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第0章 引论1

0.1 物理学 物理量 基准单位1

0.1.1 物理学1

0.1.2 物理量 标量和矢量1

0.1.3 物理量的基准单位2

0.2 法定计量单位3

0.2.1 法定计量单位3

0.2.2 在本书中使用法定计量单位的方法和具体要求6

0.3 量纲7

第1章 质点运动学10

1.1 参考系和坐标系 位矢、位移和路程10

1.1.1 参考系10

1.1.2 坐标系 空间和时间11

1.1.3 位矢12

1.1.4 运动函数 轨道方程13

1.1.5 位移14

1.2 速度加速度14

1.2.1 速度 速率14

1.2.2 相对运动17

1.2.3 加速度19

1.3 直线运动20

1.4 抛体运动24

1.5 圆周运动26

1.5.1 变速圆周运动26

1.5.2 圆周运动的角量描述28

1.5.3 圆周运动中的线量和角量的关系29

习题132

第2章 质点动力学的基本定律34

2.1 牛顿定律34

2.1.1 牛顿第一定律34

2.1.2 牛顿第二定律35

2.1.3 牛顿第三定律37

2.2 力学中常见的几种力38

2.2.1 万有引力 重力38

2.2.2 弹性力40

2.2.3 摩擦力43

2.3 牛顿定律的应用示例45

2.4 非惯性系 惯性力51

习题253

第3章 功与能56

3.1 功动能定理56

3.1.1 功 功率56

3.1.2 质点的动能定理58

3.1.3 系统的动能定理60

3.2 保守力 系统的势能62

3.2.1 重力的功62

3.2.2 万有引力的功63

3.2.3 弹性力的功64

3.2.4 保守力和非保守力 势能65

3.3 系统的功能原理 机械能守恒定律 能量守恒定律68

3.3.1 系统的功能原理68

3.3.2 机械能守恒定律69

3.3.3 能量守恒定律69

3.3.4 宇宙速度 黑洞71

习题372

第4章 冲量与动量 力矩与角动量75

4.1 冲量与动量 质点的动量定理75

4.2 系统的动量定理 动量守恒定律78

4.2.1 系统的动量定理78

4.2.2 系统的动量守恒定律79

4.3 质心质心运动定理82

4.3.1 质心82

4.3.2 质心运动定理84

4.4 碰撞85

4.4.1 弹性碰撞86

4.4.2 完全非弹性碰撞87

4.5 力矩与角动量 质点的角动量定理88

4.5.1 质点的角动量88

4.5.2 力矩89

4.5.3 质点的角动量定理89

4.5.4 质点的角动量守恒定律90

4.6 系统的角动量定理 角动量守恒定律91

习题493

第5章 刚体的定轴转动97

5.1 刚体的基本运动97

5.1.1 刚体的平动97

5.1.2 刚体的定轴转动98

5.2 刚体的转动动能 转动惯量101

5.2.1 刚体的转动动能101

5.2.2 刚体的转动惯量102

5.3 力矩的功 刚体定轴转动的动能定理103

5.3.1 力矩103

5.3.2 力矩的功104

5.3.3 刚体定轴转动的动能定理105

5.4 刚体的定轴转动定律107

5.5 刚体绕定轴转动的角动量定理 角动量守恒定律109

5.5.1 角动量 冲量矩 角动量定理109

5.5.2 角动量守恒定律109

习题5112

第6章 机械振动114

6.1 简谐运动114

6.1.1 简谐运动的基本特征114

6.1.2 简谐振子是一个理想模型116

6.1 3简谐运动表达式116

6.1.4 简谐运动的能量118

6.2 描述简谐运动的物理量120

6.2.1 周期、频率与角频率120

6.2.2 相位和初相 振幅和初相的确定122

6.3 简谐运动的旋转矢量图示法 相位差128

6.3.1 简谐运动的旋转矢量图示法128

6.3.2 相位差129

6.4 同方向简谐运动的合成 拍131

6.4.1 同方向、同频率简谐运动的合成131

6.4.2 同方向、不同频率简谐运动的合成 拍133

6.5 相互垂直的简谐运动的合成 利萨如图135

6.5.1 相互垂直的同频率简谐运动的合成135

6.5.2 相互垂直的不同频率简谐运动的合成 利萨如图形137

6.6 阻尼振动138

6.7 受迫振动 共振140

习题6142

第7章 机械波145

7.1 机械波145

7.1.1 机械波的产生和传播145

7.1.2 横波和纵波146

7.2 描述机械波的一些物理量 波的几何表示148

7.2.1 周期、频率、波长与波速148

7.2.2 波的几何表示149

7.3 平面简谐波的波函数150

7.3.1 平面简谐波的波函数150

7.3.2 波函数的物理意义152

7.4 波的能量 能流密度157

7.4.1 波的能量157

7.4.2 能流密度159

7.5 惠更斯原理 波的衍射、反射和折射159

7.5.1 惠更斯原理159

7.5.2 波的衍射160

7.5.3 波的反射和折射162

7.6 波的干涉 驻波163

7.6.1 波的叠加原理163

7.6.2 波的干涉164

7.6.3 驻波166

7.7 声波超声波169

7.7.1 声波169

7.7.2 超声波171

7.8 多普勒效应171

习题7174

第8章 相对论简介177

8.1 力学的相对性原理 伽利略变换177

8.1.1 力学的相对性原理177

8.1.2 伽利略变换178

8.2 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换180

8.2.1 狭义相对论的基本原理180

8.2.2 洛伦兹变换181

8.2.3 洛伦兹速度变换公式181

8.3 相对论的时空观183

8.3.1 同时的相对性183

8.3.2 长度的收缩184

8.3.3 时间的延缓185

8.4 狭义相对论的动力学基础187

8.4.1 质量与速率的关系187

8.4.2 质量与能量的关系188

8.4.3 能量与动量的关系190

习题8191

第9章 热力学基础192

9.1 热力学系统及其平衡态 准静态过程192

9.1.1 热力学系统 平衡态192

9.1.2 物态参量193

9.1.3 准静态过程194

9.2 气体的物态方程195

9.2.1 气体的实验定律 理想气体195

9.2.2 理想气体的物态方程196

9.2.3 实际气体的物态方程198

9.3 热力学第一定律199

9.3.1 系统的内能 功与热的等效性199

9.3.2 热力学第一定律201

9.3.3 功和热量的计算202

9.4 热力学第一定律对理想气体热力学过程的应用205

9.4.1 等体过程205

9.4.2 等压过程206

9.4.3 等温过程208

9.4.4 绝热过程209

9.4.5 多方过程213

9.5 循环过程 卡诺循环214

9.5.1 循环过程214

9.5.2 正循环 热机的效率215

9.5.3 逆循环 致冷机的效率216

9.5.4 卡诺循环219

9.6 热力学第二定律 卡诺定理221

9.6.1 可逆过程和不可逆过程221

9.6.2 热力学第二定律222

9.6.3 卡诺定理224

9.7 熵 熵增加原理224

9.7.1 克劳修斯公式224

9.7.2 熵226

9.7.3 熵增加原理——热力学第二定律的数学表达式227

9.7.4 能量的退化229

习题9230

第10章 气体动理论简介233

10.1 气体动理论的基本观点233

10.2 气体分子热运动及其统计规律性236

10.2.1 气体分子热运动的图景236

10.2.2 大量分子热运动服从统计规律性237

10.3 理想气体的压强公式及温度的统计意义238

10.3.1 理想气体的微观模型238

10.3.2 理想气体的压强公式239

10.3.3 温度的统计意义242

10.4 能量按自由度均分定理 理想气体的内能244

10.4.1 自由度245

10.4.2 能量按自由度均分定理246

10.4.3 理想气体的内能248

10.5 气体分子运动的速率分布律249

10.5.1 分子运动的速率分布249

10.5.2 麦克斯韦速率分布律251

10.5.3 分子速率的统计平均值252

10.5.4 麦克斯韦速率分布律的实验验证255

10.6 分子平均碰撞频率和平均自由程256

10.7 气体内的输运现象259

10.7.1 内摩擦现象259

10.7.2 热传导259

10.7.3 扩散260

10.8 热力学第二定律的统计诠释260

10.8.1 热力学过程不可逆性的统计意义261

10.8.2 热力学概率与熵262

习题10263

附录 一些物理常量265