绪论 1
第一章 人体力学的基础知识 7
第一节 牛顿运动定律 7
一、位移、速度、加速度 7
二、牛顿运动定律 9
三、动量 10
第二节 功和能 11
一、功 11
二、动能定理 11
三、势能 12
四、功能原理 13
五、能量守恒定律 13
第三节 刚体绕固定轴的转动 14
一、刚体转动的运动学 14
二、刚体转动的动力学 15
三、刚体的转动定理 16
四、刚体转动的角动量守恒定律 17
五、旋进 19
第四节 物体的弹性和形变 20
一、应变和应力 20
二、弹性模量 21
三、弹性膜的拉普拉斯公式 22
四、粘弹性 23
第五节 骨力学和软组织力学概述 24
一、骨组织和形变 24
二、骨的粘弹性及骨的外力损伤 26
三、应力作用与骨生长及创伤恢复 27
四、血管和肌肉的力学性质 27
习题 28
第二章 流体的运动 30
第一节 流体的基本模型 30
一、流体运动的研究方法 30
二、定常流动 31
三、连续性方程 31
第二节 伯努利方程 32
一、伯努利方程的建立 32
二、伯努利方程的应用 33
第三节 粘性流体的运动 37
一、牛顿粘性定律 37
二、层流与湍流 雷诺数 38
三、粘性流体的伯努利方程 39
四、斯托克斯定律 40
第四节 泊肃叶定律 40
一、泊肃叶定律 40
二、泊肃叶定律的推导 41
第五节 血流动力学与流变学基础 42
一、心脏的功与功率 42
二、人体血液循环系统中的血流特点 44
三、血液的粘度及其影响因素 45
习题 46
第三章 振动和波 50
第一节 简谐运动 50
一、简谐运动方程 50
二、简谐运动的矢量图表示法 52
三、简谐运动的能量 53
第二节 阻尼振动、受迫振动和共振 54
一、阻尼振动 54
二、受迫振动 55
三、共振 56
第三节 振动的合成与分解 57
一、两个同方向同频率简谐运动的合成 57
二、两个同方向频率相近的简谐运动的合成 58
三、相互垂直的同频率的简谐运动的合成 59
四、频谱分析原理 59
第四节 波动的基本规律 62
一、波的产生与描述 62
二、波的基本特征量 63
三、平面简谐波的波动方程 64
第五节 波的能量与波的衰减 65
一、波的能量 65
二、能流和能流密度 66
三、波的衰减 66
第六节 波的叠加和干涉 68
一、惠更斯原理 68
二、波的干涉 68
三、驻波 70
习题 73
第四章 声波 75
第一节 声波的基本性质 75
一、声压 75
二、声特性阻抗 76
三、声强 76
第二节 声强级和响度级 77
一、声强级 77
二、响度级 79
第三节 多普勒效应 79
第四节 超声波及其在医学上的应用 82
一、超声波的特性 82
二、超声波的产生 84
三、超声波成像的基本原理 84
第五节 次声波及其军事应用 87
一、次声波的特性 88
二、次声波的生物效应 88
三、次声武器 88
习题 88
第五章 分子动理论 91
第一节 物质的微观模型 91
第二节 理想气体分子动理论 92
一、理想气体的物态方程 92
二、理想气体的微观模型 93
三、理想气体的压强公式 93
四、理想气体的能量公式 95
五、理想气体的分压定理 96
第三节 气体分子速率分布和能量分布 96
一、麦克斯韦速率分布律 96
二、分子的平均自由程和平均碰撞频率 98
三、玻尔兹曼能量分布律 98
第四节 输运过程 99
一、热传导过程 99
二、扩散过程 99
三、跨膜输运过程 100
第五节 液体的表面性质 101
一、表面张力和表面能 101
二、弯曲液面的附加压强 104
三、毛细现象和气体的栓塞 104
四、表面活性物质和表面吸附 107
习题 107
第六章 热力学基础 109
第一节 热力学基本概念 109
一、热力学系统 109
二、准静态过程 109
三、态函数 110
四、功、热量和内能 110
第二节 热力学第一定律 111
一、热力学第一定律 111
二、热力学第一定律对理想气体的应用 112
三、人体的能量交换 115
第三节 热力学第二定律 116
一、循环过程与热机效率 117
二、热力学第二定律 118
三、卡诺定理 119
四、热力学第二定律的统计意义 119
第四节 熵与熵增加原理 120
一、克劳修斯等式 120
二、熵 122
三、熵增加原理 123
四、生命与熵 124
第五节 生命系统的热力学结构 124
一、耗散结构 124
二、自组织现象 125
习题 125
第七章 静电场 127
第一节 电场与电场强度 127
一、电场 127
二、电场强度 128
三、电场的叠加原理 128
第二节 高斯定理 130
一、电场线和电场强度通量 130
二、高斯定理 131
三、高斯定理的应用 132
第三节 电势 133
一、静电场力作功 133
二、电势与电势差 134
三、电势梯度 137
第四节 静电场中的电介质 137
一、电介质的极化 137
二、电极化强度 138
三、电介质内部的电场强度 139
四、介质中的高斯定理 140
第五节 静电场的能量 140
一、电容 电容器 140
二、电容器中的能量 142
三、静电场的能量 142
第六节 电偶层与生物膜电位 144
一、电偶层的电势 144
二、能斯特方程 146
三、细胞静息状态的能斯特电位 147
习题 148
第八章 直流电 150
第一节 恒定电流的性质 150
一、电流与电流密度 150
二、欧姆定律的微分形式 151
第二节 基尔霍夫定律 152
一、电源电动势 152
二、一段含源电路的欧姆定律 152
三、基尔霍夫定律及其应用 153
第三节 RC电路的暂态过程 155
一、电容器的充电过程 155
二、电容器的放电过程 156
第四节 直流电的医学应用 157
一、直流电对机体的作用 157
二、直流电在医学中的应用 157
习题 158
第九章 电流的磁场 160
第一节 磁场和磁感应强度 160
一、磁场 160
二、磁感应强度 160
三、磁通量 161
第二节 描述磁场的基本定理 161
一、磁场的高斯定理 161
二、毕奥-萨伐尔定律 161
三、毕奥-萨伐尔定律的应用 162
四、安培环路定理 164
第三节 磁场对运动电荷的作用 165
一、洛伦兹力 165
二、带电粒子在磁场中的运动 165
三、霍尔效应 166
四、质谱仪和回旋加速器 167
第四节 磁场对载流导线的作用 169
一、安培定律 169
二、磁场对载流平面线圈的作用 170
三、磁矩 171
第五节 磁介质 171
一、介质中的磁场 171
二、磁介质的分类 172
三、超导体及其磁学特性 173
第六节 磁生物效应 174
一、生物磁场 174
二、磁场的生物效应 174
三、磁效应的医学应用 175
习题 175
第十章 电磁感应与电磁场 177
第一节 电磁感应 177
一、电磁感应基本定律 177
二、电磁感应的应用 178
第二节 感应电动势 179
一、动生电动势 179
二、感生电动势 180
第三节 磁场的能量 181
一、互感与自感 181
二、自感线圈的能量 182
三、磁场的能量 183
第四节 电磁场与电磁波 183
一、位移电流 183
二、麦克斯韦方程组与电磁场 185
三、电磁波 185
习题 186
第十一章 几何光学 189
第一节 球面成像 189
一、单球面折射 189
二、共轴球面系统 192
第二节 透镜 193
一、薄透镜成像公式 193
二、薄透镜的组合 194
三、共轴光具组 196
四、柱面透镜 197
五、透镜的像差 198
第三节 眼 199
一、眼的调节 视力 199
二、屈光不正及其矫正 201
第四节 放大镜和显微镜 203
一、放大镜 203
二、显微镜成像 204
三、显微镜的分辨本领 205
第五节 特种显微镜与纤镜 207
一、特种显微镜 207
二、纤镜 209
习题 210
第十二章 光的波动性 212
第一节 光的干涉 212
一、相干光源 212
二、杨氏双缝实验 213
三、光程 215
四、薄膜干涉 217
第二节 光的衍射 219
一、单缝衍射 219
二、衍射光栅 221
三、圆孔衍射 222
第三节 光的偏振 223
一、自然光和偏振光 223
二、偏振光的产生和检验 223
第四节 偏振光的应用 227
一、偏振光的干涉 227
二、旋光性 229
习题 229
第十三章 光的粒子性 232
第一节 黑体辐射 232
一、热辐射现象 232
二、基尔霍夫辐射定律 233
三、黑体辐射的实验规律 233
四、普朗克量子假说 235
第二节 光电效应 236
一、光电效应实验 236
二、爱因斯坦的光子假说 237
三、光子的质量与动量 237
第三节 光的波粒二象性 238
一、康普顿效应 238
二、光的波粒二象性 240
第四节 生物光子学 240
一、光生物技术基础 240
二、激光生物效应和医学应用 242
三、生物光学成像 243
四、光学生物传感器 244
习题 245
第十四章 X射线 247
第一节 X射线的产生 247
一、X射线的发生装置 247
二、X射线的强度和硬度 248
三、X射线谱 249
第二节 X射线的基本特征 251
一、X射线的性质 251
二、X射线衍射 252
第三节 X射线的衰减规律 254
一、单能窄束X射线的吸收衰减规律 254
二、质量衰减系数 255
三、质量衰减系数与波长及原子序数的关系 255
第四节 X射线的医学应用 256
一、诊断 256
二、治疗 257
习题 258
第十五章 原子核和放射性 260
第一节 原子核的基本性质 260
一、原子核的组成 260
二、原子核的角动量和磁矩 262
三、原子核的稳定性 263
第二节 放射性核素的衰变种类 264
一、α衰变 264
二、β衰变 264
三、γ衰变和内转换 266
第三节 放射性核素的衰变规律 266
一、放射性衰变规律 266
二、半衰期和平均寿命 267
三、放射性活度 268
四、放射性平衡 269
第四节 射线与物质的相互作用 269
一、带电粒子与物质的相互作用 269
二、γ（X）射线与物质的相互作用 270
三、中子与物质的相互作用 271
第五节 电离辐射防护 271
一、电离辐射的生物效应 271
二、电离辐射剂量单位 272
三、电离辐射的防护 273
第六节 放射性核素在医学上的应用 273
一、放射治疗 273
二、示踪诊断 274
三、磁共振成像 276
习题 276
第十六章 相对论基础 278
第一节 狭义相对论的基本假设 278
一、迈克尔孙-莫雷实验 278
二、经典物理的绝对时空观 279
三、伽利略变换 279
四、爱因斯坦的狭义相对论假说 280
五、洛伦兹变换 280
第二节 狭义相对论时空观 282
一、同时性的相对性 282
二、时间延缓 283
三、长度缩短 285
第三节 相对论力学基础 286
一、质量的相对性 286
二、相对论动能 287
三、相对论质能关系 288
第四节 广义相对论简介 289
一、惯性质量与引力质量 289
二、等效原理 290
三、广义相对性原理 291
四、广义相对论的三个验证 291
习题 293
第十七章 量子力学基础 295
第一节 玻尔的氢原子理论 295
一、氢原子光谱的实验规律 295
二、玻尔的氢原子理论假说 297
第二节 实物粒子的波动性 298
一、德布罗意假设 299
二、物质波的统计解释 299
三、不确定关系 300
第三节 薛定谔方程 302
一、波函数 302
二、薛定谔方程 303
三、一维无限深势阱中运动的粒子 304
四、势垒与隧道效应 305
第四节 量子力学的原子结构理论 307
一、四个量子数 307
二、原子的壳层结构 308
三、分子结构简介 309
习题 310
第十八章 混沌动力学基础 312
第一节 混沌运动 312
一、Logistic方程 313
二、从周期倍化到混沌 314
三、混沌区的秩序 315
第二节 混沌与奇怪吸引子 316
一、相空间与吸引子 317
二、混沌运动和奇怪吸引子 318
第三节 分形与分维 320
一、分形 320
二、分维 322
第四节 生物混沌 322
一、生物分形 322
二、生物混沌 324
第五节 混沌控制及其应用 325
一、混沌控制 325
二、脑混沌控制 326
三、心脏混沌控制 326
习题 328
附录1 矢量运算简介 329
附录2 单位制和量纲 国际单位制 333
附录3 名词索引 335
参考文献 348