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第1篇力学3

第1章 质点运动学3

1.1质点运动的描述3

1.1.1参考系、坐标系3

1.1.2质点、质点系3

1.1.3质点运动的矢量描述4

1.2常用坐标系的选用7

1.2.1直角坐标系、抛体运动7

1.2.2自然坐标系、切向加速度和法向加速度10

1.3相对运动12

本章提要14

思考题115

习题116

第2章 经典力学的守恒定律17

2.1牛顿运动定律和惯性系17

2.1.1牛顿运动定律的表述及其应用17

2.1.2惯性系与非惯性系24

2.1.3平动加速参考系中的惯性力24

2.1.4匀速转动参考系中的惯性离心力25

2.2动量定理和动量守恒定律26

2.2.1冲量和质点的动量定理26

2.2.2质点系动量定理28

2.2.3动量守恒定律31

2.2.4火箭飞行32

2.2.5质心及质心运动定理34

2.3动能定理和机械能守恒定律36

2.3.1功和质点的动能定理37

2.3.2保守力、非保守力和势能40

2.3.3势能曲线及应用43

2.3.4质点系的动能定理和功能原理45

2.3.5机械能守恒定律与能量守恒定律48

2.3.6两体碰撞49

2.4角动量和角动量守恒定律52

2.4.1质点的角动量52

2.4.2力矩和质点的角动量定理54

2.4.3质点角动量守恒定律55

2.4.4质点系的角动量定理56

2.4.5质心系的角动量定理58

2.5对称性和守恒定律59

2.5.1什么是对称性？59

2.5.2物理定律的对称性60

2.5.3时空对称性和动量、角动量和能量守恒定律61

本章提要62

思考题264

习题265

第3章 刚体力学67

3.1刚体运动学67

3.1.1刚体及研究方法67

3.1.2刚体的平动和定轴转动68

3.1.3描述刚体转动的物理量68

3.1.4匀变速转动公式71

3.1.5角量和线量的关系71

3.2刚体动力学74

3.2.1刚体绕定轴转动时对转轴的角动量74

3.2.2转动惯量75

3.2.3刚体定轴转动的转动定理79

3.2.4刚体定轴转动的角动量定理82

3.2.5刚体定轴转动的动能定理83

3.2.6刚体的进动和回转效应87

本章提要88

思考题389

习题389

第4章 狭义相对论91

4.1狭义相对论产生的背景91

4.1.1力学的相对性原理91

4.1.2伽利略变换91

4.1.3经典力学的绝对时空观92

4.1.4经典力学的局限性93

4.2狭义相对论的基本原理与洛伦兹变换式95

4.2.1狭义相对论的基本假设95

4.2.2洛伦兹变换95

4.2.3相对论速度变换式97

4.3狭义相对论的时空观99

4.3.1同时性的相对性99

4.3.2时间间隔的相对性100

4.3.3长度的相对性101

4.4狭义相对论动力学基础102

4.4.1质量和动量103

4.4.2力和速率103

4.4.3功和动能104

4.4.4静能、总能和质能关系105

4.4.5能量和动量105

本章提要106

思考题4107

习题4108

第2篇 热学基础111

第5章 热学的预备知识111

5.1热力学系统的状态和过程111

5.1.1热力学系统111

5.1.2热力学状态111

5.1.3热力学过程112

5.2温度112

5.2.1热力学第零定律112

5.2.2温度计和温标113

5.3分子热运动与分子力114

5.3.1通常的物质是由大量分子（或原子）组成的114

5.3.2分子热运动115

5.3.3分子力115

5.4状态参量和物态方程116

5.4.1状态参量，物态方程116

5.4.2气体的实验定律，理想气体117

5.4.3理想气体状态方程117

5.4.4范德瓦尔斯方程119

5.5统计规律的基本概念119

5.5.1事件119

5.5.2概率119

5.5.3统计平均和统计规律120

第6章 平衡态的统计规律122

6.1理想气体的压强和温度122

6.1.1理想气体的微观模型和统计假设122

6.1.2理想气体的压强公式123

6.1.3理想气体的温度公式124

6.2麦克斯韦速率分布律126

6.2.1速率分布律126

6.2.2速率分布函数126

6.2.3麦克斯韦速率分布律128

6.2.4三种速率129

6.3玻尔兹曼分布律131

6.3.1玻尔兹曼分布律131

6.3.2重力场中粒子按高度的分布132

6.4能量均分定理133

6.4.1自由度133

6.4.2能量均分定理134

6.4.3理想气体的内能135

6.5分子碰撞频率的统计规律137

6.5.1平均碰撞频率137

6.5.2平均自由程138

本章提要139

思考题6140

习题6141

第7章 热力学第一定律142

7.1热力学第一定律142

7.1.1内能、功和热量142

7.1.2热力学第一定律144

7.2理想气体的等值过程146

7.2.1等容过程146

7.2.2等压过程147

7.2.3等温过程149

7.3理想气体的绝热过程和多方过程150

7.3.1绝热过程150

7.3.2多方过程155

7.4循环过程和卡诺循环155

7.4.1循环过程155

7.4.2热机和效率156

7.4.3制冷机及制冷系数156

7.4.4卡诺循环157

本章提要161

思考题7162

习题7162

第8章 热力学第二定律165

8.1热力学第二定律的表述165

8.1.1可逆过程与不可逆过程165

8.1.2热力学第二定律的表述166

8.2卡诺定理167

8.2.1卡诺定理的内容168

8.2.2卡诺定理的证明168

8.2.3热力学温标169

8.3熵和熵增加原理169

8.3.1克劳修斯等式169

8.3.2熵170

8.3.3熵增加原理171

8.3.4温熵图172

8.4热力学第二定律的统计意义173

8.4.1理想气体自由膨胀不可逆性的统计意义173

8.4.2热力学概率和玻尔兹曼熵公式174

8.4.3热力学第二定律的适用范围175

本章提要175

思考题8175

第3篇 电磁学179

第9章 真空中的静电场179

9.1静电的基本现象179

9.1.1电荷和电荷守恒定律179

9.1.2库仑定律183

9.2静电场的描述186

9.2.1电场和电场强度187

9.2.2场强叠加原理188

9.3真空中静电场的高斯定理195

9.3.1电场线与电通量195

9.3.2静电场的高斯定理及应用198

9.4静电场环路定理和电势205

9.4.1静电场的环路定理206

9.4.2电势差和电势208

9.4.3电势叠加原理210

9.4.4电场强度与电势梯度的关系214

本章提要218

思考题9219

习题9220

第10章 有导体和电介质时的静电场223

10.1有导体存在时的静电场223

10.1.1导体的静电平衡223

10.1.2静电平衡时导体上的电荷分布224

10.1.3静电现象的应用229

10.2电容和电容器231

10.2.1孤立导体的电容231

10.2.2电容器及其电容231

10.2.3电容器的串并联233

10.3有电介质时的静电场235

10.3.1电介质及其极化机制235

10.3.2电介质的极化规律237

10.3.3有介质时的高斯定理 电位移239

10.3.4电介质在电容器中的作用243

10.4静电场的能量244

10.4.1带电体系的静电能244

10.4.2电场的能量和能量密度248

本章提要250

思考题10251

习题10251

附录 课程内容的学时分配建议254