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绪论1

目录1

第一篇 力学4

第1章　运动的描述4

1.1　参考系　坐标系　物理模型4

1.1.1　参考系4

1.1.2　坐标系5

1.1.3　物理模型6

1.2　描述运动的物理量8

1.2.1　位矢和运动方程8

1.2.2　位移和速度8

1.2.3　加速度10

1.3.1 直角坐标系11

1.3　坐标系的运用11

1.3.2 自然坐标系15

1.4　两类运动学问题18

1.5　相对运动23

思考题26

习题126

第2章　牛顿运动定律28

2.1　牛顿运动定律及其应用28

2.1.1　牛顿运动定律的表述28

2.1.2　牛顿运动定律的应用30

2.2　惯性系　非惯性系与惯性力34

2.3　SI中的单位和量纲37

思考题38

习题240

第3章　动量　动量定理42

3.1　动量　冲量　动量定理42

3.2　质点系的动量定理　动量守恒定律44

3.3　变质量问题（火箭）47

思考题51

习题352

第4章　功和能及功能原理56

4.1　功动能定理56

4.1.1　功与功率56

4.1.2　动能定理59

4.2　保守力及保守力的功61

4.2.1　重力的功61

4.2.3　万有引力的功62

4.2.2　弹性力的功62

4.3　势能　势能曲线　势能梯度63

4.3.1　势能63

4.3.2　势能曲线与势能梯度65

4.4　功能原理　机械能守恒定律67

4.4.1　功能原理67

4.4.2　机械能守恒定律67

思考题69

习题471

第5章　角动量与角动量定理75

5.1　质点的角动量定理75

5.1.1　力矩75

5.1.2　质点的角动量76

5.2　质点的角动量守恒定律78

5.1.3　质点的角动量定理78

思考题80

习题581

第6章　刚体的定轴转动83

6.1　刚体定轴转动的角动量83

6.1.1　刚体的运动83

6.1.2　刚体定轴转动的角动量86

6.1.3　刚体对固定轴的转动惯量87

6.2　刚体定轴转动定律90

6.2.1　刚体定轴转动定律90

6.2.2　定轴转动中的功和能92

6.3　对定轴的角动量守恒95

6.3.1　对定轴的角动量定理95

6.3.2　对定轴的角动量守恒97

6.4　守恒律与对称性99

6.4.1　对称性与对称操作99

6.4.2　对称性与守恒律100

6.4.3　对称破缺103

思考题105

习题6105

第7章　相对论108

7.1　力学相对性原理　伽利略变换108

7.1.1　力学相对性原理108

7.1.2　伽利略变换109

7.2　狭义相对论产生的实验基础和历史条件112

7.2.1　产生根源112

7.2.2 实验基础和历史条件113

7.3　狭义相对论的基本原理　洛伦兹变换116

7.3.1　狭义相对论的基本原理116

7.3.2　洛伦兹变换116

7.4　狭义相对论时空观121

7.4.1 同时的相对性122

7.4.2　长度收缩123

7.4.3　时间延缓125

7.4.4　因果律127

7.5　相对论的动力学128

7.5.1　相对论质速关系128

7.5.2　相对论动力学的基本方程130

7.5.3　相对论动能131

7.5.4　静能、总能和质能关系132

7.5.5　能量和动量的关系134

7.6　动力学量的变换134

7.6.1　质量变换式134

7.6.2　动量－能量变换式135

7.6.3　力的变换公式136

7.7　广义相对论简介138

7.7.1　广义相对论的两条基本原理138

7.7.2　广义相对论的重要结论140

思考题144

习题7145

第二篇　机械振动与机械波147

第8章　机械振动147

8.1　简谐振动147

8.1.1　简谐振动148

8.1.2　描述简谐振动的特征量149

8.1.3　旋转矢量法152

8.1.4　简谐振动的实例154

8.1.5　简谐振动的能量157

8.2　简谐振动的合成158

8.2.1 两个同方向同频率简谐振动的合成158

8.2.2 两个同方向不同频率的简谐振动的合成161

8.2.3　相互垂直的简谐振动的合成162

8.3　阻尼振动　受迫振动　共振165

8.3.1　阻尼振动165

8.3.2　受迫振动　共振166

8.4　振动的分解168

8.5　非线性振动简介169

思考题170

习题8171

第9章　机械波176

9.1　机械波的产生和传播176

9.1.1　机械波的形成176

9.1.2　描述波动的物理量178

9.2　平面简谐波的波动方程181

9.3　波的能量185

9.3.1　波的能量和能量密度185

9.3.2　波的能流和能流密度186

9.3.3　波的吸收188

9.4.1　惠更斯原理　波的衍射189

9.4　波的衍射　干涉189

9.4.2　波的叠加原理 波的干涉190

9.5　驻波192

9.5.1　驻波的形成192

9.5.2　驻波方程194

9.5.3　半波损失195

9.5.4　弦线振动的简正模式196

9.6　多普勒效应197

9.7　非线性波简介198

思考题199

习题9200

10.1.1 系统与外界205

10.1　热学的基本概念205

第10章　气体动理论205

第三篇　热学205

10.1.2　平衡态206

10.1.3　状态参量207

10.1.4　温度207

10.1.5　温标208

10.1.6　状态方程209

10.2　气体动理论的基本观点211

10.2.1　物质微观结构的物理图像211

10.2.2　统计观点简介212

10.3　理想气体的压强公式213

10.3.1　理想气体模型213

10.3.2　理想气体压强公式214

10.3.3　压强公式的物理意义216

10.4.1　温度的统计解释217

10.4　温度的统计解释217

10.4.2　方均根速率218

10.5　能量均分定理　理想气体的内能219

10.5.1 自由度219

10.5.2　能量均分定理220

10.5.3　理想气体的内能221

10.6　麦克斯韦速率分布律221

10.6.1　麦克斯韦速率分布函数221

10.6.2　麦克斯韦速率分布曲线223

10.6.3　应用速率分布函数求统计平均值224

10.7　麦克斯韦速度分布率和玻尔兹曼分布率简介225

10.7.1　麦克斯韦速度分布律225

10.7.2　玻尔兹曼分布律226

10.8　气体分子的平均自由程和平均碰撞频率227

10.8.1　平均碰撞频率228

10.8.2　气体分子的平均自由程229

思考题230

习题10231

第11章　热力学基础234

11.1　准静态过程　功　内能和热量234

11.1.1　准静态过程234

11.1.2　功236

11.1.3　内能237

11.1.4　热量238

11.2　热力学第一定律239

11.2.1　热力学第一定律239

11.2.2　热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用240

11.2.3　理想气体的摩尔热容量241

11.3.1　绝热过程243

11.3.2　准静态绝热过程曲线243

11.3　绝热过程243

11.4　循环过程　卡诺循环246

11.4.1　循环过程246

11.4.2　卡诺循环248

11.5　热力学第二定律251

11.5.1　可逆过程与不可逆过程251

11.5.2　热力学第二定律的表述252

11.5.3　热力学第二定律的实质253

11.5.4　热力学第二定律的理解253

11.6.1　卡诺定理255

11.6.2　克劳修斯等式不等式255

11.6　卡诺定理　克劳修斯熵255

11.6.3　熵256

11.6.4　热力学第二定律的数学表达式257

11.6.5　熵增加原理258

11.7　热力学第二定律的统计意义　玻耳兹曼熵260

11.7.1　热力学概率260

11.7.2　热力学第二定律的统计意义261

11.7.3　玻耳兹曼熵262

11.8　熵与信息　耗散结构简介263

11.8.1　熵与信息263

11.8.2　耗散结构简介265

思考题269

习题11271

参考答案276