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第1篇 力学基础 1

第1章 质点运动学 2

1.1参考系 质点 2

1.1.1参考系 2

1.1.2质点和质点系 3

1.1.3时刻与时间间隔 4

1.2描述质点运动的物理量 5

1.2.1位置矢量和运动方程 5

1.2.2位移矢量 6

1.2.3速度 8

1.2.4加速度 10

1.3质点运动学的基本问题 14

1.4匀变速运动 19

1.5圆周运动 22

1.5.1质点作圆周运动的角量描述 23

1.5.2线量与角量之间的关系 25

1.6相对运动 26

习题 29

第2章 质点动力学 33

2.1牛顿运动定律 33

2.1.1牛顿第一定律和惯性参考系 33

2.1.2牛顿第二定律 36

2.1.3牛顿第三定律 37

2.2基本力和常见力 38

2.2.1四种基本相互作用力 38

2.2.2力学中常见的几种力 40

2.3国际单位制和量纲 43

2.4牛顿运动定律应用举例 44

2.5惯性力 52

2.6动量和动量守恒定律 53

2.6.1质点的动量 53

2.6.2力的冲量 53

2.6.3质点的动量定理 54

2.6.4质点系的动量定理和动量守恒定律 57

2.6.5火箭飞行原理 62

2.6.6质心与质心运动定理 63

2.7角动量和角动量守恒定律 67

2.7.1质点对参考点的角动量 68

2.7.2质点的角动量定理和角动量守恒定律 69

2.7.3质点系的角动量和角动量定理 71

2.7.4质点系的角动量守恒定律 73

2.8功和功率 75

2.8.1恒力的功 75

2.8.2变力的功 77

2.8.3常见力的功 78

2.8.4合力的功 81

2.8.5功率 82

2.9动能定理 82

2.9.1质点的动能定理 82

2.9.2质点系的动能定理 84

2.10保守力 势能 86

2.10.1保守力 86

2.10.2势能 87

2.10.3保守力与势能的微分关系 88

2.11功能原理和机械能守恒定律 90

2.11.1功能原理 90

2.11.2机械能守恒定律 90

2.11.3能量守恒与转换定律 95

2.11.4碰撞 96

2.12物理学中的对称性 99

2.12.1什么是对称性？ 99

2.12.2对称性原理 101

2.12.3物理定律的对称性 102

2.12.4对称性意味着不可分辨性 102

习题 103

第3章 刚体力学基础 111

3.1刚体及其运动 111

3.1.1刚体 111

3.1.2刚体的运动 111

3.1.3刚体定轴转动的描述 112

3.2力矩 刚体定轴转动定律 114

3.2.1力矩 114

3.2.2刚体定轴转动定律 115

3.2.3转动惯量的计算 117

3.2.4定轴转动定律的应用 119

3.3刚体转动中的功和能 122

3.3.1绕定轴转动刚体的动能 122

3.3.2力矩的功 122

3.3.3刚体定轴转动的动能定理 124

3.3.4势能 124

3.4定轴转动刚体的角动量守恒定律 125

3.4.1定轴转动刚体对轴的角动量 125

3.4.2定轴转动刚体的角动量定理 126

3.4.3定轴转动刚体的角动量守恒定律 127

3.4.4进动 130

习题 131

第2篇 振动与波动 137

第4章 简谐振动概论 138

4.1简谐振动 138

4.1.1简谐振动的动力学特征 138

4.1.2简谐振动的运动方程 140

4.1.3简谐振动的特征量 140

4.1.4旋转矢量与简谐振动 144

4.1.5相图 147

4.2简谐振动的能量 148

4.3简谐振动的合成 150

4.3.1同方向、同频率简谐振动的合成 150

4.3.2同方向、不同频率的两简谐振动的合成拍 154

4.3.3相互垂直的简谐振动的合成 155

4.4阻尼振动 受迫振动 共振 157

4.4.1阻尼振动 157

4.4.2受迫振动 159

习题 160

第5章 波动概论 164

5.1机械波的产生和传播 164

5.1.1机械波的形成条件 164

5.1.2横波和纵波 165

5.1.3波的几何描述 165

5.1.4描述波动特征的物理量 166

5.2平面简谐波的波函数 169

5.2.1平面简谐波的波函数 169

5.2.2波函数的物理意义 170

5.2.3沿x轴负向传播的平面简谐波的波函数 171

5.2.4平面波的波动微分方程 174

5.3波动过程中的能量传播 175

5.3.1波的能量 175

5.3.2能流密度 177

5.3.3声波 177

5.4惠更斯原理 波的干涉 178

5.4.1惠更斯原理 178

5.4.2波的干涉 179

5.5驻波 183

5.5.1驻波实验 183

5.5.2驻波的形成 183

5.5.3驻波的特点 184

5.5.4相位突变 186

5.6多普勒效应 187

习题 190

第3篇 热学 193

第6章 气体动理论 194

6.1气体动理论的基本观点 194

6.1.1物质的微观模型 194

6.1.2统计规律性 196

6.2热力学系统的状态及其描述 198

6.2.1热力学系统 198

6.2.2平衡态 199

6.2.3状态参量 199

6.2.4理想气体的状态方程 200

6.2.5实际气体的状态方程 201

6.3理想气体压强与温度的微观解释 202

6.3.1理想气体的基本假设 202

6.3.2理想气体压强公式的推导 203

6.3.3温度的微观意义 205

6.4能量按自由度均分定理 206

6.4.1自由度 207

6.4.2能量按自由度均分定理 208

6.4.3理想气体的热力学能 209

6.5麦克斯韦速率分布律 210

6.5.1速率分布律和速率分布函数 210

6.5.2麦克斯韦速率分布律 212

6.5.3麦克斯韦速率分布曲线 212

6.5.4速率分布函数f（v）的应用 214

6.5.5麦克斯韦速率分布律的实验验证 216

6.6玻耳兹曼分布律 217

6.6.1等温气压公式 217

6.6.2玻耳兹曼密度分布律（分子按势能的分布规律） 218

6.6.3玻耳兹曼能量分布律 219

6.7分子平均碰撞频率和平均自由程 220

习题 222

第7章 热力学基础 225

7.1准静态过程 225

7.2热力学能 功 热量 227

7.2.1热力学能 227

7.2.2功 228

7.2.3热量 摩尔热容 229

7.3热力学第一定律 230

7.4热力学第一定律对理想气体准静态过程的应用 231

7.4.1等容过程 摩尔定容热容 231

7.4.2等压过程 摩尔定压热容 232

7.4.3等温过程 233

7.4.4绝热过程 234

7.5循环过程 239

7.5.1循环过程及热机效率 239

7.5.2卡诺循环及其效率 241

7.5.3内燃机的效率 242

7.5.4逆循环 制冷机 245

7.6热力学第二定律 246

7.6.1可逆过程与不可逆过程 247

7.6.2热力学第二定律的两种常见表述 248

7.6.3热力学第二定律的微观意义 250

7.6.4热力学第二定律的统计意义 251

7.6.5热力学第一定律和第二定律的区别与联系“可用能” 252

7.7熵 252

7.7.1玻耳兹曼熵与熵增加原理 253

7.7.2克劳修斯熵 253

7.7.3“熵恒增”与“能贬值” 255

7.7.4信息与熵 256

7.7.5耗散结构 258

习题 259

第4篇 电磁学 265

第8章 静电场 266

8.1电荷守恒定律 库仑定律 266

8.1.1电荷 266

8.1.2库仑定律 268

8.2电场强度 269

8.2.1电场 269

8.2.2电场强度 270

8.2.3电荷在电场中受力的应用 275

8.3高斯定理 276

8.3.1电场线 276

8.3.2电通量 277

8.3.3高斯定理 279

8.3.4由高斯定理求电场强度 281

8.4静电场力做的功 环流定理 电势 284

8.4.1静电场力做的功 284

8.4.2静电场的环流定理 285

8.4.3电势能与电势 286

8.4.4电势的计算 287

8.5等势面 电场强度与电势的微分关系 290

8.5.1等势面 290

8.5.2电场强度与电势的微分关系 292

8.6静电场中的导体 294

8.6.1导体的静电平衡 294

8.6.2导体上电荷的分布 295

8.6.3导体表面附近的电场强度 296

8.7静电场中的电介质 300

8.7.1电介质的极化机制 300

8.7.2极化强度矢量P 302

8.7.3极化电荷与自由电荷的关系 302

8.7.4电位移矢量与电介质中的高斯定理 303

8.8电容 305

8.8.1孤立导体的电容 305

8.8.2电容器的电容 305

8.8.3电容器电容的计算 306

8.9电场的能量 308

8.9.1电容器的储能 308

8.9.2电场的能量和能量密度 309

习题 311

附录 317

附录A习题答案 317

附录B基本物理常量 329

附录C国际单位制 330

参考文献 331