第1章 质点运动学 1
1.1质点运动的描述 1
1.1.1参考系 质点 1
1.1.2位矢 运动方程 2
1.1.3速度 3
1.1.4加速度 5
1.2圆周运动 8
1.2.1圆周运动的角量表示 8
1.2.2匀速圆周运动 9
1.2.3变速圆周运动 10
1.3相对运动 13
本章提要 14
习题1 16
第2章 运动定律和动量 能量守恒定律 18
2.1牛顿运动定律 18
2.1.1牛顿三定律 18
2.1.2力学相对性原理 20
2.1.3力学中几种常见的力 20
2.2牛顿运动定律的适用范围及定律应用举例 22
2.2.1惯性参考系与非惯性参考系 22
2.2.2牛顿运动定律的适用范围 22
2.2.3惯性力 23
2.2.4牛顿定律的应用举例 23
2.3动量定理和动量守恒定律 27
2.3.1冲量 质点的动量定理 27
2.3.2质点系的动量定理 28
2.3.3动量守恒定律 29
2.4功 动能定理 32
2.4.1功 变力的功 32
2.4.2动能 动能定理 34
2.5势能 机械能守恒定律 35
2.5.1保守力的功 势能 35
2.5.2质点系的动能定理及质点系功能原理 38
2.5.3机械能守恒定律 39
本章提要 42
习题2 44
第3章 刚体的转动 48
3.1刚体的定轴转动 48
3.1.1刚体的平动和转动 定轴转动 48
3.1.2力矩 49
3.1.3转动定律 51
3.1.4转动惯量 52
3.2角动量定理及其守恒定律 58
3.2.1质点的角动量定理及其守恒定律 58
3.2.2刚体定轴转动的角动量定理及其守恒定律 59
3.3力矩做功 刚体绕定轴转动的动能定理 62
3.3.1力矩做功 62
3.3.2转动动能 绕定轴转动的动能定理 63
本章提要 65
习题3 67
第4章 狭义相对论 71
4.1力学相对性原理 伽利略变换 71
4.1.1力学相对性原理 71
4.1.2绝对时空观 72
4.1.3伽利略变换 72
4.2以太风测量实验 74
4.2.1以太之谜 74
4.2.2迈克耳孙-莫雷实验 76
4.3狭义相对论基本原理 相对时空观 79
4.3.1狭义相对论的两条基本原理 79
4.3.2相对时空观 79
4.4洛伦兹变换 86
4.4.1洛伦兹坐标变换 86
4.4.2洛伦兹速度变换 90
4.5相对论质点动力学 93
4.5.1质量 动量 动力学方程 94
4.5.2相对论动能 96
4.5.3相对论质能关系 97
4.5.4相对论能量动量关系 99
本章提要 100
习题4 101
选读材料 暗物质 暗能量 103
第5章 机械振动 111
5.1简谐振动 111
5.1.1简谐振动的描述 111
5.1.2简谐振动的特征量 113
5.1.3简谐振动的旋转矢量表示法 115
5.1.4简谐振动的能量 117
5.2简谐振动的合成 118
5.2.1同方向同频率简谐振动的合成 119
5.2.2同方向不同频率简谐振动的合成 120
5.3阻尼振动 受迫振动 共振 122
5.3.1阻尼振动 122
5.3.2受迫振动 123
5.3.3共振 124
本章提要 125
习题5 126
第6章 机械波 129
6.1机械波的概念 129
6.1.1机械波及其分类 129
6.1.2描述波动的物理量 130
6.1.3平面简谐波的波函数 132
6.2波的能量与传播 135
6.2.1波的能量 136
6.2.2平均能流及平均能流密度 137
6.2.3波的吸收 137
6.3惠更斯原理和波的叠加原理 138
6.3.1惠更斯原理 138
6.3.2波的叠加原理 139
6.3.3波的干涉 140
6.4驻波 142
6.4.1驻波方程 143
6.4.2半波损失 144
6.5多普勒效应 146
6.5.1波源静止，观察者运动 146
6.5.2观察者静止，波源运动 147
6.5.3波源和观察者同时运动 148
本章提要 149
习题6 150
选读材料 冲击波 152
第7章 波动光学 154
7.1光源及光的相干性 155
7.1.1光源 155
7.1.2光波的叠加与光的相干性 155
7.1.3光程及光程差 157
7.1.4透镜对光程的影响 158
7.2分波面法干涉 159
7.2.1杨氏双缝干涉 159
7.2.2菲涅耳双面镜 162
7.2.3洛埃镜 半波损失 162
7.2.4光的空间相干性 163
7.3分振幅法干涉 163
7.3.1平行平面薄膜干涉 163
7.3.2劈尖干涉 165
7.3.3牛顿环 167
7.3.4增透膜与增反膜 169
7.4光学干涉仪器 时间相干性 169
7.4.1迈克耳孙干涉仪 170
7.4.2马赫-曾德尔干涉仪 171
7.4.3时间的相干性 171
7.5光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 172
7.5.1光的衍射现象 172
7.5.2衍射的分类 172
7.5.3惠更斯-菲涅耳原理 173
7.6单缝夫琅禾费衍射 174
7.6.1半波带分析法 174
7.6.2衍射条纹的特点 176
7.7圆孔夫琅禾费衍射及光学仪器的分辨率 178
7.7.1圆孔衍射 178
7.7.2光学仪器的分辨率 178
7.8衍射光栅 180
7.8.1光栅及光栅衍射 180
7.8.2光栅衍射规律 180
7.8.3光栅光谱 183
7.8.4光谱仪 184
7.9 X射线的衍射 185
7.10光的偏振性 马吕斯定律 187
7.10.1自然光与偏振光 187
7.10.2光的起偏与检偏 189
7.10.3马吕斯定律 190
7.11反射光和折射光的偏振 布儒斯特定律 191
7.11.1反射光和折射光的偏振 191
7.11.2布儒斯特定律 192
7.12光的双折射 194
7.12.1光的双折射o光和e光 194
7.12.2光轴与主平面 194
7.13旋光现象 196
本章提要 197
习题7 201
选读材料 光的偏振特性在量子保密通信中的应用 204
第8章 气体动力学理论 207
8.1经典统计的概念 208
8.1.1宏观态与微观态 208
8.1.2统计的规律性和涨落现象 209
8.1.3统计规律的定量分析 209
8.1.4等概率假设 210
8.2分子平均平动动能统计分布规律 211
8.2.1理想气体压强公式的导出 211
8.2.2温度的统计意义 213
8.3能量均分定理 理想气体的内能 215
8.3.1自由度 215
8.3.2能量均分定理 215
8.3.3理想气体的内能 216
8.4麦克斯韦分子速率分布定律 217
8.4.1气体分子的速率分布函数 217
8.4.2麦克斯韦速率分布规律 219
8.4.3分子速率的三个统计值 220
8.4.4麦克斯韦分布曲线的性质 221
8.5麦克斯韦-玻尔兹曼分布律 221
8.5.1麦克斯韦速度分布律 221
8.5.2玻尔兹曼分布律 222
8.6分子平均碰撞次数和平均自由程 224
8.6.1平均碰撞次数Z 225
8.6.2平均自由程λ 226
8.7气体内的迁移现象 227
8.7.1扩散现象 227
8.7.2热传导 228
8.7.3黏滞现象 228
本章提要 229
习题8 231
第9章 热力学基础 235
9.1内能 功和热量 准静态过程 235
9.1.1内能 功和热量 235
9.1.2准静态过程 235
9.1.3准静态过程的功与热量 236
9.2热力学第一定律及应用 238
9.2.1热力学第一定律 238
9.2.2热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用 238
9.3气体的摩尔热容量 241
9.3.1热容量与摩尔热容量 241
9.3.2理想气体的摩尔热容量 242
9.3.3绝热过程 244
9.4循环过程 卡诺循环 247
9.4.1热机 热机的效率 248
9.4.2制冷系数 249
9.4.3卡诺循环 251
9.5热力学第二定律 254
9.5.1开尔文表述 254
9.5.2克劳修斯表述 255
9.5.3自然过程的方向性 256
9.5.4可逆过程与不可逆过程 257
9.6热力学第二定律的统计意义 玻尔兹曼熵 258
9.6.1热力学第二定律的微观意义 258
9.6.2热力学概率与玻尔兹曼熵 258
9.7卡诺定理 克劳修斯熵 261
9.7.1卡诺定理 261
9.7.2克劳修斯等式与不等式 262
9.7.3克劳修斯熵 热力学第二定律数学式 263
9.8热力学第二定律的推广 熵概念的应用 269
9.8.1热力学第二定律的推广 269
9.8.2自然界演化的真正原动力是什么？ 270
9.8.3生存系的代谢能力 271
9.8.4熵与信息 272
本章提要 277
习题9 279
选读材料 耗散结构与非平衡态热力学 283