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目录 1

第1章 质点运动学 1

1.1 质点运动学基本概念 1

1.1.1 参考系 1

1.1.2 坐标系 2

1.1.3 空间和时间 3

1.1.4 质点 3

1.1.5 质点的位置坐标和位置矢量 4

1.1.6 运动方程与轨道 5

1.2.1 质点的位移 6

1.2 质点的位移和速度 6

1.2.2 速度 7

1.2.3 速度的分量形式 8

1.3 质点的加速度 11

1.3.1 加速度定义 11

1.3.2 加速度的分量形式 12

1.3.3 圆周运动 15

1.3.4 运动学的两类问题 16

1.4 运动描述的相对性 19

1.4.1 运动描述的相对性 19

1.4.2 伽利略变换 20

2.1 牛顿运动定律 25

2.1.1 牛顿运动三定律 25

第2章 质点运动定律 25

2.1.2 相互作用与力 30

2.1.3 牛顿定律的应用 36

2.2 力学相对性原理非惯性参考系 41

2.2.1 惯性参考系和非惯性参考系 41

2.2.2 力学相对性原理 42

2.2.3 非惯性系与惯性力 43

第3章 机械能和功 51

3.1 动能和动能定理 51

3.1.1 力的功 52

3.1.2 动能定理 55

3.2.1 保守力与耗散力 59

3.2 保守力做功与势能 59

3.2.2 势能 62

3.2.3 由势能函数确定保守力场 64

3.3 功能原理能量守恒定律 65

3.3.1 质点系的动能定理 65

3.3.2 功能原理 67

3.3.3 能量转换和守恒定律 68

3.3.4 机械能守恒定律 69

第4章 动量和角动量 75

4.1 动量定理与动量守恒定律 76

4.1.1 质点的动量定理 76

4.1.2 质点系的动量定理 79

4.1.3 动量守恒定律 80

4.2 质心与质心运动定理 83

4.2.1 质心 83

4.2.2 质心运动定理 85

4.3 碰撞问题 89

4.3.1 （完全）弹性碰撞 90

4.3.2 完全非弹性碰撞 90

4.4 角动量与角动量定理 92

4.4.1 质点对轴线的角动量定理 93

4.4.2 质点对点的角动量定理 95

5.1.1 刚体的自由度 101

5.1 刚体的运动及描述 101

第5章 刚体力学基础 101

5.1.2 刚体运动的基本形式 102

5.1.3 刚体定轴转动的运动学描述 103

5.2 刚体的定轴转动 104

5.2.1 外力矩及对转轴的分量 104

5.2.2 定轴转动刚体的角动量 104

5.2.3 刚体定轴转动定律 105

5.2.4 刚体定轴转动角动量定理和角动量守恒定律 105

5.3 转动惯量的计算 110

5.3.1 刚体的转动惯量及计算 110

5.3.2 平行轴定理 111

5.4.1 刚体定轴转动的动能 113

5.4 定轴转动中的功能关系 113

5.4.2 力矩的功 114

5.4.3 刚体定轴转动的动能定理 114

5.4.4 刚体的重力势能 115

5.4.5 刚体定轴转动的功能原理与机械能守恒定律 115

第6章 狭义相对论基础 121

6.1 牛顿时空观和力学相对性原理 121

6.1.1 伽利略坐标变换 121

6.1.2 牛顿的绝对时空观 122

6.1.3 力学相对性原理 123

6.2 狭义相对论基本假设与洛伦兹变换 124

6.2.1 牛顿时空观的困难 124

6.2.3 洛伦兹坐标变换 126

6.2.2 狭义相对论的基本假设 126

6.3 狭义相对论的时空观 128

6.3.1 同时的相对性 129

6.3.2 时间间隔的相对性 129

6.3.3 空间间隔的相对性 131

6.3.4 因果律的绝对性 133

6.4 洛伦兹速度变换公式 134

6.5 相对论动力学 136

6.5.1 相对论动量和质量 136

6.5.2 相对论动力学方程 139

6.5.3 相对论能量 141

6.5.4 相对论的动量能量关系式 144

6.5.5 光子 145

7.1 简谐振动 148

7.1.1 弹簧振子的运动 148

第7章 机械振动 148

7.1.2 简谐振动的频率、振幅和相位 150

7.1.3 简谐振动的旋转矢量表示法 152

7.1.4 简谐振动的能量 155

7.1.5 阻尼振动和受迫振动 157

7.2 简谐振动的合成 161

7.2.1 同方向、同频率的两个简谐振动的合成 161

7.2.2 同方向、相近频率的两个简谐振动的合成拍 163

7.2.3 相互垂直的简谐振动的合成 165

8.1.1 机械波的形成 170

第8章 机械波 170

8.1 机械波的产生和传播 170

8.1.2 周期性机械波横波与纵波 171

8.1.3 波长频率与波速的关系 172

8.1.4 球面波和平面波 172

8.2 平面简谐波 173

8.2.1 平面简谐波的波动式 174

8.2.2 波动方程 176

8.3 波的能量波的强度 179

8.3.1 波的能量 179

8.3.2 波的强度 181

8.3.3 声强级 182

8.4 惠更斯原理 183

8.4.1 波的衍射 184

8.4.2 波的反射和折射 185

8.5 波的叠加原理波的干涉驻波 186

8.5.1 波的干涉 186

8.5.2 驻波 189

8.5.3 两端固定弦中的驻波 190

8.5.4 半波损失 191

8.6 多普勒效应 192

8.6.1 波源静止，观察者运动 192

8.6.2 波源运动，观察者静止 193

8.6.3 波源和观察者都运动 194

第9章 平衡态与分子热运动的统计规律 198

9.1 热力学平衡态 199

9.1.1 平衡态 199

9.1.2 状态参量 200

9.2 热力学第零定律温度 200

9.2.1 热平衡热力学第零定律 200

9.2.2 温度 201

9.2.3 温标 201

9.2.4 理想气体的状态方程 204

9.3 压强和温度的统计意义 205

9.3.1 理想气体微观模型及统计假设 205

9.3.2 压强公式 206

9.3.3 温度公式 207

9.4 分子热运动的速度和速率统计分布规律 208

9.4.1 分子的速率分布函数 209

9.4.2 分子的速度分布函数 211

9.4.3 分子的速度和速率分布律 211

9.4.4 分子的速率分布率实验 215

9.5 分子热运动能量统计分布规律 216

9.5.1 玻耳兹曼能量分布律 216

9.5.2 重力场中的气体分子 217

9.5.3 能量按自由度均分定理 218

9.5.4 理想气体的内能 220

9.7 气体内的输运过程 221

9.6 涨落现象 221

9.7.1 气体内三种输运过程的宏观规律 222

9.7.2 分子的平均自由程 223

9.7.3 输运过程的微观解释 225

9.8 相变 226

9.8.1 等温相变 226

9.8.2 相图 227

9.8.3 真实气体范德瓦尔斯方程 228

第10章 热力学定律 234

10.1 准静态过程功内能和热量 234

10.1.1 准静态过程 234

10.1.2 准静态过程的功 235

10.1.3 内能 236

10.1.4 热量 237

10.2 热力学第一定律热容量 237

10.2.1 热力学第一定律 237

10.2.2 热容 238

10.2.3 热力学第一定律对理想气体的应用 238

10.3 循环过程 245

10.3.1 循环过程 245

10.3.2 几个特殊的循环过程 247

10.4 热力学第二定律 250

10.4.1 热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述 251

10.4.2 可逆过程和不可逆过程 251

10.4.3 热力学第二定律的核心内容和统计意义 252

10.4.4 卡诺定理 253

10.5 熵（Entropy） 254

10.5.1 克劳修斯等式与不等式 255

10.5.2 态函数熵 256

10.5.3 熵（差）的计算 257

10.5.4 温熵图 260

10.6 熵增加原理 261

10.7 熵和熵增加原理的统计意义 262

10.7.1 热力学几率 262

10.7.2 玻耳兹曼关系 264

10.7.3 热寂说 265

参考答案 270