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第一章 质点的运动 1

第一节 参考系 坐标系 质点 1

一、参考系 1

二、坐标系 2

三、质点与理想化模型方法 2

第二节 位置矢量 位移 速度 加速度 3

一、位置矢量（位矢） 3

二、位移矢量（位移） 3

三、速度速率 4

四、加速度 5

第三节 运动的直角坐标描述 6

一、直角坐标系中的位置、速度、加速度 6

二、一维直线运动——曲线运动的特例 7

三、曲线运动 9

第四节 运动的自然坐标描述 9

一、自然坐标系的构成 9

二、速度 加速度 9

第五节 运动的极坐标描述 11

第六节 圆周运动的角量描述 11

一、角量描述 11

二、线量与角量的关系 12

第七节 相对运动 参考系变换 13

思考与练习 15

第二章 牛顿运动定律及其应用 17

第一节 牛顿运动定律 18

一、牛顿第一定律 18

二、牛顿第二定律 19

三、牛顿第三定律 20

四、牛顿三定律的理论地位及其相互关系 20

第二节 力学中常见的几种力 21

一、万有引力 21

二、弹性力 23

三、摩擦力 23

第三节 牛顿运动定律的应用 23

一、动力学问题分类 23

二、求解方法和步骤 24

第四节 物理量的单位和量纲 26

一、基本单位和导出单位 26

二、物理学的基本单位 26

三、量纲 27

第五节 非惯性系 惯性力 28

一、平动非惯性系 28

二、转动非惯性系 29

三、惯性力的应用举例 31

思考与练习 33

第三章 动量守恒定律和能量守恒定律 35

第一节 冲量 动量定理 36

一、冲量——力对时间的积累 36

二、质点的动量定理 36

三、质点系的动量定理 38

第二节 动量守恒定律及其应用 39

一、动量守恒定律 39

二、用动量守恒定律解题的一般步骤 40

第三节 质心 质心运动定理 40

一、质心 41

二、质心运动定理 42

第四节 质量流动与火箭飞行原理 42

一、主体的动力学方程 43

二、重力场中的火箭速度 44

第五节 功 动能定理 45

一、功和功率 45

二、功的计算 46

三、质点的动能定理 48

四、质点系的动能定理 49

五、系统内力做功的特点 49

第六节 保守力 势能 50

一、保守力做功的特点 50

二、势能 51

三、保守力与势能的微分关系 53

第七节 功能原理 机械能守恒定律 54

一、质点系的功能原理 54

二、机械能守恒定律 54

第八节 宇宙速度 55

一、卫星 第一宇宙速度 56

二、行星 第二宇宙速度 56

三、飞出太阳系 第三宇宙速度 56

思考与练习 59

第四章 质点系的转动 62

第一节 刚体的运动 62

一、刚体 62

二、刚体的运动 63

三、描述刚体定轴转动的物理量 63

第二节 力矩 刚体定轴转动定律 64

一、力矩 64

二、刚体定轴转动定律 65

三、转动惯量 66

第三节 角动量与角动量守恒定律 70

一、角动量 70

二、角动量定理 71

三、角动量守恒定律 73

第四节 定轴转动中的功能关系 75

一、力矩的功 75

二、转动动能 76

三、转动的动能定理 76

四、刚体的重力势能 76

五、功能原理和机械能守恒定律 76

思考与练习 78

第五章 机械振动 81

第一节 简谐运动 81

一、简谐运动的特征 81

二、简谐运动的速度和加速度 82

三、简谐运动的特征物理量 83

第二节 旋转矢量法 85

一、位移 85

二、速度 加速度 87

三、相位关系 87

四、简谐运动近似 89

第三节 简谐运动的能量 92

一、简谐运动的总能量 92

二、能量守恒与运动方程 92

第四节 振动方向平行的简谐运动的合成 93

一、同方向、同频率简谐运动的合成 93

二、同方向、不同频率两个简谐运动的合成 95

第五节 振动方向垂直的简谐运动的合成 96

一、振动方向垂直，频率相同 96

二、振动方向垂直，频率不同 97

第六节 阻尼振动 受迫振动 98

一、阻尼振动 98

二、受迫振动 99

思考与练习 102

第六章 机械波 105

第一节 机械波的一般概念 105

一、机械波的形成 105

二、波动的分类 106

三、波线和波面 107

四、波动的特征量 107

第二节 平面简谐波函数 108

一、平面简谐波函数的建立 108

二、波函数的物理意义 110

三、质点的振动速度和加速度 111

第三节 波的能量 114

一、波的能量和能量密度 114

二、能流和能流密度 115

第四节 惠更斯原理及其应用 116

一、惠更斯原理 116

二、惠更斯原理的应用 117

第五节 波的叠加原理和干涉 117

一、波的叠加原理 117

二、波的干涉 118

第六节 驻波 120

一、驻波的产生 120

二、驻波的方程 120

三、驻波的特征 121

四、驻波的应用 123

第七节 声波 超声波 次声波 124

一、声波 124

二、声强级 124

三、超声波和次声波 125

四、超声波和次声波的应用 125

第八节 多普勒效应 冲击波 127

一、多普勒效应 127

二、冲击波 129

思考与练习 131

第七章 气体动理论 134

第一节 热力学第零定律 理想气体物态方程 134

一、气体动理论 134

二、平衡态 物态参量 135

三、气体的微观模型 136

四、理想气体物态方程 138

第二节 理想气体的压强和温度 139

一、理想气体的微观模型 139

二、压强及其统计解释 141

三、温度及其统计解释 143

四、对理想气体定律的推证 145

第三节 能量均分定理 理想气体的内能 145

一、自由度 146

二、能量按自由度均分定理 147

三、理想气体的内能 148

第四节 气体分子热运动的速率分布 150

一、速率分布函数 151

二、麦克斯韦气体分子速率分布律 154

三、平均自由程 156

思考与练习 158

第八章 热力学基础 163

第一节 热力学第一定律 163

一、热力学过程 163

二、准静态过程中的功 164

三、热量 165

四、平衡过程中理想气体内能的增量 166

五、热力学第一定律 167

第二节 热力学第一定律对理想气体的应用 170

一、等容过程 170

二、等压过程 170

三、等温过程 172

四、理想等值过程的热力学应用 172

第三节 绝热过程及其方程 174

一、绝热过程 174

二、绝热过程方程 175

第四节 循环过程 卡诺循环 177

一、循环过程 177

二、卡诺循环 178

三、制冷机工作原理与制冷系数 180

第五节 热力学第二定律 182

一、自然过程的方向性 182

二、热力学第二定律及其两种常用表述 184

三、卡诺定理 187

第六节 熵 熵增加原理 187

一、克劳修斯等式 187

二、态函数熵 188

三、热力学第二定律的数学表示——熵增加原理 189

四、热力学第三定律 190

思考与练习 193

习题参考答案 196

附录 201

附录A 矢量基础 201

附录B 常用数据 207

附录C 常用数学公式 208

参考文献 210