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绪论 1

第一章 人体力学的基础知识 4

第一节 刚体绕固定轴的转动 4

一、刚体转动的运动学 4

二、刚体转动的动力学 5

三、刚体的转动定理 7

四、刚体转动的角动量守恒定律 8

五、陀螺的旋进 9

一、应变和应力 10

第二节 物体的弹性和形变 10

二、弹性模量 12

三、弹性膜的拉普拉斯公式 13

四、弹性和粘弹性 14

第三节 骨力学和软组织力学概述 16

一、骨组织和形变 16

二、骨的粘弹性及骨的外力损伤 18

三、应力作用与骨生长及创伤恢复 19

四、血管和肌肉的力学性质 19

第一节 理想流体及其运动规律 22

一、理想流体 22

第二章 流体的运动规律 22

二、连续性方程 23

三、柏努利方程 24

四、柏努利方程的应用 26

第二节 实际流体的运动规律 28

一、层流 28

二、湍流和雷诺数 29

三、实际流体的柏努利方程 30

四、泊肃叶定律 30

第三节 血液的流变特性 33

五、斯托克斯定律 33

一、血液的粘度 34

二、微血管中血液的流动 34

三、血液在人体循环系统中的流动 35

第三章 振动和波 40

第一节 简谐振动 40

一、简谐振动的方程 40

二、简谐振动的特征量 41

三、简谐振动的矢量图解法 42

四、简谐振动的能量 42

一、阻尼振动 44

第二节 阻尼振动、受迫振动和共振 44

二、受迫振动 45

三、共振 46

第三节 简谐振动的合成 46

一、两个频率相同沿同一直线的简谐振动的合成 46

二、两个频率相近沿同一直线的简谐振动的合成 47

三、两个同频率、互相垂直的简谐振动的合成 49

第四节 波动的基本概念 51

一、波的产生和描述 51

二、波速、波长以及波的周期和频率 52

三、波动所遵从的基本原理 53

第五节 平面简谐波的波动方程 53

第六节 波的能量 55

一、波的能量 55

二、波的能流密度(强度) 56

三、波的衰减 56

第七节 波的干涉 57

一、波的干涉现象和规律 57

二、驻波 58

一、声压和声的特性阻抗 60

第八节 声波 60

二、声强 61

三、声强级 62

四、响度级 63

第九节 多普勒效应 63

第十节 超声波及其在医学上的应用 66

一、超声波的特性 66

二、超声波的产生与接收 67

三、超声波在医学上的应用 68

一、理想气体的状态方程 75

第一节 理想气体的分子运动论 75

第四章 分子物理学 75

二、理想气体的压强公式 77

三、理想气体的能量公式 78

四、理想气体的分压定理 79

第二节 气体分子速率分布和能量的分布规律 79

一、麦克斯韦速率分布律 79

二、玻尔兹曼能量分布律 81

第三节 输运过程 81

一、平均自由程 81

三、扩散过程 83

二、热传导过程 83

四、透膜输运 84

第四节 液体的表面性质 85

一、表面张力和表面能 85

二、弯曲液面的附加压强 88

三、毛细现象和气体的栓塞 89

四、表面活性物质和表面吸附 92

一、热力学系统 95

二、热力学第零定律 95

第一节 热力学系统及热力学第零定律 95

第五章 热力学基础 95

第二节 热力学第一定律 96

一、准静态过程 96

二、态函数 96

三、传热与作功 97

四、系统的内能 97

五、热力学第一定律 98

第三节 理想气体的热力学过程 98

一、等体过程 99

二、等压过程 99

四、绝热过程 100

三、等温过程 100

五、人体的新陈代谢 102

第四节 热力学第二定律 103

一、循环过程与热机效率 104

二、可逆过程与不可逆过程 104

三、热力学第二定律的两种表述 105

四、热力学第二定律的统计意义 105

第五节 卡诺循环和卡诺定理 107

一、卡诺循环 107

一、熵 108

二、卡诺定理 108

第六节 熵增加原理 108

二、熵增加原理 110

三、热力学第二定律与生命系统 111

四、熵的计算 111

第七节 自由能和焓 113

一、自由能 113

二、焓 114

二、电场 117

一、电荷和库仑定律 117

第一节 电场和电场强度 117

第六章 静电场 117

三、电场强度 118

四、电场强度的计算 118

第二节 高斯定理 120

一、电力线 121

二、电通量 121

三、高斯定理 122

第三节 电势和电势梯度 124

一、静电场力作功 125

二、电势、电势差和电势能 126

三、电势梯度 127

第四节 生物膜电位 128

一、电偶极子的电势 128

二、电偶层电场的电势 129

三、能斯特方程 131

四、静息电位 132

第五节 静电场中的电介质 133

一、电介质的极化 133

三、电介质内部的电场强度 135

二、极化强度矢量 135

四、静电场的能量 136

五、介质中的高斯定理 139

第七章 稳恒电流 142

第一节 稳恒电流的导电规律 142

一、电流强度和电流密度 142

二、欧姆定律、电阻和电阻率 143

三、欧姆定律的微分形式 143

第二节 含源电路的欧姆定律 143

一、电源电动势 143

二、直流电路的特点 144

三、闭合电路的欧姆定律 145

四、一段含源电路的欧姆定律 145

第三节 基尔霍夫定律及其应用 146

一、基尔霍夫第一定律 146

二、基尔霍夫第二定律 146

三、基尔霍夫定律的应用 147

第四节 RC电路的暂态过程 148

一、电容器的充电过程 148

二、电容器的放电过程 149

一、直流电对机体的作用 150

第五节 直流电的医学应用 150

二、直流电在医学上的应用 151

第八章 磁场 155

第一节 磁场和磁感应强度 155

一、磁场 155

二、磁感应强度 157

三、磁感应线和磁通量 157

第二节 毕奥-沙伐尔定律及其应用 159

一、毕奥-沙伐尔定律 159

二、毕奥-沙伐尔定律的应用 160

第三节 磁场的高斯定理和安培环路定理 163

一、磁场的高斯定理 163

二、安培环路定理 164

第四节 磁场对运动电荷的作用 167

一、洛伦兹力 167

二、带电粒子在匀强磁场中的运动 167

三、霍耳效应 169

四、电磁流速计 170

五、电磁泵 170

一、安培定律 171

第五节 磁场对载流导线的作用 171

二、磁场对载流平面线圈的作用 172

三、两平行长直电流之间的相互作用 173

第六节 磁介质和生物磁效应 174

一、介质中的磁场 174

二、磁介质的分类 175

三、生物磁场和磁场的生物效应 177

第九章 电磁感应现象、电磁场和电磁波 183

第一节 电磁感应的基本定律 183

一、电磁感应现象 183

二、法拉第电磁感应定律 184

三、楞次定律 185

第二节 感应电动势 186

一、动生电动势 186

二、感生电动势 187

三、涡旋电场 187

第三节 互感和自感 188

一、互感现象 188

二、自感现象 190

第四节 磁场的能量 191

一、RL电路的暂态过程 191

二、磁场的能量 193

第五节 电磁场和电磁波 195

一、静电场和稳恒磁场 195

二、变化的电场和变化的磁场 196

三、电磁波 198

第十章 波动光学 203

第一节 光的电磁理论 203

一、光速和折射率 203

三、光谱 204

二、光强 204

第二节 光的干涉 205

一、相干光源 205

二、光程和光程差 205

三、杨氏双缝实验 207

四、薄膜干涉 209

第三节 光的衍射 211

一、单缝衍射 211

二、圆孔衍射 213

三、衍射光栅 214

一、自然光和偏振光 215

第四节 光的偏振 215

二、偏振光的产生和检验 216

三、旋光现象 219

第十一章 几何光学 222

第一节 几何光学的实验定律和费马原理 222

一、实验定律 222

二、费马原理 223

第二节 球面成像 224

一、单球面成像 224

二、阿贝正弦条件 227

三、共轴球面系统 229

第三节 透镜 230

一、薄透镜及其成像公式 230

二、薄透镜的组合 232

三、共轴光具组 233

四、柱面透镜 234

五、透镜的像差 235

第四节 眼 236

一、眼的结构 236

二、眼的调节 238

三、眼的分辨本领和视力 238

四、眼的屈光不正及其矫正 239

一、放大镜 241

第五节 放大镜和纤镜 241

二、纤镜 242

第六节 显微镜 243

一、显微镜的光学原理 243

二、显微镜的分辨本领 244

三、特殊显微镜 246

第一节 热辐射 253

一、基尔霍夫辐射定律 253

第十二章 波与粒子 253

二、黑体辐射的基本规律 255

三、普朗克量子假说 256

第二节 光的粒子性 257

一、光电效应 257

二、爱因斯坦光子理论 258

三、康普顿散射 260

四、光的波粒二象性 262

第三节 实物粒子的波动性 262

一、德布罗意波 262

二、波函数 263

三、不确定关系 264

第四节 原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论 266

一、原子光谱的实验规律 266

二、卢瑟福的原子模型及玻尔假说 267

三、类氢离子的量子理论 268

第五节 分子光谱 269

一、分子结构 269

二、分子光谱的特征 270

三、双原子分子的能级 270

四、分子光谱的定性解释 272

第六节 激光 273

一、激光的产生机制 273

二、常见医用激光器 275

三、激光的特性 276

四、激光的生物效应 276

五、激光的医学应用 278

第十三章 X射线 281

第一节 X射线的基本性质 281

第二节 X射线的产生 282

一、X射线的发生装置 282

二、X射线的强度和硬度 283

三、X射线谱 284

第三节 物质对X射线的吸收规律 287

一、吸收规律 287

二、质量吸收系数 288

三、吸收系数与波长及原子序数的关系 289

第四节 X射线的医学应用 290

一、X射线透视和照相 290

二、X射线的生物效应和治疗 290

四、数字减影血管造影技术 291

三、X射线断层扫描成像 291

第十四章 原子核和放射性 293

第一节 原子核的基本性质 293

一、原子核的组成 293

二、原子核的角动量和磁矩 295

三、原子核的稳定性 296

第二节 放射性核素的衰变种类 297

一、α衰变 297

二、β衰变 298

三、γ衰变和内转换 299

二、半衰期和平均寿命 300

第三节 放射性核素的衰变规律 300

一、衰变规律 300

三、放射性活度 301

四、放射性平衡 302

第四节 射线与物质的相互作用 303

一、带电粒子与物质的相互作用 303

二、γ射线与物质的相互作用 304

三、中子与物质的相互作用 304

第五节 电离辐射防护 305

一、电离辐射的生物效应 305

三、电离辐射的防护 306

二、电离辐射剂量单位 306

第六节 放射性核素在医学上的应用 307

一、放射治疗 307

二、示踪诊断 308

三、磁共振成像 311

附录一 矢量运算简介 313

附录二 基本物理常数 317

附录三 中华人民共和国法定计量单位 318

附录四 名词索引 320