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第1章 力与运动 1

1.1质点运动学 2

1.1.1质点运动的描述 2

1.1.2质点的位矢和运动方程 6

1.1.3位移和速度 8

1.1.4加速度 15

1.1.5运动学的两类问题 21

1.2质点动力学 25

1.2.1牛顿运动定律 25

1.2.2相互作用力 29

1.2.3牛顿运动定律的应用 34

1.2.4非惯性系 惯性力 45

1.3时空观 52

1.3.1伽利略变换 力学相对性原理 52

1.3.2狭义相对论的基本假设 57

1.3.3洛伦兹坐标变换 61

1.3.4狭义相对论的时空观 64

1.3.5洛伦兹速度变换公式 72

习题1 77

思考题1 81

第2章 运动定理 86

2.1冲量与动量 86

2.1.1动量和冲量 86

2.1.2动量定理 87

2.1.3动量守恒定律 91

2.1.4质心和质心运动定理 95

2.1.5火箭的运动 99

2.2功与能 102

2.2.1功 动能定理 102

2.2.2保守力做功与势能 112

2.2.3机械能守恒定律 126

2.2.4碰撞问题 135

2.2.5相对论能量 139

2.3冲量矩与角动量 148

2.3.1质点的角动量 角动量守恒定律 148

2.3.2质点系的角动量定理与角动量守恒定律 155

2.4对称性与守恒定律 157

2.4.1对称性 157

2.4.2物理定律的对称性 157

2.4.3对称性与守恒定律 158

习题2 159

思考题2 166

第3章 刚体力学基础 169

3.1刚体运动学 169

3.1.1刚体运动的基本形式 169

3.1.2刚体定轴转动的运动学描述 171

3.2定轴转动 172

3.2.1刚体定轴转动定理 172

3.2.2刚体转动惯量的计算 178

3.2.3定轴转动角动量守恒定律 184

3.2.4定轴转动中的功能关系 187

3.3陀螺的运动 192

3.4刚体平面平行运动 196

习题3 201

思考题3 206

第4章 机械振动 208

4.1简谐振动 208

4.1.1简谐振动的判据 208

4.1.2描述简谐振动的物理量 211

4.1.3简谐振动的速度、加速度 213

4.1.4简谐振动的能量 214

4.1.5简谐振动的几何表示 215

4.2微振动近似 220

4.2.1单摆和复摆 220

4.2.2微振动近似 222

4.3阻尼振动 受迫振动 223

4.3.1阻尼振动 223

4.3.2受迫振动 227

4.4振动的叠加与分解 228

4.4.1同方向同频率振动的叠加 228

4.4.2两个同方向不同频率振动的叠加拍 230

4.4.3振动的频谱 231

4.4.4相互垂直振动的叠加 233

习题4 235

思考题4 238

第5章 机械波 239

5.1机械波的产生与传播 239

5.1.1机械波的产生条件 239

5.1.2机械波的传播特点 240

5.1.3波长、频率和波速 241

5.1.4波的几何描述 242

5.2简谐波 242

5.2.1一维平面简谐波的表达式 242

5.2.2行波表达式的意义 244

5.2.3弦的波动方程 246

5.3简谐波的能量 248

5.3.1有平面简谐波传播介质中质元的能量 248

5.3.2能流和能流密度 250

5.3.3声强 声强级 251

5.4波的传播与叠加 252

5.4.1惠更斯原理 252

5.4.2波的干涉 254

5.4.3驻波 256

5.5多普勒效应 260

5.5.1波源静止，观察者运动 260

5.5.2波源运动，观察者静止 261

5.5.3波源和观察者都运动 261

习题5 262

思考题5 266

第6章 平衡态 267

6.1平衡态 268

6.1.1热力学系统的状态 268

6.1.2平衡态 268

6.1.3状态参量 269

6.2热力学第零定律 270

6.2.1热力学第零定律 270

6.2.2温度 270

6.3温标 271

6.3.1温标的建立 271

6.3.2几个常用的温标 271

6.4状态方程 273

习题6 275

思考题6 275

第7章 平衡态的统计特性 277

7.1热力学系统的微观模型 277

7.1.1物质的结构 277

7.1.2分子作用力模型 278

7.2速率分布函数与速度分布函数 280

7.2.1分子速率分布函数 280

7.2.2分子速度分布函数 282

7.3麦克斯韦速度分布律和速率分布律 286

7.3.1麦克斯韦速度分布律 286

7.3.2麦克斯韦速率分布律 288

7.3.3麦克斯韦速率分布律的实验验证 290

7.4玻尔兹曼能量分布 291

7.4.1玻尔兹曼能量分布 292

7.4.2重力场中的气体分子 292

7.4.3能量按自由度均分定理 294

7.4.4理想气体的内能 296

习题7 297

思考题7 299

第8章 热力学第一定律 302

8.1准静态过程 302

8.2功、内能和热量 303

8.2.1功 303

8.2.2内能 304

8.2.3热量 305

8.3热力学第一定律 307

8.4热力学第一定律的应用 308

8.4.1等体过程 308

8.4.2等压过程 309

8.4.3等温过程 311

8.4.4绝热过程 312

8.4.5多方过程 314

8.5循环过程和热机的效率 317

8.5.1正循环和逆循环 317

8.5.2内燃机的理想循环及其效率 319

习题8 322

思考题8 324

第9章 热力学第二定律 327

9.1热力学第二定律 327

9.2可逆过程和不可逆过程 329

9.3卡诺定理 331

9.3.1卡诺定理 331

9.3.2克劳修斯不等式 333

9.4熵 334

9.4.1熵的定义 334

9.4.2熵的计算 336

9.4.3能量退化原理 338

9.4.4 温熵图 340

9.5熵增加原理 341

9.5.1熵增加原理 341

9.5.2熵流和熵产生 343

9.6熵和熵增加原理的统计意义 344

9.6.1热力学几率 344

9.6.2玻耳兹曼关系 347

9.6.3熵增加原理的统计意义 347

9.6.4涨落现象 348

习题9 349

思考题9 350

第10章 相变 353

10.1气-液相变 353

10.1.1饱和蒸气压 354

10.1.2实际气体的等温相变 356

10.1.3范德瓦尔斯方程 357

10.1.4气化曲线 361

10.2固-液相变和固-气相变 361

10.2.1固-液相变 361

10.2.2固-气相变 362

10.2.3三相图 363

习题10 363

思考题10 365

第11章 气体的输运过程 366

11.1气体三种输运过程的宏观规律 366

11.1.1热传导现象 366

11.1.2黏滞现象 367

11.1.3扩散现象 368

11.2三种输运过程的微观解释 368

11.2.1平均自由程和分子的碰撞频率 368

11.2.2热传导过程的微观解释 370

11.2.3黏滞现象的微观解释 372

11.2.4扩散现象的微观解释 373

习题11 375

思考题11 375