第一章 质点运动学 1
第一节 质点 参考系 坐标系 1
一、质点 1
二、参考系 1
三、坐标系 2
第二节 质点的位置矢量和位移 2
一、位置矢量 2
二、运动方程 2
三、位移 3
第三节 质点的速度和加速度 3
一、速度 3
二、速率 4
三、加速度 4
四、切向加速度和法向加速度 5
第四节 平面曲线运动 6
一、圆周运动 6
二、抛体运动 8
三、运动学的两类问题 9
第五节 相对运动 10
练习题 12
第二章 牛顿运动定律 15
第一节 牛顿运动定律 15
一、牛顿第一定律 15
二、牛顿第二定律 16
三、牛顿第三定律 17
第二节 几种常见的力 17
一、万有引力 17
二、弹性力 18
三、摩擦力 18
第三节 非惯性系与惯性力 19
一、非惯性系 19
二、惯性力 20
练习题 21
第三章 力学定理与守恒定律 25
第一节 动量定理和动量守恒定律 25
一、质点的动量定理 25
二、质点系的动量定理 27
三、动量守恒定律 27
第二节 机械能和功 28
一、功 28
二、动能定理 30
三、保守力的功与势能 32
四、功能原理 34
五、机械能守恒定律 34
六、能量守恒与转换定律 36
第三节 角动量定理和角动量守恒定律 36
一、角动量 36
二、力矩 37
三、角动量定理 38
四、角动量守恒定律 38
第四节 质心和质心运动定理 39
一、质心 39
二、质心运动定理 39
练习题 40
第四章 刚体的定轴转动 47
第一节 刚体运动 47
一、刚体的定义 47
二、自由度 47
三、刚体的基本运动形式 47
第二节 刚体定轴转动 转动惯量 48
一、刚体定轴转动的运动学描述 48
二、刚体定轴转动的动力学定律 49
第三节 转动惯量的计算 52
一、质点对轴的转动惯量 52
二、质点系对轴的转动惯量 53
三、典型模型的转动惯量 平行轴定理 53
第四节 定轴转动中的功能关系 55
一、力矩的功 55
二、定轴转动体系的动能 55
三、系统的重力势能 55
四、定轴转动体系的功能原理及机械能守恒定律 55
练习题 56
第五章 狭义相对论基础 69
第一节 伽利略变换和经典力学时空观 69
一、伽利略变换式 69
二、经典力学的相对性原理 70
三、经典力学的绝对时空观 70
四、迈克耳逊-莫雷实验 71
第二节 狭义相对论的基本假设 洛伦兹变换 73
一、狭义相对论的基本假设 73
二、洛伦兹变换 73
第三节 狭义相对论时空理论 75
一、同时的相对性 75
二、长度收缩效应 75
三、时间延缓效应 77
第四节 狭义相对论动力学基础 77
一、相对论中的动量和质量 77
二、相对论动能 78
三、质能关系式 79
四、相对论能量与动量的关系 79
练习题 80
第六章 机械振动 84
第一节 简谐振动的描述 84
一、简谐振动 84
二、简谐振动的振幅 周期 相位 85
三、简谐振动的旋转矢量表示法 88
四、简谐振动的能量 90
第二节 阻尼振动 受迫振动 91
一、阻尼振动 91
二、受迫振动和共振现象 92
第三节 简谐振动的合成 94
一、同方向同频率简谐振动的合成 94
二、同方向不同频率的简谐振动的合成 95
三、相互垂直简谐振动的合成 96
练习题 97
第七章 机械波 102
第一节 机械波的产生与传播 102
一、机械波的产生 横波 纵波 102
二、波线 波面 波前 103
三、波长 周期 频率 波速 103
第二节 平面简谐波的波函数 104
一、平面简谐波的波函数 104
二、波函数的物理意义 106
第三节 波的能量 107
一、波的能量 107
二、波的强度 108
三、声强 109
第四节 惠更斯原理 109
一、惠更斯原理 109
二、波的衍射 110
三、波的反射 折射 110
第五节 波的叠加原理 波的干涉 111
一、波的叠加原理 111
二、波的干涉 111
三、驻波 113
第六节 多普勒效应 115
一、多普勒效应 115
二、多普勒效应公式 116
练习题 117
第八章 气体动理论 122
第一节 热力学第零定律 热力学平衡态 122
一、热力学第零定律 122
二、平衡态 122
三、状态参量 准静态过程 123
四、理想气体状态方程 124
第二节 气体分子热运动与统计规律 125
一、分子热运动的基本观点 125
二、分布函数和平均值 126
第三节 理想气体的压强和温度 128
一、理想气体分子模型 128
二、理想气体的压强公式 129
三、理想气体的温度 131
四、气体分子的方均根速率 131
第四节 能量均分定理 理想气体的内能 131
一、自由度 131
二、能量均分定理 132
三、理想气体的内能 132
第五节 麦克斯韦速率分布 133
一、气体分子速率测定实验 133
二、速率分布的数学表示法 134
三、麦克斯韦气体分子速率分布定律 135
四、三种速率 135
第六节 玻耳兹曼分布律 137
一、麦克斯韦-玻耳兹曼能量分布律 137
二、重力场中粒子按高度的分布及等温气压公式 138
第七节 分子的平均自由程和平均碰撞次数 139
一、分子的平均碰撞次数 139
二、分子平均自由程 140
练习题 141
第九章 热力学基础 145
第一节 功 内能 热量 145
一、功 145
二、系统的内能 146
三、热量 147
第二节 热力学第一定律 148
第三节 气体的热容 149
一、气体的定容摩尔热容 149
二、气体的定压摩尔热容 150
第四节 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用 151
一、等体过程 151
二、等压过程 151
三、等温过程 153
第五节 热力学第一定律对理想气体绝热过程的应用 155
第六节 循环过程 卡诺循环 156
一、循环过程 156
二、热机的效率 156
三、卡诺循环 157
四、逆循环制冷机的制冷系数 159
第七节 热力学第二定律 159
一、热力学第二定律 160
二、两种表述的等价性 161
第八节 可逆过程 不可逆过程 卡诺定理 162
一、可逆过程与不可逆过程 162
二、卡诺定理 163
三、熵 164
第九节 热力学第二定律的统计意义 166
一、热力学第二定律的统计意义 166
二、熵的玻耳兹曼关系式 167
练习题 167
部分练习题参考答案 176
附录 181
附录一 国际单位制 181
附录二 矢量代数基础 182
一、标量和矢量 182
二、矢量合成的几何法 183
三、矢量合成的解析法 185
四、矢量的乘法 185
五、矢量的导数和积分 187
附录三 常用数学公式 189
一、三角函数公式 189
二、级数公式 189
三、基本导数公式 189
四、基本积分公式 190
参考文献 191