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第一篇 力学 1

前言 1

第1章 质点运动学 5

1.1 质点运动的描述 5

1.1.1 参考系 质点 5

1.1.2 运动方程 6

1.1.3 速度 8

1.1.4 加速度 9

1.2 运动叠加原理 10

1.2.1 运动叠加原理 10

1.2.2 斜抛运动 11

1.3 运动学两类基本问题 12

1.4 圆周运动 14

1.4.1 圆周运动 14

1.4.2 圆周运动的角量描述 17

1.4.3 角量和线量的关系 17

1.5 相对运动 19

思考题 20

习题 21

第2章 牛顿运动定律 23

2.1 牛顿运动定律 23

2.2 单位制与量纲 24

2.3 几种常见的力 基本自然力 25

2.3.1 常见力 25

2.3.2　基本自然力 27

2.4 动力学两类基本问题 29

2.5　非惯性参考系 31

2.6 应用 33

2.6.1 潮汐现象分析 33

2.6.2 惯性制导与加速度计 34

思考题 35

习题 36

第3章 运动的守恒定律 39

3.1 动量守恒定律 39

3.1.1 冲量与动量定理 39

3.1.2 质点系的动量定理 41

3.1.3 动量守恒定律 42

3.1.4 质心运动定理 45

3.2 能量守恒定律 46

3.2.1 功 46

3.2.2 动能定理 48

3.2.3 势能 保守力 50

3.2.4 机械能 功能原理 54

3.2.5 能量守恒定律 54

3.2.6 碰撞 56

3.3 质点角动量守恒定律 57

3.3.1 力矩 角动量 57

3.3.2 质点角动量定理 59

3.4 应用 63

3.4.1 火箭飞行原理 63

3.4.2 卫星运行轨道及发射轨道 64

思考题 67

习题 68

第4章 刚体的定轴转动 71

4.1 刚体的运动 71

4.1.1 平动和转动 71

4.1.2 定轴转动的描述 72

4.2 刚体的转动动能 转动惯量 73

4.2.1 转动动能 73

4.2.2 转动惯量 平行轴定理 73

4.3.1 对定轴的力矩 76

4.3.2 刚体定轴转动的转动定律 76

4.3 刚体的定轴转动定律 76

4.3.3 转动动能定理 78

4.4 刚体对定轴的角动量守恒定律 80

4.4.1 刚体对定轴的角动量 80

4.4.2 刚体对定轴的角动量定理 80

4.4.3 刚体对定轴角动量守恒定律 81

4.5 应用 85

4.5.1 炮弹飞行中的翻转 85

4.5.2 直升机中的旋转效应 86

思考题 87

习题 88

5.1.2 伽利略变换 92

5.1.1 经典力学相对性原理 92

5.1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 92

第5章 狭义相对论 92

5.1.3 经典力学时空观 94

5.2 狭义相对论基本原理洛伦兹变换 95

5.2.1 狭义相对论的基本原理 95

5.2.2 洛伦兹变换 96

5.2.3　相对论的速度变换 97

5.3 狭义相对论的时空观 99

5.3.1 同时的相对性 99

5.3.2 长度收缩 100

5.3.3 时间延缓 102

5.4.1 相对论动量和质量 104

5.4 狭义相对论动力学 104

5.4.2 相对论动力学的基本方程 105

5.4.3 相对论能量 105

5.5 核能及其利用 110

思考题 112

习题 113

第二篇 机械振动和机械波 118

第6章 机械振动 118

6.1 简谐运动的描述 118

6.1.1 简谐运动 118

6.1.2 简谐运动的振幅、频率和相位 119

6.1.3 简谐运动的旋转矢量表示 120

6.2 简谐运动的动力学特征 122

6.2.1 简谐运动的动力学方程 122

6.2.2 单摆 123

6.2.4 简谐运动的能量 124

6.2.3 复摆 124

6.3 阻尼振动 受迫振动 126

6.3.1 阻尼振动 126

6.3.2 受迫振动 127

6.3.3 共振现象 128

6.4 简谐运动的合成 129

6.4.1 同方向同频率简谐运动的合成 129

6.4.2 同方向不同频率的简谐运动合成 130

6.4.3 相互垂直简谐运动的合成 131

思考题 133

习题 134

7.1.1 机械波的形成 136

7.1.2 横波与纵波 136

第7章 机械波 136

7.1 机械波的产生和传播 136

7.1.3 波长 频率和周期 波速 137

7.1.4 波线、波面和波前 138

7.2 平面简谐波的波函数 138

7.2.1 平面简谐波的波函数 138

7.2.2 波函数的物理意义 140

7.3 波的能量 142

7.3.1 波的能量 142

7.3.2 波的强度 144

7.4.1 惠更斯原理 波的衍射 145

7.3.3 声强 145

7.4 惠更斯原理 波的叠加原理 145

7.4.2 波的叠加原理 波的干涉 146

7.4.3 驻波 148

7.5 多普勒效应 151

7.5.1 波源静止，观察者运动 151

7.5.2 波源运动，观察者静止 152

7.5.3 波源与观察者同时相对介质运动 153

7.6 应用 153

7.6.1 声纳 154

7.6.2 冲击波 154

思考题 155

习题 156

第三篇 热学 162

第8章 气体动理论 162

8.1 气体动理论的基本概念 162

8.1.1 物体是由大量分子（或原子）所组成 162

8.1.2 分子在不停地无规则地运动着 162

8.1.3 分子之间存在相互作用力——分子力 163

8.2 平衡态 理想气体状态方程 164

8.2.1 平衡态 164

8.2.2 状态参量 164

8.2.3 理想气体状态方程 165

8.3 理想气体的压强 166

8.3.1 理想气体压强公式的推导 167

8.3.2 物理意义 168

8.4 温度的微观解释 169

8.5 能量均分定理 理想气体的内能 170

8.5.1 自由度 170

8.5.2 能量均分定理 171

8.5.3 理想气体的内能 172

8.6 麦克斯韦分子速率分布律 174

8.6.1 速率分布函数 174

8.6.2 麦克斯韦分子速率分布律 175

8.6.3 三种统计速率 176

8.6.4 分子速率分布的实验测定 177

8.7 玻尔兹曼分布 178

8.8.1 平均碰撞频率 180

8.8 分子的平均自由程和碰撞频率 180

8.8.2 平均自由程 181

8.9　气体内的输运现象 182

8.9.1 粘滞现象 182

8.9.2 热传导现象 183

8.9.3 扩散现象 184

思考题 185

习题 186

第9章 热力学基础 189

9.1 热力学第一定律 189

9.1.1 准静态过程 189

9.1.2 热力学第一定律 190

9.1.3 功的计算 191

9.2.2 等压过程 192

9.2 热力学第一定律的应用 192

9.2.1 等体过程 192

9.2.3 等温过程 193

9.2.4 绝热过程 194

9.3 理想气体的摩尔热容 196

9.3.1 定体摩尔热容 197

9.3.2 定压摩尔热容 198

9.3.3 比热容比 198

9.4 循环过程 200

9.4.1 循环过程 200

9.4.2 热机的效率 200

9.4.4 卡诺循环 201

9.4.3 制冷机的制冷系数 201

9.5 热力学第二定律 205

9.5.1 热力学第二定律的两种表述 205

9.6 热力学第二定律的统计意义 熵 208

9.6.1 热力学第二定律的统计意义 208

9.6.2 热力学概率与玻尔兹曼熵 209

9.6.3 克劳修斯熵 212

9.7 应用 214

9.7.1 弹膛内的热力学 214

9.7.2 冰箱的制冷原理 216

思考题 217

习题 218

习题答案 222