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第1篇 力学3

第1章 质点运动学与牛顿定律3

1.1质点运动的描述3

1.1.1参考系 质点3

1.1.2位置矢量 位移4

1.1.3速度7

1.1.4 加速度10

1.2曲线运动 圆周运动12

1.2.1曲线运动 自然坐标系12

1.2.2圆周运动的角量描述13

1.3相对运动18

1.4牛顿运动定律19

1.4.1牛顿三定律19

1.4.2几种常见的力22

1.4.3国际单位制 量纲25

1.4.4惯性系 力学相对性原理26

1.4.5非惯性系 惯性力27

1.5 牛顿定律应用举例28

习题32

第2章 动量守恒定律与能量守恒定律37

2.1质点和质点系的动量定理37

2.1.1冲量 质点的动量定理37

2.1.2质点系的动量定理39

2.2动量守恒定律41

2.3动能定理43

2.3.1功 功率43

2.3.2质点的动能定理45

2.4保守力与非保守力 势能46

2.4.1保守力做功的特点46

2.4.2势能48

2.5功能原理 机械能守恒定律49

2.5.1功能原理49

2.5.2机械能守恒定律50

2.5.3能量守恒定律52

习题53

第3章 连续物体的运动59

3.1刚体的定轴转动59

3.1.1刚体定轴转动的描述59

3.1.2角量与线量的关系60

3.2转动定律61

3.2.1力矩61

3.2.2转动定律62

3.2.3转动惯量63

3.3角动量 角动量守恒定律66

3.3.1质点的角动量定律和角动量守恒定律66

3.3.2刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律68

3.4力矩的功 刚体绕定轴转动的动能定理73

3.4.1力矩的功 功率73

3.4.2刚体绕定轴转动的动能定律74

3.5流体力学76

3.5.1理想流体 连续性方程77

3.5.2伯努利方程79

3.6伯努利方程的应用81

习题83

第2篇 振动 波和光学91

第4章 机械振动91

4.1简谐振动91

4.1.1简谐振动的描述91

4.1.2描述简谐振动的几个特征量92

4.2旋转矢量法94

4.3复摆和单摆96

4.3.1复摆96

4.3.2单摆97

4.4简谐运动的能量98

4.5简谐运动的合成99

4.5.1两个同方向同频率简谐振动的合成99

4.5.2同方向、不同频率简谐振动的合成100

4.5.3互相垂直的同频率简谐振动的合成102

4.5.4互相垂直的不同频率简谐振动的合成103

4.6阻尼振动 受迫振动 共振105

4.6.1阻尼振动105

4.6.2受迫振动106

4.6.3共振107

习题109

第5章 机械波113

5.1机械波的基本概念113

5.1.1机械波的产生与传播113

5.1.2横波与纵波113

5.1.3描写波动过程的物理量114

5.1.4波线 波面 波前115

5.2平面简谐波的波函数116

5.2.1平面简谐波动方程116

5.2.2波动方程的物理意义117

5.3波的能量 能流密度120

5.3.1波的能量120

5.3.2能流密度122

5.4惠更斯原理 波的衍射和干涉122

5.4.1惠更斯原理122

5.4.2波的衍射123

5.4.3波的干涉124

5.5驻波125

5.5.1驻波的产生125

5.5.2驻波方程127

5.6多普勒效应129

习题133

第6章 波动光学139

6.1相干光139

6.1.1光波的叠加 相干条件139

6.1.2获得相干光的两种方法139

6.2杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜140

6.2.1杨氏双缝干涉实验140

6.2.2劳埃德镜143

6.3光程 光程差143

6.3.1光程 光程差143

6.3.2薄透镜不引起附加光程差144

6.4薄膜干涉145

6.4.1薄膜干涉145

6.4.2薄膜干涉的应用146

6.5劈尖 牛顿环147

6.5.1劈尖147

6.5.2劈尖干涉的应用149

6.5.3牛顿圈151

6.6迈克耳孙干涉仪152

6.7光的衍射154

6.7.1光的衍射现象154

6.7.2惠更斯-菲涅耳原理154

6.7.3菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射155

6.8夫琅禾费单缝衍射156

6.9夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领159

6.10衍射光栅161

6.10.1光栅162

6.10.2光栅方程162

6.10.3缺级现象164

6.10.4光栅光谱164

6.11光的偏振165

6.11.1光的偏振166

6.11.2起偏和检偏167

6.11.3反射和折射时光的偏振169

习题172

第3篇 热学179

第7章 气体动理论179

7.1平衡态 温度 理想气体物态方程179

7.1.1平衡态179

7.1.2气体的物态参量179

7.1.3温度180

7.1.4理想气体的物态方程181

7.2物质的微观模型 统计规律性182

7.2.1物质结构的分子特征182

7.2.2气体分子热运动及其统计规律性184

7.3理想气体的压强公式185

7.3.1理想气体的分子模型185

7.3.2理想气体压强公式的推导186

7.4理想气体的温度公式189

7.4.1温度的统计意义189

7.4.2气体分子的方均根速率190

7.5能量均分定理 理想气体的内能191

7.5.1自由度191

7.5.2能量按自由度均分定理192

7.5.3理想气体的内能193

7.6麦克斯韦气体分子速率分布律193

7.6.1速率分布的描述194

7.6.2麦克斯韦速率分布律196

7.6.3分子热运动的三种统计速率196

7.6.4麦克斯韦速率分布曲线的性质197

7.7分子平均碰撞频率和平均自由程198

习题202

第8章 热力学基础205

8.1准静态过程 功 内能 热量205

8.1.1准静态过程205

8.1.2功206

8.1.3内能206

8.1.4热量207

8.2热力学第一定律207

8.3理想气体的等值过程209

8.3.1等体过程209

8.3.2等压过程209

8.3.3等温过程210

8.4气体的摩尔热容211

8.4.1摩尔热容211

8.4.2理想气体的定体摩尔热容211

8.4.3理想气体的定压摩尔热容212

8.4.4 比热容比213

8.5理想气体的绝热过程214

8.5.1绝热过程214

8.5.2绝热线和等温线215

8.6循环过程 卡诺循环217

8.6.1循环过程217

8.6.2正循环 热机的效率218

8.6.3逆循环 制冷机的效率219

8.6.4卡诺循环221

8.7热力学第二定律 卡诺定理224

8.7.1热力学第二定律的两种表述224

8.7.2可逆过程和不可逆过程225

8.7.3卡诺定理226

8.8热力学第二定律的统计意义熵227

8.8.1热力学第二定律的统计意义227

8.8.2热力学概率与玻尔兹曼熵229

8.8.3熵增加原理229

习题231

部分习题参考答案235