0 话说从头 1
0.1 物理学 物理量 基准单位 1
0.1.1 物理学 1
0.1.2 物理量 标量和矢量 2
0.1.3 物理量的基准单位 2
0.2 法定计量单位 量纲 3
0.2.1 法定计量单位 3
0.2.2 在本书中使用法定计量单位的方法和具体要求 6
0.2.3 量纲 7
1 质点运动学 9
1.1 参考系和坐标系 位矢、位移和路程 10
1.1.1 参考系 10
1.1.2 坐标系 空间和时间 10
1.1.3 位矢 11
1.1.4 运动函数 轨道方程 13
1.1.5 位移 13
1.2 速度 加速度 14
1.2.1 速度 速率 14
1.2.2 相对运动 16
1.2.3 加速度 17
1.3 直线运动 20
1.4 抛体运动 24
1.5 圆周运动 25
1.5.1 变速圆周运动 25
1.5.2 圆周运动的角量描述 28
1.5.3 圆周运动中的线量和角量的关系 29
习题1 31
2 质点动力学的基本定律 33
2.1 牛顿定律 33
2.1.1 牛顿第一定律 33
2.1.2 牛顿第二定律 35
2.1.3 牛顿第三定律 36
2.2 力学中常见的几种力 37
2.2.1 万有引力 重力 37
2.2.2 弹性力 39
2.2.3 摩擦力 42
2.2.4 四种基本的自然力 43
2.3 牛顿定律的应用示例 45
2.4 非惯性系 惯性力 51
习题2 52
3 守恒定律 55
3.1 功 动能定理 55
3.1.1 功 功率 55
3.1.2 质点的动能定理 58
3.1.3 系统的动能定理 59
3.2 保守力 系统的势能 62
3.2.1 重力的功 62
3.2.2 万有引力的功 63
3.2.3 弹性力的功 63
3.2.4 保守力和非保守力 势能 64
3.3 系统的功能原理 机械能守恒定律 能量守恒定律 67
3.3.1 系统的功能原理 67
3.3.2 机械能守恒定律 68
3.3.3 能量守恒定律 69
3.3.4 宇宙速度 黑洞 70
3.4 冲量和动量 质点的动量定理 72
3.5 系统的动量定理 动量守恒定律 75
3.5.1 系统的动量定理 75
3.5.2 系统的动量守恒定律 76
3.6 质心 质心运动定理 79
3.6.1 质心 79
3.6.2 质心运动定理 81
3.7 碰撞 83
3.7.1 弹性碰撞 83
3.7.2 完全非弹性碰撞 84
3.8 力矩与角动量 质点的角动量定理 85
3.8.1 质点的角动量 85
3.8.2 力矩 86
3.8.3 质点的角动量定理 87
3.8.4 质点的角动量守恒定律 87
3.9 系统的角动量定理 角动量守恒定律 89
3.10 守恒定律的普遍意义 对称性 90
习题3 91
4 刚体的定轴转动 96
4.1 刚体的基本运动 97
4.1.1 刚体的平动 97
4.1.2 刚体的定轴转动 97
4.2 刚体的转动动能 转动惯量 100
4.2.1 刚体的转动动能 100
4.2.2 刚体的转动惯量 101
4.3 力矩的功 刚体定轴转动的动能定理 102
4.3.1 力矩 102
4.3.2 力矩的功 104
4.3.3 刚体定轴转动的动能定理 105
4.4 刚体的定轴转动定律 106
4.5 刚体绕定轴转动的角动量定理 角动量守恒定律 108
4.5.1 角动量 冲量矩 角动量定理 108
4.5.2 角动量守恒定律 109
习题4 111
5 固体的弹性 流体力学简介 113
5.1 固体的形变和弹性 114
5.1.1 固体的形变 114
5.1.2 应力与应变 114
5.1.3 胡克定律 材料的弹性模量 115
5.1.4 弹性体的形变势能 115
5.1.5 梁的弯曲 116
5.1.6 杆的扭转 117
5.1.7 弹性极限和强度极限 117
5.2 流体的压强 118
5.2.1 静止流体内一点的压强 118
5.2.2 静止流体内各点压强的分布规律 119
5.2.3 帕斯卡定律 120
5.2.4 阿基米德原理 120
5.3 理想流体 连续性方程 121
5.3.1 理想流体 121
5.3.2 稳定流动 122
5.3.3 流线 流管 122
5.3.4 连续性方程 122
5.4 理想流体稳定流动的伯努利方程 123
5.5 实际流体稳定流动的伯努利方程 125
习题5 126
6 机械振动 128
6.1 简谐运动 129
6.1.1 简谐运动的基本特征 129
6.1.2 简谐振子是一个理想模型 130
6.1.3 简谐运动表达式 131
6.1.4 简谐运动的能量 132
6.2 描述简谐运动的物理量 134
6.2.1 周期、频率与角频率 134
6.2.2 相位和初相 振幅和初相的确定 136
6.3 简谐运动的旋转矢量图示法 相位差 142
6.3.1 简谐运动的旋转矢量图示法 142
6.3.2 相位差 143
6.4 同方向简谐运动的合成 拍 145
6.4.1 同方向、同频率简谐运动的合成 145
6.4.2 同方向、不同频率简谐运动的合成 拍 148
6.5 相互垂直的简谐运动的合成 利萨如图 150
6.5.1 相互垂直的同频率简谐运动的合成 150
6.5.2 相互垂直的不同频率简谐运动的合成 利萨如图形 152
6.6 阻尼振动 153
6.7 受迫振动 共振 154
习题6 157
7 机械波 161
7.1 机械波 161
7.1.1 机械波的产生和传播 161
7.1.2 横波和纵波 162
7.2 描述机械波的一些物理量 波的几何表示 164
7.2.1 周期、频率、波长与波速 164
7.2.2 波的几何表示 166
7.3 平面简谐波的波函数 167
7.3.1 平面简谐波的波函数 167
7.3.2 波函数的物理意义 168
7.4 波的能量 能流密度 173
7.4.1 波的能量 173
7.4.2 能流密度 175
7.5 惠更斯原理 波的衍射、反射和折射 176
7.5.1 惠更斯原理 176
7.5.2 波的衍射 177
7.5.3 波的反射和折射 178
7.6 波的干涉 驻波 180
7.6.1 波的叠加原理 180
7.6.2 波的干涉 180
7.6.3 驻波 183
7.7 声波 超声波 185
7.7.1 声波 185
7.7.2 超声波 187
7.8 多普勒效应 188
习题7 191
8 相对论简介 193
8.1 力学的相对性原理 伽利略变换 194
8.1.1 力学的相对性原理 194
8.1.2 伽利略变换 194
8.2 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 196
8.2.1 狭义相对论的基本原理 196
8.2.2 洛伦兹变换 198
8.2.3 洛伦兹速度变换公式 198
8.3 相对论的时空观 200
8.3.1 同时的相对性 200
8.3.2 长度的收缩 201
8.3.3 时间的延缓 203
8.4 狭义相对论的动力学基础 205
8.4.1 质量与速率的关系 205
8.4.2 质量与能量的关系 207
8.4.3 能量与动量的关系 209
8.5 广义相对论简介 209
习题8 210
9 热力学基础 211
9.1 热力学系统及其平衡态 准静态过程 212
9.1.1 热力学系统 平衡态 212
9.1.2 物态参量 212
9.1.3 准静态过程 213
9.2 气体的物态方程 215
9.2.1 气体的实验定律 理想气体 215
9.2.2 理想气体的物态方程 215
9.2.3 实际气体的物态方程 218
9.3 热力学第一定律 218
9.3.1 系统的内能 功与热的等效性 218
9.3.2 热力学第一定律 220
9.3.3 功和热量的计算 221
9.4 热力学第一定律对理想气体热力学过程的应用 224
9.4.1 等体过程 224
9.4.2 等压过程 225
9.4.3 等温过程 227
9.4.4 绝热过程 228
9.4.5 多方过程 232
9.5 循环过程 卡诺循环 233
9.5.1 循环过程 233
9.5.2 正循环 热机的效率 234
9.5.3 逆循环 致冷机的效率 235
9.5.4 卡诺循环 238
9.6 热力学第二定律 卡诺定理 240
9.6.1 可逆过程和不可逆过程 240
9.6.2 热力学第二定律 241
9.6.3 卡诺定理 243
9.7 熵 熵增加原理 243
9.7.1 克劳修斯公式 243
9.7.2 熵 245
9.7.3 熵增加原理——热力学第二定律的数学表达式 246
9.7.4 能量的退化 248
9.8 自组织 耗散结构 249
9.8.1 开放系统的熵变 249
9.8.2 耗散结构 自组织 249
习题9 250
10 气体动理论简介 253
10.1 气体动理论的基本观点 253
10.2 气体分子热运动及其统计规律性 256
10.2.1 气体分子热运动的图景 256
10.2.2 大量分子热运动服从统计规律性 257
10.3 理想气体的压强公式及温度的统计意义 259
10.3.1 理想气体的微观模型 259
10.3.2 理想气体的压强公式 259
10.3.3 温度的统计意义 262
10.4 能量按自由度均分定理 理想气体的内能 265
10.4.1 自由度 265
10.4.2 能量按自由度均分定理 266
10.4.3 理想气体的内能 268
10.5 气体分子运动的速率分布律 269
10.5.1 分子运动的速率分布 269
10.5.2 麦克斯韦速率分布律 271
10.5.3 分子速率的统计平均值 272
10.5.4 麦克斯韦速率分布律的实验验证 275
10.6 玻耳兹曼能量分布律 276
10.7 分子平均碰撞频率和平均自由程 279
10.8 气体内的输运现象 281
10.8.1 内摩擦现象 282
10.8.2 热传导 283
10.8.3 扩散 283
10.9 热力学第二定律的统计诠释 284
10.9.1 热力学过程不可逆性的统计意义 285
10.9.2 热力学概率与熵 286
习题10 287
附录 289
附录A 一些物理常量 289
附录B 数学公式 289
附录C 矢量的运算 291