第1章 质点运动学 1
1.1 质点运动的描述 1
1.1.1 质点 1
1.1.2 参考系和坐标系 2
1.1.3 空间和时间 2
1.2 描述质点运动的基本物理量 3
1.2.1 位置矢量位移 3
1.2.2 运动方程 5
1.2.3 速度加速度 5
1.2.4 运动的叠加性 11
1.2.5 相对运动 13
1.3 圆周运动及其描述 15
1.3.1 圆周运动平面极坐标 15
1.3.2 切向加速度和法向加速度 16
1.3.3 圆周运动的角量描述 18
1.3.4 线量和角量的关系 19
本章提要 21
阅读材料 22
习题 26
第2章 质点动力学 31
2.1 牛顿运动定律及其应用 31
2.1.1 牛顿运动定律 32
2.1.2 力学中的几种常见力 33
2.1.3 物理量的单位和量纲 37
2.1.4 牛顿定律的应用举例 38
2.1.5 非惯性系惯性力 43
2.2 动量定理与动量守恒定律 46
2.2.1 质心质心运动定律 46
2.2.2 冲量质点和质点系动量定理 50
2.2.3 动量守恒定律 53
2.3 动能定理 56
2.3.1 功动能能量 56
2.3.2 动能定理 59
2.3.3 碰撞 61
2.4 保守力与非保守力势能 63
2.4.1 重力、弹性力和万有引力做功的特点 63
2.4.2 保守力保守力的数学表示成对力的功 64
2.4.3 势能及势能曲线 66
2.5 功能原理机械能守恒定律 69
2.5.1 质点系的动能定理与功能原理 69
2.5.2 机械能的转化和守恒定律 70
2.5.3 能量守恒定律 71
2.6 质点、质点系的角动量定理与角动量守恒定律 75
2.6.1 质点、质点系的角动量定理 75
2.6.2 角动量守恒定律 78
本章提要 79
阅读材料 83
习题 84
第3章 刚体和流体 89
3.1 刚体的运动及描述 89
3.1.1 描述刚体定轴转动的物理量及运动学方法 90
3.1.2 匀变速转动公式 91
3.2 刚体定轴转动的转动定律 93
3.2.1 力矩转动定律 93
3.2.2 转动惯量平行轴定理 95
3.3 刚体定轴转动的动能定理 99
3.3.1 力矩的功力矩的功率 99
3.3.2 转动动能 100
3.3.3 刚体定轴转动的动能定理 100
3.3.4 刚体的重力势能 101
3.4 刚体定轴转动的角动量定理 103
3.4.1 刚体的角动量 103
3.4.2 定轴转动的角动量定理及角动量守恒定律 103
3.5 理想流体伯努利方程 107
3.5.1 理想流体稳定流动 108
3.5.2 理想流体的连续性方程 109
3.5.3 伯努利方程 110
3.5.4 伯努利方程的应用 113
3.6 实际流体的流动及流动规律 116
3.6.1 黏性流体的流动状态 117
3.6.2 牛顿黏滞定律、雷诺数 118
3.6.3 黏滞性流体的伯努利方程 119
3.6.4 泊肃叶定律 120
3.6.5 斯托克斯定律 123
3.7 血液在循环系统中的流动 124
3.7.1 血液循环中血流速度的分布 124
3.7.2 血液循环中血压的分布 125
本章提要 126
阅读材料 129
习题 131
第4章 气体动理论 137
4.1 描述气体的宏观量与微观量 137
4.1.1 分子的热运动 137
4.1.2 状态参量平衡态准静态过程 138
4.1.3 统计规律及涨落现象 140
4.1.4 统计涨落现象的描述 140
4.2 理想气体的压强和温度的统计解释 142
4.2.1 理想气体状态方程 142
4.2.2 理想气体的压强公式 144
4.2.3 温度的统计解释 147
4.3 能均分定理理想气体的内能 148
4.3.1 分子的自由度 148
4.3.2 自由度和分子平均能量的关系 149
4.3.3 理想气体的内能 150
4.4 气体分子的碰撞规律 151
4.4.1 分子间的相互作用 152
4.4.2 分子的平均碰撞频率及平均自由程 152
4.4.3 范德瓦耳斯方程 154
4.4.4 气体的输运现象 157
4.5 麦克斯韦速率分布函数 159
4.5.1 麦克斯韦气体速率分布函数 160
4.5.2 气体分子速率的测定 164
4.5.3 麦克斯韦-玻尔兹曼能量分布律 164
4.6 液体的边界现象 166
4.6.1 液体的表面张力 166
4.6.2 弯曲液面的附加压强 169
4.6.3 气体栓塞 171
4.7 液体附着层的边界现象 172
4.7.1 浸润与不浸润现象 172
4.7.2 毛细现象 174
本章提要 175
阅读材料 177
习题 180
第5章 热力学基础 183
5.1 热力学第零定律 183
5.2 热力学第一定律 184
5.2.1 热力学过程 184
5.2.2 功 185
5.2.3 热量内能 186
5.2.4 热力学第一定律 187
5.3 热力学第一定律对理想气体的应用 187
5.3.1 热容量摩尔定体热容摩尔定压热容 187
5.3.2 理想气体的等体过程 191
5.3.3 理想气体的等压过程 192
5.4 理想气体的等温过程、绝热过程、多方过程 193
5.4.1 理想气体的等温过程、绝热过程 193
5.4.2 理想气体的多方过程 196
5.4.3 绝热过程和多方过程的功 196
5.4.4 绝热线和等温线 196
5.5 循环过程卡诺循环 202
5.5.1 循环过程 202
5.5.2 热机和致冷机 203
5.5.3 卡诺循环 204
5.6 热力学第二定律卡诺定理 208
5.6.1 热力学第二定律的两种表述 208
5.6.2 两种表述的等价性 209
5.6.3 可逆过程和不可逆过程 210
5.6.4 卡诺定理及其证明 211
5.7 熵熵增加原理 213
5.7.1 熵的一般意义 213
5.7.2 玻尔兹曼熵公式 215
5.7.3 熵变的计算及熵增加原理 217
5.7.4 热力学第二定律的统计意义 219
5.8 信息熵自组织现象与耗散结构简介 221
5.8.1 信息熵 221
5.8.2 自组织现象 222
5.8.3 耗散结构 223
本章提要 225
阅读材料 227
习题 229
第6章 静电场 232
6.1 电荷和库仑定律 232
6.1.1 电荷的量子化 232
6.1.2 电荷守恒定律 233
6.1.3 库仑定律 234
6.2 静电场电场强度 235
6.2.1 电场 235
6.2.2 电场强度 236
6.2.3 点电荷的电场强度 237
6.2.4 电场强度叠加原理 237
6.2.5 电场强度的计算 239
6.3 静电场的高斯定理及其应用 242
6.3.1 电力线电场强度通量 242
6.3.2 静电场的高斯定理 244
6.3.3 高斯定理的应用 246
6.4 静电场的环路定理电势能 250
6.4.1 静电场力做功 250
6.4.2 静电场的环路定理 251
6.4.3 电势能 251
6.5 电场强度和电势的关系 252
6.5.1 电势 252
6.5.2 点电荷的电势 253
6.5.3 电势的叠加原理 253
6.5.4 等势面 256
6.5.5 电场强度与电势梯度的关系 257
6.6 静电场中的导体与电介质 260
6.6.1 导体的静电平衡静电平衡条件 260
6.6.2 静电平衡时导体上的电荷分布 261
6.6.3 静电屏蔽及尖端放电的应用 264
6.6.4 电介质电介质对电场的影响 266
6.6.5 电介质的极化 267
6.6.6 电极化强度 268
6.6.7 电极化强度与极化电荷的关系 268
6.7 电位移矢量有电介质时的高斯定理 270
6.7.1 电位移矢量有电介质时的高斯定理 270
6.7.2 D、E、P三矢量的关系 271
6.8 导体的电容 272
6.8.1 孤立导体的电容 272
6.8.2 电容器 273
6.8.3 电容器的并联与串联 274
6.8.4 电容器的充放电 275
6.9 静电场的能量 277
本章提要 279
阅读材料 281
习题 286
第7章 稳恒磁场 291
7.1 恒定电流电动势 291
7.1.1 电流电流密度 292
7.1.2 电源的电动势 293
7.1.3 电流的连续性方程恒定电流 294
7.1.4 欧姆定律 295
7.2 磁场和磁感应强度 296
7.2.1 磁场的概念 296
7.2.2 磁感应强度 297
7.2.3 磁力线和磁通量 298
7.3 毕奥-萨伐尔定律及应用 300
7.3.1 毕奥-萨伐尔定律 300
7.3.2 毕奥-萨伐尔定律的应用 301
7.3.3 运动电荷的磁场 305
7.4 稳恒磁场的高斯定理安培环路定理及其应用 305
7.4.1 高斯定理 305
7.4.2 安培环路定理 306
7.4.3 安培环路定理的应用 309
7.5 磁场对运动电荷及载流导线的作用 313
7.5.1 带电粒子在磁场中所受的力——洛伦兹力 313
7.5.2 带电粒子在电磁场中的运动和应用 314
7.5.3 载流导线在磁场中所受的力——安培力 319
7.5.4 磁场作用于载流线圈的磁力矩 323
7.5.5 磁力的功 325
7.6 磁介质 327
7.6.1 磁介质 327
7.6.2 分子电流和分子磁矩磁化强度 328
7.6.3 磁介质中的安培环路定理 330
7.6.4 顺磁质抗磁质铁磁质 333
本章摘要 336
阅读材料 339
习题 342
第8章 电磁感应与电磁场理论 347
8.1 电磁感应及其基本定律 347
8.1.1 电磁感应定律、楞次定律 347
8.1.2 动生电动势 349
8.1.3 感生电动势感生电场 352
8.2 自感和互感现象 354
8.2.1 自感应自感电动势 354
8.2.2 互感应互感电动势 356
8.3 磁场能量磁场的能量密度 359
8.4 麦克斯韦电磁场理论 362
8.4.1 位移电流 362
8.4.2 麦克斯韦方程组的积分形式 366
8.4.3 电磁场的物质性 367
本章提要 368
阅读材料 369
习题 374
附录 378
习题参考答案 382