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上册1

绪论1

第一篇 力学6

第1章 质点运动学6

1.1 参照系、质点和时间7

1.1.1 参照系和坐标系7

1.1.2 理想化模型——质点8

1.1.3 时刻和时间间隔8

1.1.4 运动的绝对性和运动描述的相对性9

1.1.5 空间和时间9

1.2 描述质点运动的物理量10

1.2.1 位置矢量10

1.2.2 位移矢量12

1.2.3 瞬时速度矢量14

1.2.4 瞬时加速度矢量17

1.3 直线运动和运动学中的两类问题19

1.3.1 直线运动19

1.3.2 质点运动学中的两类问题20

1.3.3 自由落体运动和竖直上抛运动21

1.4 曲线运动23

1.4.1 加速度的切向分量和法向分量23

1.4.2 一般曲线运动27

1.5 运动叠加原理和抛体运动30

1.5.1 运动叠加原理30

1.5.2 抛体运动30

1.5.3 平抛运动33

1.6 相对运动35

本章内容简介（英文）39

习题141

第2章 牛顿运动定律45

2.1 牛顿运动定律45

2.1.1 牛顿第一定律——惯性定律45

2.1.2 牛顿第二定律46

2.1.3 牛顿第三定律——作用和反作用定律50

2.1.4 惯性参照系51

2.1.5 非惯性参照系51

2.2 力学中常见的几种力51

2.2.1 万有引力51

2.2.2 弹性力53

2.2.3 摩擦力54

2.3 物体的受力分析和示力图57

2.4 牛顿运动定律的应用58

2.4.1 牛顿第二定律的数学表达式58

2.4.2 质点动力学问题的两种基本类型59

2.5 单位制和量纲65

2.5.1 单位制65

2.5.2 量纲66

2.6 牛顿力学的适用范围67

本章内容简介（英文）69

习题271

第3章 功和能75

3.1 功和功率75

3.1.1 功的概念和定义75

3.1.2 功率79

3.2 动能和动能定理80

3.2.1 动能80

3.2.2 动能定理80

3.3 物体系的势能82

3.3.1 保守力所做的功和物体系的势能82

3.3.2 重力、万有引力、弹性力所做功的特点和势能定理85

3.3.3 非保守力所做的功86

3.4 功能原理和机械能守恒定律87

3.4.1 机械能87

3.4.2 功能原理87

3.4.3 物体系统的机械能守恒定律89

3.4.4 能量守恒定律92

本章内容简介（英文）93

习题395

第4章 冲量和动量99

4.1 冲量、动量和动量定理99

4.1.1 动量和牛顿第二运动定律的普遍表达式99

4.1.2 冲量和动量定理100

4.1.3 关于动量定理的几点说明102

4.1.4 动量定理的应用102

4.1.5 物体系统的动量定理104

4.2 动量守恒定律105

4.2.1 物体系统的动量守恒定律105

4.2.2 沿某一方向上的动量守恒定律106

4.2.3 在实际应用动量守恒定律时的注意事项106

4.3 碰撞110

4.3.1 正碰110

4.3.2 斜碰112

4.4 物体的角动量定理和角动量守恒定律114

4.4.1 物体对某一定点的角动量114

4.4.2 角动量定理115

4.4.3 角动量守恒定律116

4.4.4 质点组的角动量118

4.5 对称性和守恒定律119

本章内容简介（英文）121

习题4123

第5章 刚体的定轴转动128

5.1 刚体绕定轴转动的运动学128

5.1.1 刚体的平动128

5.1.2 刚体绕定轴的转动128

5.2 刚体绕定轴转动的转动定律和转动惯量132

5.2.1 作用在质点上的力矩132

5.2.2 刚体绕定轴转动的角动量和力矩133

5.2.3 刚体的瞬时作用定律——转动定律134

5.2.4 刚体绕定轴转动的转动惯量136

5.2.5 转动惯量的定量计算136

5.3 力矩的空间积累效应139

5.3.1 转动动能140

5.3.2 力矩的功和动能定理140

5.3.3 刚体的重力势能141

5.4 力矩的时间积累效应143

5.4.1 刚体绕定轴转动的角动量143

5.4.2 角动量定理144

5.4.3 角动量守恒定律145

本章内容简介（英文）148

习题5150

阅读材料 科学家系列简介（一）155

力学检测题158

第二篇 振动和波162

第6章 振动学基础162

6.1 简谐振动162

6.1.1 弹簧振子163

6.1.2 简谐振动的动力学方程及简谐振动的表达式163

6.1.3 单摆164

6.2 描述简谐振动的物理量165

6.2.1 振幅、周期、频率和圆频率165

6.2.2 相和初相167

6.2.3 简谐振动的速度和加速度168

6.2.4 简谐振动的图像168

6.2.5 简谐振动的基本特征169

6.3 简谐振动的几何表示法172

6.4 简谐振动的能量175

6.5 简谐振动的合成177

6.5.1 两个同方向同频率简谐振动的合成177

6.5.2 两个相互垂直的同频率简谐振动的合成179

6.5.3 两个相互垂直的不同频率的简谐振动的合成181

本章内容简介（英文）184

习题6186

第7章 机械波191

7.1 机械波的产生和传播191

7.1.1 机械波产生的条件191

7.1.2 机械波的分类191

7.1.3 波长、频率和波速193

7.1.4 波面、波前和波射线195

7.1.5 球面波和平面波196

7.2 平面简谐波的表达式196

7.3 波的能量和能流密度201

7.3.1 机械波的能量和能量密度201

7.3.2 波的能流和能流密度202

7.3.3 平面波的振幅和球面波的振幅203

7.4 惠更斯原理和波的衍射204

7.4.1 惠更斯原理204

7.4.2 波的衍射205

7.5 波的叠加原理和波的干涉206

7.5.1 波的叠加原理206

7.5.2 波的干涉206

7.6 驻波210

7.6.1 弦线上的驻波实验210

7.6.2 驻波方程210

7.6.3 半波损失212

7.7 多普勒效应213

本章内容简介（英文）215

习题7217

振动和波检测题222

第三篇 气体动理学理论和热力学基础226

第8章 气体动理学理论226

8.1 气体分子动理学理论的基本观点226

8.2 平衡态、状态参量和理想气体状态方程228

8.2.1 平衡态228

8.2.2 状态参量229

8.2.3 理想气体状态方程230

8.3 理想气体的压强235

8.3.1 理想气体的微观模型235

8.3.2 理想气体压强公式235

8.4 温度的微观解释238

8.4.1 温度公式及温度的微观解释238

8.4.2 方均根速率239

8.4.3 理想气体状态方程的另一种形式239

8.5 能量按自由度均分定律和理想气体的内能240

8.5.1 自由度240

8.5.2 能量按自由度均分定理242

8.5.3 理想气体的内能243

8.6 气体分子的速率分布律245

8.6.1 气体分子速率分布律的产生245

8.6.2 气体分子速率分布的实验测定245

8.6.3 麦克斯韦速率分布律246

8.7 分子碰撞和平均自由程250

8.7.1 分子间的碰撞250

8.7.2 平均自由程251

本章内容简介（英文）253

习题8255

第9章 热力学的物理基础260

9.1 热力学过程、功和热量以及系统的内能260

9.1.1 几个基本概念260

9.1.2 热力学过程261

9.1.3 准静态过程的功262

9.1.4 热量263

9.1.5 系统的内能264

9.2 热力学第一定律265

9.2.1 热力学第一定律的表述265

9.2.2 热力学第一定律的另一种表述266

9.3 理想气体的热容量266

9.3.1 热容量266

9.3.2 理想气体的定体热容量和定压热容量267

9.3.3 定体和定压摩尔热容量与自由度的关系267

9.3.4 比热容比269

9.4 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用270

9.4.1 等体过程270

9.4.2 等压过程271

9.4.3 等温过程272

9.5 绝热过程和多方过程275

9.5.1 绝热过程275

9.5.2 多方过程278

9.6 循环过程和卡诺循环279

9.6.1 循环过程279

9.6.2 卡诺循环及其效率281

9.6.3 热机的效率282

9.7 热力学第二定律287

9.8 可逆过程和不可逆过程288

9.8.1 可逆过程289

9.8.2 不可逆过程289

9.9 热力学第二定律的统计意义和适用范围290

9.9.1 热力学第二定律的统计意义290

9.9.2 热力学第二定律的适用范围292

本章内容简介（英文）293

习题9295

阅读材料 科学家系列简介（二）300

气体动理学理论和热力学基础检测题303

附录Ⅰ 矢量简介307

附录Ⅱ 国际单位制的七个基本单位和两个辅助单位311

附录Ⅲ 重要的物理常数和数据313

附录Ⅳ 历年诺贝尔物理学奖314