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第1章 刚体力学 人体力学简介 1

1.1 刚体的转动 3

1.1.1 刚体的平动和转动 3

1.1.2 描述刚体定轴转动的物理量 4

1.1.3 角量与线量的关系 4

1.2 刚体定轴转动定律 5

1.2.1 力矩 6

1.2.2 刚体定轴转动定律 6

1.2.3 转动惯量 7

1.2.4 质心 质心运动定理 9

1.3 刚体定轴转动的动能定理和功能原理 11

1.3.1 刚体的转动动能和势能 11

1.3.2 刚体定轴转动的动能定理 12

1.3.3 刚体定轴转动的功能原理和机械能守恒定律 12

1.4 刚体的角动量定理和角动量守恒定律 13

1.4.1 刚体对定轴的角动量 13

1.4.2 刚体的角动量定理 14

1.4.3 刚体的角动量守恒定律 14

1.4.4 刚体的进动 15

1.5 物体的弹性 16

1.5.1 线应变与正应力 17

1.5.2 切应变与切应力 17

1.5.3 体应变与体应力 18

1.5.4 骨材料的力学性质 19

1.6 人体力学简介 21

1.6.1 肌肉的力学性质 21

1.6.2 骨的杠杆作用 23

第2章 流体力学 血液流变学简介 27

2.1 流体运动的描述 29

2.1.1 描述流体运动的方法 29

2.1.2 速度场 定常流动 29

2.1.3 流线 流管 29

2.2 理想流体 连续性方程 30

2.2.1 理想流体 30

2.2.2 连续性方程 30

2.3 伯努利方程 31

2.3.1 理想流体的伯努利方程 31

2.3.2 伯努利方程的应用 33

2.4 黏滞流体的运动 36

2.4.1 牛顿黏滞定律 36

2.4.2 层流与湍流 雷诺数 37

2.4.3 泊肃叶定律 38

2.4.4 黏滞流体的伯努利方程 40

2.5 物体在流体中的运动 41

2.5.1 物体在理想流体中的运动 41

2.5.2 物体在黏滞流体中的运动 斯托克斯定律 41

2.6 血液流变学简介 42

2.6.1 流体的变形和黏度 42

2.6.2 血液的黏度及其影响因素 44

2.6.3 血管因素对血流的影响 45

第3章 振动与波 声波 超声波 49

3.1 简谐运动 50

3.1.1 弹簧振子 51

3.1.2 描述简谐运动的物理量 51

3.1.3 简谐运动的速度和加速度 52

3.1.4 简谐运动的旋转矢量表示法 53

3.1.5 简谐运动的能量 54

3.2 简谐运动的合成 56

3.2.1 同方向同频率的简谐运动的合成 56

3.2.2 同方向不同频率的简谐运动的合成拍 58

3.2.3 相互垂直的简谐运动的合成 李萨如图 59

3.3 阻尼振动 受迫振动 共振 60

3.3.1 阻尼振动 61

3.3.2 受迫振动 共振 61

3.4 机械波 62

3.4.1 机械波的产生和传播 62

3.4.2 波动的描述 63

3.5 平面简谐波 64

3.5.1 平面简谐波的波函数 64

3.5.2 波函数的物理意义 65

3.5.3 波的能量 66

3.6 波的衍射和干涉 67

3.6.1 惠更斯原理 波的衍射 67

3.6.2 波的干涉 67

3.7 多普勒效应与超波速现象 70

3.7.1 多普勒效应 70

3.7.2 冲击波 71

3.8 声波 72

3.8.1 声波和声速 72

3.8.2 声压和声强 73

3.8.3 声强级和响度级 74

3.9 超声波和超声诊断 76

3.9.1 超声波及应用原理 76

3.9.2 超声医学诊断 77

第4章 分子动理论 液体的表面现象 81

4.1 分子动理论的基本概念 82

4.1.1 物质的微观模型 82

4.1.2 宏观描述和微观描述 83

4.1.3 热力学系统 平衡态 83

4.1.4 理想气体的微观模型 84

4.1.5 理想气体的状态方程 84

4.2 理想气体的微观解释 85

4.2.1 理想气体压强的统计意义 85

4.2.2 温度的微观解释 86

4.3 气体分子的速率分布和能量分布 87

4.3.1 麦克斯韦速率分布函数 88

4.3.2 分子的平均自由程和平均碰撞频率 89

4.3.3 玻耳兹曼能量分布 91

4.4 输运过程 91

4.4.1 热传导过程 91

4.4.2 扩散现象 92

4.4.3 透膜输运 92

4.5 液体的表面现象 93

4.5.1 液体的表面张力和表面能 93

4.5.2 弯曲液面的附加压强 96

4.5.3 润湿与不润湿现象 97

4.5.4 毛细现象 98

4.5.5 气体栓塞 99

4.5.6 表面活性物质与表面吸附现象 100

第5章 热力学 熵与生命 103

5.1 热力学的基本概念 104

5.1.1 准静态过程 104

5.1.2 功 105

5.1.3 热量 105

5.1.4 内能 106

5.2热力学第一定律 106

5.2.1 热力学第一定律的数学描述 106

5.2.2 热力学第一定律的应用 107

5.2.3 生命系统的能量交换和代谢 111

5.3 循环过程 卡诺循环 112

5.3.1 循环过程及其效率 112

5.3.2 卡诺循环 114

5.4 热力学第二定律 116

5.4.1 热力学第二定律的描述 116

5.4.2 热力学第二定律的统计意义 116

5.4.3 卡诺定理 118

5.5 熵熵增加原理 118

5.5.1 熵的引入 118

5.5.2 熵增加原理 120

5.5.3 熵和热力学概率 121

5.6 熵与生命 122

5.6.1 生命的热力学基础 122

5.6.2 熵与人口极限 123

第6章 静电学 生物电现象 127

6.1 电场 电场强度 128

6.1.1 电荷 128

6.1.2 库仑定律 129

6.1.3 电场和电场强度 129

6.1.4 电场强度的计算 130

6.2 高斯定理 131

6.2.1 电场线 131

6.2.2 电通量 132

6.2.3 高斯定理及其应用 133

6.3 静电场的环路定理 电势 135

6.3.1 电场力的功 静电场的环路定理 136

6.3.2 电势能 136

6.3.3 电势 电势差 137

6.3.4 电势的计算 137

6.4 静电场中的电介质 140

6.4.1 电介质 140

6.4.2 电介质的极化 极化强度 140

6.4.3 电介质中的电场 141

6.5 生物电现象 142

6.5.1 生物电的发现 142

6.5.2 生物电产生的原因 143

6.5.3 心电图和脑电图 144

第7章 恒定磁场 生物磁效应 147

7.1 恒定磁场 磁感应强度 148

7.1.1 磁性的起源 148

7.1.2 磁场 磁感应强度 149

7.2 毕奥-萨伐尔定律 150

7.2.1 毕奥-萨伐尔定律的描述 150

7.2.2 毕奥-萨伐尔定律的应用 151

7.3 磁场中的高斯定理 154

7.3.1 磁感应线 154

7.3.2 磁通量 恒定磁场中的高斯定理 154

7.4 安培环路定理及其应用 155

7.4.1 恒定磁场的安培环路定理 155

7.4.2 安培环路定理的应用 155

7.5 磁场对运动电荷和电流的作用 157

7.5.1 洛伦兹力 157

7.5.2 霍尔效应 158

7.5.3 安培力 159

7.5.4 磁场对载流线圈的作用 160

7.6 磁介质 161

7.6.1 磁介质的分类 161

7.6.2 磁介质的磁化机理 162

7.6.3 有介质存在时的高斯定理和安培环路定理 163

7.7 磁场的生物效应 163

7.7.1 生物磁现象 163

7.7.2 磁场对生物体的作用 164

第8章 电磁感应 电磁场和电磁波 167

8.1 法拉第电磁感应定律 168

8.1.1 电磁感应定律 168

8.1.2 楞次定律 169

8.2 动生电动势 感生电动势 170

8.2.1 动生电动势 170

8.2.2 感生电动势 感生电场 172

8.3 自感 互感 磁场能量 173

8.3.1 自感现象 173

8.3.2 互感现象 174

8.4 位移电流麦克斯韦方程组 175

8.4.1 位移电流 175

8.4.2 全电流定律 176

8.4.3 麦克斯韦方程组 177

8.5 电磁波及电磁波对生物体的作用 178

8.5.1 赫兹实验 178

8.5.2 电磁波的性质 179

8.5.3 电磁波谱 180

8.5.4 电磁场对生物的作用 183

第9章 波动光学 185

9.1 光的干涉 186

9.1.1 光的相干性 186

9.1.2 光程 187

9.1.3 杨氏双缝实验 188

9.1.4 薄膜干涉 191

9.2 光的衍射 192

9.2.1 光的衍射现象 192

9.2.2 单缝衍射 193

9.2.3 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 195

9.2.4 光栅衍射 197

9.3 光的偏振 199

9.3.1 自然光与偏振光 199

9.3.2 起偏器和检偏器 马吕斯定律 200

9.3.3 反射光和折射光的偏振性 布儒斯特定律 202

9.4 光的双折射 203

9.4.1 晶体的双折射现象 203

9.4.2 椭圆偏振光与圆偏振光 波片 205

9.4.3 旋光物质 206

第10章 几何光学 医用光学仪器 209

10.1 几何光学的基本原理 210

10.1.1 光的直进定律 210

10.1.2 光的反射定律 211

10.1.3 光的折射定律 213

10.1.4 全反射 纤镜 214

10.2 球面折射成像 215

10.2.1 球面折射物像公式 215

10.2.2 光焦度和焦距 217

10.3 薄透镜成像 218

10.3.1 薄透镜的物像公式 218

10.3.2 薄透镜的光焦度和焦距 219

10.3.3 薄透镜成像的作图法 220

10.4 眼睛 222

10.4.1 人眼的结构 222

10.4.2 简约眼 223

10.4.3 眼的调节 视力 224

10.4.4 眼的屈光不正及其矫正 224

10.5 放大镜 227

10.6 显微镜 228

10.6.1 显微镜的成像原理 228

10.6.2 显微镜的分辨本领 229

第11章 量子物理 量子生物学基础 231

11.1 黑体辐射和普朗克量子假设 233

11.1.1 热辐射 233

11.1.2 黑体辐射 233

11.1.3 黑体辐射公式 235

11.1.4 普朗克量子假设 236

11.2 光的波粒二象性 236

11.2.1 光电效应 236

11.2.2 爱因斯坦的光量子理论 237

11.2.3 康普顿效应 238

11.3 氢原子光谱和玻尔理论 239

11.3.1 氢原子光谱 239

11.3.2 玻尔的氢原子理论 240

11.4 物质波 不确定关系 242

11.4.1 德布罗意波 242

11.4.2 德布罗意波的实验验证 243

11.4.3 德布罗意波的统计诠释 243

11.4.4 不确定关系 244

11.5 波函数 薛定谔方程 245

11.5.1 波函数 245

11.5.2 薛定谔方程 246

11.5.3 薛定谔方程的应用 247

11.6 量子生物学基础 253

11.6.1 量子生物学的研究方法 253

11.6.2 量子生物学的研究领域 255

11.6.3 量子药理学 257

11.6.4 量子医学 257

第12章 原子核物下 核磁共振 259

12.1 原子核的基本性质 261

12.1.1 原子核的组成 261

12.1.2 原子核的质量和大小 262

12.1.3 核素图 262

12.1.4 核的自旋和磁矩 262

12.2 原子核的结合能和核力 264

12.2.1 原子核的结合能 264

12.2.2 核力 265

12.3 原子核的放射性 267

12.3.1 放射性的一般现象 267

12.3.2 原子核的衰变规律 半衰期 269

12.3.3 放射性活度 270

12.4 辐射剂量和辐射防护 271

12.4.1 辐射剂量 271

12.4.2 辐射防护 272

12.5 放射性核素在医学上的应用 273

12.5.1 示踪原理 273

12.5.2 放射诊断和放射治疗 274

12.6 核磁共振 277

12.6.1 核磁共振的基本原理 277

12.6.2 核磁共振波谱仪 279

12.6.3 磁共振成像 280

第13章 激光和X射线及其医学应用 283

13.1 激光 284

13.1.1 激光产生的原理 285

13.1.2 激光的生物效应 287

13.1.3 激光的医学应用 288

13.1.4 医用激光器简介 289

13.2 X射线 290

13.2.1 X射线的产生 290

13.2.2 X射线的强度和硬度 291

13.2.3 X射线谱 292

13.2.4 X射线的吸收 294

13.2.5 X射线与物质的相互作用 294

13.2.6 X射线的生物效应 296

13.2.7 X射线的医学应用 297

附录 常用物理常量 301

参考文献 302