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模块1 力学2

第1章 质点运动学2

1.1 质点参考系时间和时刻2

1.1.1 质点2

1.1.2 参考系和坐标系3

1.1.3 时间和时刻3

1.2 位矢位移运动方程速度加速度4

1.2.1 位矢4

1.2.2 位移4

1.2.3 运动方程4

1.2.4 速度和加速度5

1.3 自然坐标系圆周运动8

1.3.1 自然坐标系中的速度和加速度8

1.3.2 圆周运动10

1.3.3 匀速圆周运动的加速度10

1.3.4 圆周运动的角量描述10

1.3.5 线量和角量的关系12

1.4 相对运动伽利略坐标变换13

1.4.1 伽利略坐标变换式13

1.4.2 速度变换14

1.4.3 加速度变换15

复习题16

第2章 牛顿运动定律20

2.1 牛顿运动定律20

2.1.1 牛顿第一定律21

2.1.2 牛顿第二定律21

2.1.3 牛顿第三定律22

2.2 几种常见的力23

2.2.1 万有引力23

2.2.2 重力25

2.2.3 弹性力25

2.2.4 摩擦力26

2.3 牛顿定律应用举例27

2.4 ＊非惯性系惯性力31

复习题33

第3章 运动的守恒定律37

3.1 动量定理37

3.1.1 质点的动量定理37

3.1.2 质点系的动量定理38

3.2 动量守恒定律42

3.3 质心运动＊火箭飞行问题44

3.3.1 质心44

3.3.2 质心运动定律46

3.3.3 ＊火箭飞行49

3.4 保守力与非保守力势能49

3.4.1 功49

3.4.2 保守力与非保守力51

3.4.3 势能53

3.4.4 势能曲线53

3.5 功能原理能量守恒定律54

3.5.1 质点的动能定理54

3.5.2 质点系的动能定理55

3.5.3 质点系的功能原理56

3.5.4 机械能守恒定律56

3.5.5 能量守恒定律59

3.6 碰撞问题59

3.7 ＊对称性与守恒定律61

3.7.1 对称性62

3.7.2 守恒定律与对称性62

复习题63

第4章 刚体的转动68

4.1 刚体刚体的运动68

4.1.1 刚体的平动和转动68

4.1.2 定轴转动的角量和线量69

4.2 力矩转动惯量定轴转动定律70

4.2.1 力矩70

4.2.2 转动定律72

4.2.3 转动惯量平行轴定理和正交轴定理73

4.3 角动量角动量守恒定律77

4.3.1 质点的角动量和角动量守恒定律77

4.3.2 刚体定轴转动的角动量定理80

4.3.3 刚体定轴转动的角动量守恒定律81

4.4 刚体定轴转动的功能关系83

4.4.1 力矩的功和功率83

4.4.2 刚体的转动动能84

4.4.3 刚体绕定轴转动的动能定理84

4.5 ＊进动87

复习题88

模块2 热学94

第5章 气体动力学94

5.1 热运动的描述理想气体的状态方程94

5.1.1 气体的状态参量94

5.1.2 平衡态95

5.1.3 理想气体的状态方程95

5.2 分子热运动的统计规律性96

5.3 压强公式压强的统计意义98

5.3.1 理想气体的微观模型98

5.3.2 理想气体的压强公式及统计意义98

5.4 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系100

5.5 能量均分定理理想气体的内能101

5.5.1 分子的自由度101

5.5.2 能量按自由度均分定理102

5.5.3 理想气体的内能103

5.6 气体分子的速率分布104

5.6.1 速率分布曲线104

5.6.2 麦克斯韦气体分子速率分布律105

5.6.3 三种统计速率105

5.7 玻尔兹曼能量分布定律重力场中的等温气压公式107

5.7.1 玻尔兹曼能量分布律107

5.7.2 重力场中的等温气压公式108

5.8 ＊分子碰撞频率＊平均自由程108

5.9 ＊气体的运输现象110

5.9.1 粘滞现象111

5.9.2 热传导现象112

5.9.3 扩散现象112

5.10 ＊实际气体的范德瓦耳斯方程113

5.10.1 分子体积引起的修正113

5.10.2 分子引力引起的修正114

5.10.3 范德瓦尔斯方程114

复习题115

第6章 热力学基础119

6.1 准静态过程功热量内能119

6.1.1 准静态过程119

6.1.2 功120

6.1.3 热量120

6.1.4 内能121

6.2 热力学第零定律和第一定律121

6.2.1 热力学第零定律121

6.2.2 热力学第一定律122

6.3 理想气体的等体过程和等压过程122

6.3.1 等体过程122

6.3.2 等压过程123

6.3.3 等体摩尔热容等压摩尔热容124

6.4 理想气体的等温过程和绝热过程＊多方过程127

6.4.1 等温过程127

6.4.2 绝热过程128

6.4.3 绝热线和等温线130

6.4.4 ＊多方过程132

6.5 循环过程卡诺循环133

6.5.1 循环过程133

6.5.2 热机和制冷机134

6.5.3 卡诺循环136

6.6 热力学第二定律卡诺定理139

6.6.1 热力学第二定律的两种表述139

6.6.2 可逆过程与不可逆过程140

6.6.3 卡诺定理141

6.7 熵熵增加原理141

6.7.1 熵142

6.7.2 熵变的计算143

6.7.3 熵增加原理144

6.7.4 熵增加原理与热力学第二定律145

6.8 热力学第二定律的统计意义145

6.8.1 玻尔兹曼关系式145

6.8.2 热力学第二定律的统计意义146

6.9 ＊耗散结构信息熵147

6.9.1 耗散结构147

6.9.2 信息熵148

复习题149

模块3 电磁学157

第7章 真空中的静电场157

7.1 电荷库仑定律157

7.1.1 电荷157

7.1.2 电荷的量子化158

7.1.3 电荷守恒定律158

7.1.4 库仑定律158

7.2 电场电场强度矢量160

7.2.1 电场160

7.2.2 电场的强度160

7.2.3 电场强度叠加原理161

7.2.4 电场强度的计算162

7.2.5 电偶极子在均匀场中的力矩166

7.3 电场强度通量高斯定理167

7.3.1 电场线167

7.3.2 电场强度通量168

7.3.3 高斯定理169

7.3.4 高斯定理的微分形式170

7.3.5 高斯定理的应用171

7.4 静电场的环路定理电势174

7.4.1 静电场力的功174

7.4.2 静电场的环路定理175

7.4.3 电势能176

7.4.4 电势电势差176

7.4.5 电势叠加原理177

7.5 等势面电场强度与电势梯度的关系180

7.5.1 等势面180

7.5.2 场强与电势关系181

复习题183

第8章 静电场中的导体与电介质186

8.1 静电场中的导体186

8.1.1 静电感应导体的静电平衡186

8.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布187

8.1.3 空腔导体内外的静电场与静电屏蔽189

8.2 电容与电容器190

8.2.1 孤立导体的电容191

8.2.2 电容器的电容191

8.2.3 电容器电容的计算192

8.2.4 电容器的串联和并联193

8.3 静电场中的电介质194

8.3.1 电介质的极化194

8.3.2 电极化强度矢量电极化强度与极化电荷的关系195

8.3.3 介质中的静电场196

8.3.4 有电介质时的高斯定理电位移197

8.4 静电场的能量199

8.5 ＊电容器的充放电202

8.5.1 电容器充电202

8.5.2 电容器放电203

复习题203

第9章 恒定电流的磁场206

9.1 恒定电流206

9.1.1 电流电流密度206

9.1.2 电源电动势208

9.1.3 欧姆定律的微分形式209

9.2 磁感应强度210

9.2.1 基本磁现象210

9.2.2 磁感应强度矢量211

9.3 电流的磁场毕奥—萨伐尔定律212

9.3.1 毕奥-萨伐尔定律212

9.3.2 毕奥-萨伐尔定律的应用213

9.3.3 运动电荷的磁场216

9.4 磁通量磁场的高斯定理217

9.4.1 磁感应线和磁通量217

9.4.2 磁场的高斯定理218

9.5 安培环路定理218

9.5.1 安培环路定理219

9.5.2 安培环路定理的应用220

9.6 带电粒子在电场和磁场中的运动222

9.6.1 洛伦兹力222

9.6.2 带电粒子在电磁场中的运动和应用223

9.6.3 霍尔效应225

9.7 磁场对载流导线的作用226

9.7.1 磁场对载流导线的作用力——安培力227

9.7.2 载流线圈的磁矩磁场对载流线圈的作用230

9.7.3 磁力的功232

9.8 磁场中的磁介质233

9.8.1 磁介质233

9.8.2 磁介质的磁化磁化强度234

9.8.3 磁介质中的安培环路定理磁场强度235

9.9 铁磁质236

9.9.1 磁质的磁化规律磁滞回线236

9.9.2 磁性材料的分类237

9.9.3 磁畴237

复习题238

第10章 电磁感应与电磁场244

10.1 电磁感应定律244

10.1.1 电磁感应现象244

10.1.2 法拉第电磁感应定律245

10.1.3 楞次定律246

10.2 动生电动势247

10.3 感生电动势251

10.3.1 感生电场感生电动势251

10.3.2 ＊电子感应加速器253

10.3.3 ＊涡电流254

10.4 自感与互感255

10.4.1 自感系数自感电动势255

10.4.2 互感系数互感电动势256

10.5 磁场的能量257

10.6 位移电流麦克斯韦电磁场理论259

10.6.1 位移电流全电流定理259

10.6.2 麦克斯韦方程组的积分形式电磁场262

复习题263

复习题答案268

参考文献279