 136

第4章 振动学基础 142

4.1简谐振动 142

4.1.1简谐振动的动力学方程 142

4.1.2简谐振动的运动学方程（表达式） 145

4.1.3简谐振动的能量 149

4.1.4简谐振动的图示方法 151

4.2阻尼振动 受迫振动 共振 153

4.2.1阻尼振动 153

4.2.2受迫振动 156

4.2.3共振 157

4.3简谐振动的合成 158

4.3.1同方向、同频率的简谐振动的合成 158

4.3.2同方向、不同频率的简谐振动的合成 160

4.3.3相互垂直的简谐振动的合成 162

4.3.4振动的频谱分析 164

本章提要 168

思考题 169

习题 170

第5章 波动学基础 176

5.1介质的弹性形变与机械波的形成 176

5.1.1介质的弹性形变 176

5.1.2机械波的形成及必要条件 178

5.1.3机械波基本类型 178

5.2波动过程的描述及规律 179

5.2.1波动过程的几何描述 179

5.2.2波动过程的特征物理量及其相互关系 180

5.2.3波动过程的动力学方程 181

5.2.4平面简谐波的运动学方程 183

5.2.5相位差、波程差及其关系 185

5.2.6波动过程中质点的振动速度与加速度 187

5.3波的能量、强度与吸收 190

5.3.1波的能量及能量密度 190

5.3.2波的强度 192

5.3.3波的吸收 194

5.4声波 超声波 次声波 194

5.4.1声波 194

5.4.2超声波与次声波的应用 196

5.5波的叠加 197

5.5.1惠更斯原理、波的反射与折射 197

5.5.2波的干涉 199

5.5.3驻波 202

5.6多普勒效应 207

5.6.1波源和观察者都相对于介质静止 207

5.6.2波源静止，观察者以速度νO相对于介质运动 207

5.6.3观察者静止，波源以速度νs相对于介质运动 208

5.6.4观察者与波源同时相对于介质运动 208

本章提要 211

思考题 213

习题 213

第二篇 物理学 220

第6章 热力学基础 220

6.1热力学的基本概念 220

6.1.1系统与外界 220

6.1.2热平衡与热力学第零定律 220

6.1.3平衡态、气体的状态参量及状态方程 221

6.1.4准静态过程（平衡过程）与过程方程 222

6.1.5平衡态和平衡过程的图示方法 222

6.2气体的状态方程 223

6.2.1气体的实验规律 223

6.2.2理想气体及其状态方程 223

6.2.3真实气体的范德瓦耳斯状态方程 224

6.3内能 准静态过程中的功和热量 224

6.3.1内能 224

6.3.2功 225

6.3.3热量 225

6.3.4热功当量 226

6.4热力学第一定律及其应用 226

6.4.1热力学第一定律 226

6.4.2热力学第一定律对理想气体平衡过程的应用 227

6.4.3摩尔热容 229

6.4.4绝热过程 231

6.5循环过程及循环效率 235

6.5.1热机的工作过程及原理 235

6.5.2循环过程与循环效率 235

6.5.3卡诺循环与卡诺定理 237

6.6热力学第二定律 241

6.6.1热力学第二定律的表述 241

6.6.2自然过程（自发的实际宏观过程）的方向性 242

6.6.3可逆过程和不可逆过程 243

6.6.4热力学第二定律的意义 243

6.6.5熵与熵增加原理 244

本章提要 251

思考题 253

习题 254

第7章 统计物理学基础 260

7.1理想气体的微观模型与统计假设 260

7.1.1理想气体的微观模型 260

7.1.2统计假设 261

7.2压强和温度的微观本质 261

7.2.1理想气体压强的定性解释 261

7.2.2压强的定量分析 262

7.2.3温度的微观本质 263

7.3能量均分定理 理想气体的内能 264

7.3.1自由度 265

7.3.2气体分子的自由度 265

7.3.3能量按自由度均分定理（能均分定理） 266

7.3.4理想气体的内能 267

7.4热力学第二定律的统计意义 267

7.4.1理想气体向真空绝热自由膨胀过程不可逆性的统计解释 268

7.4.2热力学第二定律的统计意义 269

7.4.3热力学概率与玻尔兹曼熵 269

7.5麦克斯韦速率分布律 270

7.5.1统计分布规律的概念 270

7.5.2麦克斯韦速率分布律 271

7.5.3应用 272

7.5.4其他分布规律 275

7.6气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 276

7.6.1平均碰撞次数 277

7.6.2平均自由程 277

7.7气体内的输运过程（气体内的迁移现象） 278

7.7.1内摩擦现象（黏滞现象） 278

7.7.2热传导现象（传热现象） 279

7.7.3扩散现象 280

本章提要 285

思考题 286

习题 287