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第1章质点运动学 1

1.1质点运动学基本概念 1

1.1.1参考系 1

1.1.2坐标系 2

1.1.3空间和时间 3

1.1.4质点 3

1.1.5质点的位置坐标和位置矢量 4

1.1.6运动方程与轨道 5

1.2质点的位移和速度 6

1.2.1质点的位移 6

1.2.2速度 7

1.2.3速度的分量形式 8

1.3质点的加速度 11

1.3.1加速度定义 11

1.3.2加速度的分量形式 12

1.3.3圆周运动 15

1.3.4运动学的两类问题 16

1.4运动描述的相对性 19

1.4.1运动描述的相对性 19

1.4.2伽利略变换 20

习题1 22

思考题1 23

第2章质点运动定律 25

2.1牛顿运动定律 25

2.1.1牛顿运动三定律 25

2.1.2相互作用与力 30

2.1.3牛顿定律的应用 36

2.2力学相对性原理非惯性参考系 41

2.2.1惯性参考系和非惯性参考系 41

2.2.2力学相对性原理 42

2.2.3非惯性系与惯性力 43

习题2 47

思考题2 48

第3章机械能和功 51

3.1动能和动能定理 51

3.1.1力的功 52

3.1.2动能定理 55

3.2保守力做功与势能 59

3.2.1保守力与耗散力 59

3.2.2势能 62

3.2.3由势能函数确定保守力场 64

3.3功能原理能量守恒定律 65

3.3.1质点系的动能定理 65

3.3.2功能原理 67

3.3.3能量转换和守恒定律 68

3.3.4机械能守恒定律 69

习题3 72

思考题3 74

第4章动量和角动量 75

4.1动量定理与动量守恒定律 76

4.1.1质点的动量定理 76

4.1.2质点系的动量定理 79

4.1.3动量守恒定律 80

4.2质心与质心运动定理 83

4.2.1质心 83

4.2.2质心运动定理 85

4.3碰撞问题 89

4.3.1（完全）弹性碰撞 90

4.3.2完全非弹性碰撞 90

4.4角动量与角动量定理 92

4.4.1质点对轴线的角动量定理 93

4.4.2质点对点的角动量定理 95

习题4 98

思考题4 100

第5章刚体力学基础 102

5.1刚体的运动及描述 102

5.1.1刚体的自由度 102

5.1.2刚体运动的基本形式 103

5.1.3刚体定轴转动的运动学描述 104

5.2刚体的定轴转动 105

5.2.1外力矩及对转轴的分量 105

5.2.2定轴转动刚体的角动量 105

5.2.3刚体定轴转动定律 106

5.2.4刚体定轴转动角动量定理和角动量守恒定律 106

5.3转动惯量的计算 111

5.3.1刚体的转动惯量及计算 111

5.3.2平行轴定理 112

5.4定轴转动中的功能关系 114

5.4.1刚体定轴转动的动能 114

5.4.2力矩的功 115

5.4.3刚体定轴转动的动能定理 115

5.4.4刚体的重力势能 116

5.4.5刚体定轴转动的功能原理与机械能守恒定律 116

习题5 117

思考题5 120

第6章狭义相对论基础 122

6.1牛顿时空观和力学相对性原理 122

6.1.1伽利略坐标变换 122

6.1.2牛顿的绝对时空观 123

6.1.3力学相对性原理 124

6.2狭义相对论基本假设与洛伦兹变换 125

6.2.1牛顿时空观的困难 125

6.2.2狭义相对论的基本假设 127

6.2.3洛伦兹坐标变换 127

6.3狭义相对论的时空观 129

6.3.1同时性的相对性 130

6.3.2时间间隔的相对性 130

6.3.3空间间隔的相对性 132

6.3.4因果律的绝对性 134

6.4洛伦兹速度变换公式 135

6.5相对论动力学 137

6.5.1相对论动量和质量 137

6.5.2相对论动力学方程 140

6.5.3相对论能量 142

6.5.4相对论的动量能量关系式 145

6.5.5光子 146

习题6 146

思考题6 147

第7章机械振动 149

7.1简谐振动 149

7.1.1弹簧振子的运动 149

7.1.2简谐振动的频率、振幅和相位 151

7.1.3简谐振动的旋转矢量表示法 153

7.1.4简谐振动的能量 156

7.1.5阻尼振动和受迫振动 158

7.2简谐振动的合成 162

7.2.1同方向、同频率的两个简谐振动的合成 162

7.2.2同方向、相近频率的两个简谐振动的合成拍 164

7.2.3相互垂直的简谐振动的合成 166

习题7 168

思考题7 169

第8章机械波 171

8.1机械波的产生和传播 171

8.1.1机械波的形成 171

8.1.2周期性机械波横波与纵波 172

8.1.3波长频率与波速的关系 173

8.1.4球面波和平面波 173

8.2平面简谐波 174

8.2.1平面简谐波的波动式 175

8.2.2波动方程 177

8.3波的能量波的强度 180

8.3.1波的能量 180

8.3.2波的强度 182

8.3.3声强级 183

8.4惠更斯原理 184

8.4.1波的衍射 185

8.4.2波的反射和折射 186

8.5波的叠加原理波的干涉驻波 187

8.5.1波的干涉 187

8.5.2驻波 190

8.5.3两端固定弦中的驻波 191

8.5.4半波损失 192

8.6多普勒效应 193

8.6.1波源静止，观察者运动 193

8.6.2波源运动，观察者静止 194

8.6.3波源和观察者都运动 195

习题8 195

思考题8 197

第9章平衡态与分子热运动的统计规律 199

9.1热力学平衡态 200

9.1.1平衡态 200

9.1.2状态参量 201

9.2热力学第零定律温度 201

9.2.1热平衡热力学第零定律 201

9.2.2温度 202

9.2.3温标 202

9.2.4理想气体的状态方程 205

9.3压强和温度的统计意义 206

9.3.1理想气体微观模型及统计假设 206

9.3.2压强公式 207

9.3.3温度公式 208

9.4分子热运动的速度和速率统计分布规律 210

9.4.1分子的速率分布函数 210

9.4.2分子的速度分布函数 212

9.4.3分子的速度和速率分布律 212

9.4.4分子的速率分布率实验 216

9.5分子热运动能量统计分布规律 217

9.5.1玻耳兹曼能量分布律 217

9.5.2重力场中的气体分子 218

9.5.3能量按自由度均分定理 219

9.5.4理想气体的内能 221

9.6涨落现象 222

9.7气体内的输运过程 222

9.7.1气体内三种输运过程的宏观规律 223

9.7.2分子的平均自由程 224

9.7.3输运过程的微观解释 226

9.8相变 227

9.8.1等温相变 227

9.8.2相图 228

9.8.3真实气体范德瓦尔斯方程 229

习题9 232

思考题9 234

第10章热力学定律 236

10.1准静态过程功内能和热量 236

10.1.1准静态过程 236

10.1.2准静态过程的功 237

10.1.3内能 238

10.1.4热量 239

10.2热力学第一定律热容量 239

10.2.1热力学第一定律 239

10.2.2热容 240

10.2.3热力学第一定律对理想气体的应用 240

10.3循环过程 247

10.3.1循环过程 247

10.3.2几个特殊的循环过程 249

10.4热力学第二定律 252

10.4.1热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述 253

10.4.2可逆过程和不可逆过程 253

10.4.3热力学第二定律的核心内容和统计意义 254

10.4.4卡诺定理 255

10.5熵（Entropy） 257

10.5.1克劳修斯等式与不等式 257

10.5.2态函数熵 258

10.5.3熵（差）的计算 259

10.5.4温熵图 262

10.6熵增加原理 263

10.7熵和熵增加原理的统计意义 264

10.7.1热力学几率 264

10.7.2玻耳兹曼关系 266

10.7.3热寂说 267

习题 10267

思考题 10271

参考答案 273