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目录3

第1篇 力学3

第1章　运动学3

1.1　参考系和坐标系3

1.1.1　绝对运动与相对静止相统一3

1.1.2　参考系和坐标系4

1.2　几种典型机械运动及其理想模型6

1.2.1　典型的机械运动形式6

1.2.2　机械运动的典型理想模型6

1.3　描述一般曲线运动的线参量与角参量8

1.3.1　时间参量9

1.3.2　描述一般曲线运动的线参量11

1.3.3　描述刚体转动的角参量18

1.3.4　对一般曲线运动描述的应用举例19

1.4　振动与波动的描述20

1.4.1　描述简谐振动的物理参量21

1.4.2　描述机械波的物理参量24

1.5　运动的合成与分解30

1.5.1　运动叠加原理30

1.5.2　简谐振动的合成31

1.5.3　振动的频谱分析35

1.5.4　波的干涉39

1.5.5　驻波41

1.6.1　相对运动问题与对称性原理46

1.6　相对运动46

1.6.2　伽利略变换47

1.6.3　多普勒效应50

阅读材料A54

思考题59

习题160

第2章　质点动力学61

2.1　力对质点的瞬时效应——牛顿定律61

2.1.1　牛顿三定律61

2.1.2　几种常见的力64

2.1.3　牛顿定律的应用66

2.1.4　惯性系和非惯性参照系69

2.2　力对物体的时间积累效应——动量守恒定律76

2.2.1　单质点的动量定理76

2.2.2　质点系的动量定理78

2.2.3　动量定理的应用79

2.2.4　质心质心定理和质心坐标系85

2.2.5　火箭飞行问题88

2.3　力对物体的空间效应——能量守恒定律91

2.3.1　质点的功与能91

2.3.2　质点系的功能原理99

阅读材料B106

思考题109

习题2113

3.1　力矩的瞬时效应——刚体的转动定理117

3.1.1　绕固定转轴的刚体转动定理117

第3章　刚体力学117

3.1.2　刚体转动惯量的计算119

3.1.3　刚体转动定理的应用122

3.2　力矩的时间累积效应——刚体的角动量定理124

3.2.1　冲量矩124

3.2.2　角动量与角动量定理125

3.2.3　刚体的角动量守恒定律126

3.2.4　角动量定理、角动量守恒定律的应用127

3.3　力矩的空间累积效应——刚体的机械能守恒定律132

3.3.2　刚体的功能原理133

3.3.1　力矩的功133

3.3.3　刚体功能原理的应用135

阅读材料C138

思考题143

习题3144

第4章　振动学基础147

4.1　简谐振动的动力学方程147

4.1.1　简谐振动的动力学方程147

4.1.2　三种典型简谐振动的动力学方程148

4.2　简谐振动的能量及与动力学方程的关系150

4.2.1　简谐振动的能量150

4.2.2　振动能量与动力学方程的关系151

4.3.1　阻尼振动153

4.3　阻尼振动、受迫振动、共振153

4.3.2　受迫振动155

4.3.3　共振156

阅读材料D159

思考题161

习题4162

第5章　波动学基础165

5.1　波动的动力学方程165

5.1.1　波动方程的建立165

5.1.2　波速169

5.2.1　简谐波的能量172

5.2　波动的能量和能流172

5.2.2　简谐波的能量密度与能流密度（波的强度）173

阅读材料E176

思考题178

习题5181

第6章　狭义相对论184

6.1　相对论产生的历史背景184

6.1.1　经典力学的基本原理184

6.1.2　经典电磁理论的基本原理187

6.1.3　经典力学与经典电磁学的冲突——关于光速的困难187

6.1.4　相对论的产生188

6.3　洛仑兹变换189

6.2　狭义相对论的基本假设189

6.4　相对论时空观193

6.4.1　运动时钟变慢（时钟延缓效应）194

6.4.2　运动直尺收缩195

6.4.3　同时的相对性195

6.5　相对论的速度合成198

6.6　相对论动力学基础199

6.6.1　相对论中的质量和动量199

6.6.2　相对论的动力学方程201

6.6.3　相对论中的能量201

6.6.4　相对论的能量—动量关系202

6.7.2　引力问题203

6.7.3　等效原理203

6.7.1　惯性参考系问题203

6.7　广义相对论简介203

6.7.4　广义相对性原理204

6.7.5　爱因斯坦引力场方程204

6.7.6　广义相对论中质点的运动规律205

6.7.7　广义相对论效应及实验验证206

阅读材料F208

思考题209

习题6210

7.1.2　平衡态213

7.1.1　热力学系统213

7.1　热力学系统与平衡态213

第7章　统计物理初步213

第2篇　热力学与统计物理初步213

7.1.3　状态参量214

7.2　理想气体的微观模型、压强和温度的统计意义214

7.2.1　理想气体214

7.2.2　理想气体的微观模型214

7.2.3　理想气体的压强公式216

7.2.4　温度的统计意义217

7.3　能量按自由度均分定理218

7.3.1　分子运动的自由度218

7.3.2　能量按自由度均分定理219

7.3.3　理想气体的内能220

7.4　麦克斯韦气体分子速率分布222

7.4.1　分子速率分布函数222

7.4.2　麦克斯韦速率分布223

7.4.3　分子速率分布的实验测量224

7.5　玻耳兹曼分布定律225

7.5.1　玻耳兹曼分布律226

7.5.2　重力场中粒子按高度的分布227

7.6　量子统计分布简介228

阅读材料G229

思考题235

习题7236

8.1.1　热力学第一定律238

第8章　热力学238

8.1　热力学第一定律与常见的热力学过程238

8.1.2　热容量241

8.1.3　热力学第一定律应用于理想气体244

8.2　循环过程和卡诺循环251

8.2.1　循环过程251

8.2.2　卡诺循环253

8.3　热力学第二定律与不可逆过程257

8.3.1　开尔文表述257

8.3.2　克劳修斯表述257

8.3.3　两种表述的等价性258

8.3.4　可逆过程和不可逆过程259

8.3.5　卡诺定理260

8.4　熵与熵增加原理262

8.4.1　态函数——熵262

8.4.2　熵增加原理263

8.5　热力学第二定律的统计意义266

8.5.1　相空间、宏观态与微观态266

8.5.2　等几率假设和热力学几率268

8.5.3　玻耳兹曼公式268

8.5.4　热力学第二定律的适用范围268

阅读材料H269

思考题275

习题8277

第9章　气体和凝聚态279

9.1　范德瓦耳斯方程279

9.1.1　分子固有体积修正279

9.1.2　分子吸引力修正280

9.1.3　范德瓦耳斯方程280

9.1.4　实际气体的内能280

9.2　气体内的输运过程282

9.2.1　气体分子的平均自由程282

9.2.2　热传导现象283

9.2.3　内摩擦现象284

9.3　固体和液体的热性质285

9.2.4　扩散现象285

9.3.1　固体热容量286

9.3.2　固体的膨胀287

9.3.3　热传导和扩散287

9.3.4　液体分子的热运动288

9.4　热学的计算模拟举例289

9.4.1　精确计算分子数及分子概率289

9.4.2　绘制准确的卡诺循环的P-V图290

9.4.3　求解范德瓦耳斯方程291

阅读材料I293

思考题300

习题9301