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第1章质点运动学1

1.1质点运动学基本概念1

1.1.1参考系1

1.1.2坐标系2

1.1.3空间和时间3

1.1.4质点3

1.1.5质点的位置坐标和位置矢量4

1.1.6运动方程与轨道5

1.2质点的位移和速度6

1.2.1质点的位移6

1.2.2速度7

1.2.3速度的分量形式8

1.3质点的加速度11

1.3.1加速度定义11

1.3.2加速度的分量形式12

1.3.3圆周运动15

1.3.4运动学的两类问题16

1.4运动描述的相对性19

1.4.1运动描述的相对性19

1.4.2伽利略变换20

习题122

思考题123

第2章质点运动定律25

2.1牛顿运动定律25

2.1.1牛顿运动三定律25

2.1.2相互作用与力30

2.1.3牛顿定律的应用36

2.2力学相对性原理非惯性参考系41

2.2.1惯性参考系和非惯性参考系41

2.2.2力学相对性原理42

2.2.3非惯性系与惯性力43

习题247

思考题248

第3章机械能和功51

3.1动能和动能定理51

3.1.1力的功52

3.1.2动能定理55

3.2保守力做功与势能59

3.2.1保守力与耗散力59

3.2.2势能62

3.2.3由势能函数确定保守力场64

3.3功能原理能量守恒定律65

3.3.1质点系的动能定理65

3.3.2功能原理67

3.3.3能量转换和守恒定律68

3.3.4机械能守恒定律69

习题372

思考题374

第4章动量和角动量75

4.1动量定理与动量守恒定律76

4.1.1质点的动量定理76

4.1.2质点系的动量定理79

4.1.3动量守恒定律80

4.2质心与质心运动定理83

4.2.1质心83

4.2.2质心运动定理85

4.3碰撞问题89

4.3.1（完全）弹性碰撞90

4.3.2完全非弹性碰撞90

4.4角动量与角动量定理92

4.4.1质点对轴线的角动量定理93

4.4.2质点对点的角动量定理95

习题498

思考题4100

第5章刚体力学基础102

5.1刚体的运动及描述102

5.1.1刚体的自由度102

5.1.2刚体运动的基本形式103

5.1.3刚体定轴转动的运动学描述104

5.2刚体的定轴转动105

5.2.1外力矩及对转轴的分量105

5.2.2定轴转动刚体的角动量105

5.2.3刚体定轴转动定律106

5.2.4刚体定轴转动角动量定理和角动量守恒定律106

5.3转动惯量的计算111

5.3.1刚体的转动惯量及计算111

5.3.2平行轴定理112

5.4定轴转动中的功能关系114

5.4.1刚体定轴转动的动能114

5.4.2力矩的功115

5.4.3刚体定轴转动的动能定理115

5.4.4刚体的重力势能116

5.4.5刚体定轴转动的功能原理与机械能守恒定律116

习题5117

思考题5120

第6章狭义相对论基础122

6.1牛顿时空观和力学相对性原理122

6.1.1伽利略坐标变换122

6.1.2牛顿的绝对时空观123

6.1.3力学相对性原理124

6.2狭义相对论基本假设与洛伦兹变换125

6.2.1牛顿时空观的困难125

6.2.2狭义相对论的基本假设127

6.2.3洛伦兹坐标变换127

6.3狭义相对论的时空观129

6.3.1同时性的相对性130

6.3.2时间间隔的相对性130

6.3.3空间间隔的相对性132

6.3.4因果律的绝对性134

6.4洛伦兹速度变换公式135

6.5相对论动力学137

6.5.1相对论动量和质量137

6.5.2相对论动力学方程140

6.5.3相对论能量142

6.5.4相对论的动量能量关系式145

6.5.5光子146

习题6146

思考题6147

第7章机械振动149

7.1简谐振动149

7.1.1弹簧振子的运动149

7.1.2简谐振动的频率、振幅和相位151

7.1.3简谐振动的旋转矢量表示法153

7.1.4简谐振动的能量156

7.1.5阻尼振动和受迫振动158

7.2简谐振动的合成162

7.2.1同方向、同频率的两个简谐振动的合成162

7.2.2同方向、相近频率的两个简谐振动的合成拍164

7.2.3相互垂直的简谐振动的合成166

习题7168

思考题7169

第8章机械波171

8.1机械波的产生和传播171

8.1.1机械波的形成171

8.1.2周期性机械波横波与纵波172

8.1.3波长频率与波速的关系173

8.1.4球面波和平面波173

8.2平面简谐波174

8.2.1平面简谐波的波动式175

8.2.2波动方程177

8.3波的能量波的强度180

8.3.1波的能量180

8.3.2波的强度182

8.3.3声强级183

8.4惠更斯原理184

8.4.1波的衍射185

8.4.2波的反射和折射186

8.5波的叠加原理波的干涉驻波187

8.5.1波的干涉187

8.5.2驻波190

8.5.3两端固定弦中的驻波191

8.5.4半波损失192

8.6多普勒效应193

8.6.1波源静止，观察者运动193

8.6.2波源运动，观察者静止194

8.6.3波源和观察者都运动195

习题8195

思考题8197

第9章平衡态与分子热运动的统计规律199

9.1热力学平衡态200

9.1.1平衡态200

9.1.2状态参量201

9.2热力学第零定律温度201

9.2.1热平衡热力学第零定律201

9.2.2温度202

9.2.3温标202

9.2.4理想气体的状态方程205

9.3压强和温度的统计意义206

9.3.1理想气体微观模型及统计假设206

9.3.2压强公式207

9.3.3温度公式208

9.4分子热运动的速度和速率统计分布规律210

9.4.1分子的速率分布函数210

9.4.2分子的速度分布函数212

9.4.3分子的速度和速率分布律212

9.4.4分子的速率分布率实验216

9.5分子热运动能量统计分布规律217

9.5.1玻耳兹曼能量分布律217

9.5.2重力场中的气体分子218

9.5.3能量按自由度均分定理219

9.5.4理想气体的内能221

9.6涨落现象222

9.7气体内的输运过程222

9.7.1气体内三种输运过程的宏观规律223

9.7.2分子的平均自由程224

9.7.3输运过程的微观解释226

9.8相变227

9.8.1等温相变227

9.8.2相图228

9.8.3真实气体范德瓦尔斯方程229

习题9232

思考题9234

第10章热力学定律236

10.1准静态过程功内能和热量236

10.1.1准静态过程236

10.1.2准静态过程的功237

10.1.3内能238

10.1.4热量239

10.2热力学第一定律热容量239

10.2.1热力学第一定律239

10.2.2热容240

10.2.3热力学第一定律对理想气体的应用240

10.3循环过程247

10.3.1循环过程247

10.3.2几个特殊的循环过程249

10.4热力学第二定律252

10.4.1热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述253

10.4.2可逆过程和不可逆过程253

10.4.3热力学第二定律的核心内容和统计意义254

10.4.4卡诺定理255

10.5熵（Entropy）257

10.5.1克劳修斯等式与不等式257

10.5.2态函数熵258

10.5.3熵（差）的计算259

10.5.4温熵图262

10.6熵增加原理263

10.7熵和熵增加原理的统计意义264

10.7.1热力学几率264

10.7.2玻耳兹曼关系266

10.7.3热寂说267

习题10267

思考题10271

参考答案273