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绪论 1

第一篇 力学 10

第1章 质点运动学 10

1.1 时间、空间与量纲 11

1.2 质点运动的描述 14

1.2.1 质点 参考系 坐标系 14

1.2.2 位置矢量与运动方程 15

1.2.3 位移与路程 16

1.2.4 速度 16

1.2.5 加速度 17

1.3 圆周运动 切向加速度和法向加速度 20

1.4 相对运动 25

本章提要 27

思考题 29

习题 30

第2章 质点动力学 32

2.1 牛顿运动定律 32

2.1.1 牛顿第一定律 32

2.1.2 牛顿第二定律 33

2.1.3 牛顿第三定律 34

2.1.4 牛顿定律的应用 35

2.2 惯性系与非惯性系力学 37

2.3 冲量 动量守恒定律 39

2.3.1 冲量 质点的动量定理 39

2.3.2 质点系的动量定理 41

2.3.3 动量守恒定律 43

2.4 功和能 机械能守恒定律 45

2.4.1 功 功率 46

2.4.2 质点的动能定理 48

2.4.3 质点系的功能原理 50

2.4.4 机械能守恒定律与能量守恒定律 54

本章提要 57

思考题 58

习题 59

第3章 刚体的定轴转动 62

3.1 刚体运动的描述 62

3.1.1 平动和转动 62

3.1.2 定轴转动的角量描述 63

3.2 刚体定轴转动定律 转动惯量 65

3.2.1 力矩 65

3.2.2 转动定律 67

3.2.3 转动惯量 68

3.2.4 转动定律应用举例 72

3.3 刚体定轴转动的功和能 74

3.3.1 力矩的功 74

3.3.2 转动动能 74

3.3.3 刚体定轴转动的动能定理 75

3.3.4 刚体的重力势能 75

3.4 角动量定理 角动量守恒定律 77

3.4.1 质点的角动量 77

3.4.2 刚体对定轴的角动量 78

3.4.3 刚体的角动量定理 79

3.4.4 角动量守恒定律及其应用 80

3.5 碰撞 82

本章提要 84

思考题 85

习题 86

第4章 狭义相对论 89

4.1 爱因斯坦基本假设 89

4.1.1 力学相对性原理和伽俐略变换 89

4.1.2 狭义相对论产生的实验基础和历史条件 92

4.2.1 洛伦兹坐标变换 96

4.2 洛伦兹变换 96

4.1.3 爱因斯坦基本假设（狭义相对论基本原理） 96

4.2.2 洛伦兹速度变换 100

4.3 狭义相对论时空观 102

4.3.1 “同时性”的相对性 102

4.3.2 时间膨胀 103

4.3.3 长度收缩 105

4.3.4 因果关系的绝对性 107

4.4 相对论动力学基础 108

4.4.1 相对论质速关系 108

4.4.3 相对论动能 109

4.4.2 相对论动力学的基本方程 109

4.4.4 静能、总能和质能关系 110

4.4.5 能量和动量的关系 112

本章提要 114

思考题 115

习题 116

第5章 机械振动 118

5.1 简谐振动 118

5.1.1 简谐振动的方程（简谐振动的速度和加速度） 118

5.1.2 描述简谐振动的特征量 120

5.1.3 旋转矢量法 122

5.1.4 简谐振动的实例 125

5.1.5 简谐振动的能量 127

5.2 简谐振动的合成 128

5.2.1 两个同方向同频率简谐振动的合成 128

5.2.2 两个同方向不同频率的简谐振动的合成 131

5.2.3 相互垂直的简谐振动的合成 132

5.3 阻尼振动 受迫振动 共振 134

5.3.1 阻尼振动 134

5.3.2 受迫振动 共振 136

本章提要 137

思考题 139

习题 140

第6章 机械波 144

6.1 机械波的产生和传播 144

6.1.1 机械波的形成 144

6.1.2 描述波动的物理量 145

6.2 平面简谐波的波动方程 147

6.3 波的能量 151

6.3.1 波的能量和能量密度 151

6.3.2 波的能流和能流密度 152

6.4.1 惠更斯原理 波的衍射 153

6.4 波的衍射 干涉 153

6.4.2 波的叠加原理 波的干涉 154

6.5 驻波 157

6.5.1 驻波的形成 157

6.5.2 驻波的波动方程 157

6.5.3 半波损失 160

6.6 多普勒效应 160

本章提要 162

思考题 165

习题 166

7.1 平衡态 温度 理想气体状态方程 170

7.1.1 平衡态 170

第二篇 热物理学 170

第7章 气体动理论 170

7.1.2 温度 171

7.1.3 理想气体状态方程 172

7.1.4 统计规律的基本概念 172

7.2 理想气体的压强 174

7.2.1 理想气体的微观模型 平衡状态气体的统计假设 174

7.2.2 理想气体压强公式及其统计意义 175

7.3.1 温度的微观解释 177

7.3 温度的微观本质 177

7.3.2 方均根速率 178

7.4 能量均分定理 理想气体的内能 179

7.4.1 分子的自由度 179

7.4.2 能量均分定理 180

7.4.3 理想气体的内能 181

7.5 麦克斯韦速率分布 182

7.5.1 麦克斯韦速率分布律 182

7.5.2 三个统计速率 184

7.6 玻耳兹曼分布 187

7.7 气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 189

本章提要 191

思考题 193

习题 194

第8章 热力学基础 196

8.1 准静态过程 196

8.1.1 准静态过程 196

8.1.2 内能、功和热量 197

8.1.3 准静态过程的功和热量 198

8.2 热力学第一定律 199

8.2.1 热力学第一定律 199

8.2.2 热力学第一定律对理想气体平衡过程的应用 200

8.3 循环过程和卡诺循环 206

8.3.1 循环过程 206

8.3.2 卡诺循环 207

8.4 热力学第二定律 211

8.4.1 热力学第二定律 211

8.4.2 热力学第二定律两种表述的等效性 213

8.4.3 可逆与不可逆过程 214

8.4.4 卡诺定理 215

8.5 热力学第二定律的统计意义 熵 216

8.5.1 热力学第二定律的统计意义 216

8.5.2 熵 熵增原理 218

8.5.3 熵的热力学表示 220

8.5.4 熵与能量退化 开放系统熵变 223

本章提要 225

思考题 227

习题 228

附录Ⅰ 国际单位制（SI） 230

附录Ⅱ 常用基本物理常量表 232

附录Ⅲ 物理量的名称、符号和单位（SI）一览表 233

附录Ⅳ 空气、水、地球、太阳系一些常用数据 236

习题答案 237