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第1篇 力学3

第1章 质点运动学与牛顿运动定律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13

1.2.1 曲线运动 自然坐标系13

1.2.2 圆周运动的角量描述14

1.3 相对运动18

1.4 牛顿运动定律20

1.4.1 牛顿三定律20

1.4.2 几种常见的力23

1.4.3 国际单位制 量纲26

1.4.4 惯性系 力学相对性原理27

1.4.5 非惯性系 惯性力29

1.5 牛顿运动定律应用举例29

习题34

第2章 动量守恒定律与能量守恒定律40

2.1 质点和质点系的动量定理40

2.1.1 冲量质点的动量定理40

2.1.2 质点系的动量定理42

2.2 动量守恒定律45

2.3 动能定理46

2.3.1 功 功率46

2.3.2 质点的动能定理48

2.4 保守力与非保守力 势能50

2.4.1 保守力做功的特点50

2.4.2 势能52

2.5 功能原理 机械能守恒定律53

2.5.1 功能原理53

2.5.2 机械能守恒定律54

2.5.3 能量守恒定律56

习题57

第3章 连续物体的运动65

3.1 刚体的定轴转动65

3.1.1 刚体的基本概念65

3.1.2 刚体定轴转动的描述66

3.1.3 角量与线量的关系67

3.2 转动定律68

3.2.1 力矩68

3.2.2 转动定律71

3.2.3 转动惯量71

3.3 角动量 角动量守恒定律76

3.3.1 质点的角动量定律和角动量守恒定律76

3.3.2 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律78

3.4 力矩的功 刚体绕定轴转动的动能定理83

3.4.1 力矩的功 功率83

3.4.2 刚体绕定轴转动的动能定律84

3.5 碰撞86

3.5.1 质点的碰撞86

3.5.2 有刚体参与的碰撞88

3.6 流体力学90

3.6.1 理想流体 连续性方程90

3.6.2 伯努利方程93

3.7 伯努利方程的应用96

习题98

力学在工程应用中的探究性课题105

第2篇 振动、波和光学117

第4章 机械振动117

4.1 简谐振动117

4.1.1 简谐振动的描述117

4.1.2 描述简谐振动的几个特征量119

4.2 旋转矢量法121

4.3 复摆和单摆123

4.3.1 复摆123

4.3.2 单摆124

4.4 简谐振动的能量124

4.5 简谐振动的合成126

4.5.1 两个同方向同频率简谐振动的合成126

4.5.2 同方向、不同频率简谐振动的合成127

4.5.3 互相垂直的同频率简谐振动的合成128

4.5.4 互相垂直的不同频率简谐振动的合成130

4.6 阻尼振动 受迫振动 共振132

4.6.1 阻尼振动132

4.6.2 受迫振动133

4.6.3 共振134

习题136

第5章 机械波142

5.1 机械波的基本概念142

5.1.1 机械波的产生与传播142

5.1.2 横波与纵波142

5.1.3 描写波动过程的物理量143

5.1.4 波线 波面 波前145

5.2 平面简谐波的波函数145

5.2.1 平面简谐波的波函数146

5.2.2 波函数的物理意义147

5.3 波的能量 能流密度150

5.3.1 波的能量150

5.3.2 能流密度151

5.4 惠更斯原理 波的衍射和干涉152

5.4.1 惠更斯原理152

5.4.2 波的衍射153

5.4.3 波的干涉153

5.5 驻波155

5.5.1 驻波的产生155

5.5.2 驻波方程156

5.6 多普勒效应159

习题164

第6章 波动光学171

6.1 相干光171

6.1.1 光波的叠加 相干条件171

6.1.2 获得相干光的两种方法172

6.2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜172

6.2.1 杨氏双缝干涉实验172

6.2.2 劳埃德镜175

6.3 光程 光程差176

6.3.1 光程 光程差176

6.3.2 薄透镜不引起附加光程差177

6.4 薄膜干涉177

6.4.1 薄膜干涉177

6.4.2 薄膜干涉的应用179

6.5 劈尖 牛顿环180

6.5.1 劈尖180

6.5.2 劈尖干涉的应用182

6.5.3 牛顿环184

6.6 迈克耳孙干涉仪185

6.7 光的衍射187

6.7.1 光的衍射现象187

6.7.2 惠更斯-菲涅耳原理188

6.7.3 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射188

6.8 夫琅禾费单缝衍射189

6.9 夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领193

6.10 衍射光栅195

6.10.1 光栅195

6.10.2 光栅方程197

6.10.3 缺级现象198

6.10.4 光栅光谱198

6.11 光的偏振199

6.11.1 光的偏振200

6.11.2 起偏和检偏201

6.11.3 反射和折射时光的偏振203

习题206

第3篇 热学213

第7章 气体动理论213

7.1 平衡态 温度 理想气体物态方程213

7.1.1 平衡态213

7.1.2 气体的物态参量214

7.1.3 温度214

7.1.4 理想气体的物态方程215

7.2 物质的微观模型 统计规律性217

7.2.1 物质结构的分子特征217

7.2.2 气体分子热运动及其统计规律性219

7.3 理想气体的压强公式220

7.3.1 理想气体的分子模型220

7.3.2 理想气体压强公式的推导220

7.4 理想气体的温度公式224

7.4.1 温度的统计意义224

7.4.2 气体分子的方均根速率225

7.5 能量均分定理 理想气体的内能226

7.5.1 自由度226

7.5.2 能量按自由度均分定理227

7.5.3 理想气体的内能228

7.6 麦克斯韦气体分子速率分布律229

7.6.1 速率分布的描述229

7.6.2 麦克斯韦速率分布律231

7.6.3 分子热运动的三种统计速率232

7.6.4 麦克斯韦速率分布曲线的性质234

7.7 分子平均碰撞频率和平均自由程235

习题238

第8章 热力学基础242

8.1 准静态过程 功 内能 热量242

8.1.1 准静态过程242

8.1.2 功243

8.1.3 内能244

8.1.4 热量244

8.2 热力学第一定律245

8.3 理想气体的等值过程247

8.3.1 等体过程247

8.3.2 等压过程247

8.3.3 等温过程248

8.4 气体的摩尔热容250

8.4.1 摩尔热容250

8.4.2 理想气体的摩尔定容热容250

8.4.3 理想气体的摩尔定压热容251

8.4.4 比热容比251

8.5 理想气体的绝热过程253

8.5.1 绝热过程253

8.5.2 绝热线和等温线254

8.6 循环过程 卡诺循环256

8.6.1 循环过程256

8.6.2 正循环 热机的效率257

8.6.3 逆循环 制冷机的效率258

8.6.4 卡诺循环260

8.7 热力学第二定律 卡诺定理264

8.7.1 热力学第二定律的两种表述264

8.7.2 可逆过程和不可逆过程265

8.7.3 卡诺定理266

8.8 热力学第二定律的统计意义 熵267

8.8.1 热力学第二定律的统计意义267

8.8.2 热力学概率与玻耳兹曼熵269

8.8.3 熵增加原理270

习题271

部分习题参考答案278