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第0章 引言1

0.1 物理学1

0.2 物理量2

0.2.1 标量和矢量3

0.2.2 物理量的基准单位3

0.3 法定计量单位 量纲4

0.3.1 法定计量单位4

0.3.2 在本书中使用法定计量单位的方法和具体要求7

0.3.3 量纲10

第1章 质点运动学13

1.1 参考系和坐标系 位矢 位移和路程14

1.1.1 参考系14

1.1.2 坐标系 尺和时钟14

1.1.3 位矢15

1.1.4 运动函数 轨道方程16

1.1.5 位移和路程17

1.2 速度 相对运动18

1.2.1 速度 速率18

1.2.2 相对运动20

1.3 变速运动 加速度22

1.4 直线运动24

1.5 抛体运动27

1.6 圆周运动29

1.6.1 变速圆周运动29

1.6.2 圆周运动的角量描述32

习题135

第2章 质点动力学的基本定律38

2.1 牛顿运动定律38

2.1.1 牛顿第一定律38

2.1.2 牛顿第二定律40

2.1.3 牛顿第三定律41

2.2 力学中常见的力 示力图42

2.2.1 万有引力 引力场42

2.2.2 重力场 重力44

2.2.3 弹性力45

2.2.4 摩擦力48

2.2.5 四种基本的自然力51

2.3 牛顿运动定律的应用示例51

2.4 非惯性系 惯性力56

习题258

第3章 力学中的守恒定律61

3.1 功 功率61

3.2 动能 质点的动能定理64

3.3 系统 系统的动能定理66

3.3.1 系统66

3.3.2 系统内力的功67

3.3.3 系统的动能定理68

3.4 保守力的功 系统的势能70

3.4.1 重力的功70

3.4.2 弹性力的功71

3.4.3 万有引力的功71

3.4.4 保守力和非保守力72

3.4.5 势能73

3.5 系统的功能原理 机械能守恒定律能量守恒定律77

3.5.1 系统的功能原理77

3.5.2 机械能守恒定律78

3.5.3 应用功、能关系求解动力学问题的方法和步骤79

3.5.4 能量守恒定律81

3.5.5 宇宙速度 黑洞82

3.6 冲量与动量 质点的动量定理84

3.7 系统的动量定理 动量守恒定律碰撞89

3.7.1 系统的动量定理89

3.7.2 系统的动量守恒定律90

3.7.3 碰撞94

3.8 质心 质心运动定理97

3.9 力矩与角动量 质点的角动量守恒定律100

3.9.1 质点的角动量100

3.9.2 力矩100

3.9.3 质点的角动量定理101

3.9.4 质点的角动量守恒定律102

3.10 系统的角动量守恒定律103

3.10.1 系统的角动量103

3.10.2 系统所受的力矩 力偶矩104

3.10.3 系统的角动量定理 系统的角动量守恒定律105

习题3106

第4章 刚体力学基础111

4.1 刚体的基本运动形式112

4.1.1 刚体的平动112

4.1.2 刚体的定轴转动114

4.2 刚体定轴转动的转动动能 转动惯量117

4.3 力矩的功 刚体定轴转动的动能定理119

4.3.1 力矩119

4.3.2 力矩所做的功120

4.3.3 刚体定轴转动的动能定理121

4.4 刚体的定轴转动定律123

4.5 刚体定轴转动的角动量定理 角动量守恒定律125

4.5.1 角动量 冲量矩 角动量定理125

4.5.2 角动量守恒定律126

习题4128

第5章 固体的弹性和流体力学简介131

5.1 固体的形变和弹性132

5.1.1 固体的形变132

5.1.2 应力与应变132

5.1.3 胡克定律 材料的弹性模量133

5.1.4 弹性体的形变势能134

5.1.5 梁的弯曲135

5.1.6 杆的扭转135

5.1.7 弹性极限和强度极限136

5.2 流体静力学简介137

5.2.1 理想流体137

5.2.2 压强是标量137

5.2.3 静止流体内各点压强的分布规律138

5.2.4 帕斯卡定律141

5.2.5 阿基米德原理142

5.3 流体的连续性方程143

5.3.1 流体的定常流动 流线、流管和总流连续性方程143

5.4 理想流体定常流动的总流伯努利方程145

5.5 实际流体定常流动的总流伯努利方程层流和紊流149

习题5151

第6章 机械振动153

6.1 简谐运动154

6.1.1 简谐运动的基本特征154

6.1.2 简谐振子是一个理想模型155

6.1.3 简谐运动表达式157

6.1.4 简谐运动的能量158

6.2 描述简谐运动的物理量160

6.2.1 周期、频率和角频率160

6.2.2 相位和初相 振幅和初相的确定162

6.3 简谐运动的旋转矢量图示法 相位差168

6.3.1 简谐运动的旋转矢量图示法168

6.3.2 相位差169

6.4 同方向简谐运动的合成 拍171

6.4.1 同方向、同频率简谐运动的合成171

6.4.2 同方向、不同频率简谐运动的合成拍的现象174

6.5 相互垂直的简谐运动的合成 李萨如图形175

6.5.1 相互垂直的同频率简谐运动的合成175

6.5.2 相互垂直的不同频率简谐运动的合成 李萨如图形176

6.6 阻尼振动177

6.7 受迫振动179

习题6183

第7章 机械波185

7.1 机械波的产生和传播186

7.1.1 机械波的产生条件186

7.1.2 横波和纵波187

7.2 描述波的一些物理量 波的几何表示189

7.2.1 波速189

7.2.2 波长、频率与波速之间的基本关系190

7.2.3 波的几何表示——波线、波面、波前191

7.3 平面简谐波的波函数192

7.3.1 平面简谐波的波函数192

7.3.2 波函数的物理意义193

7.3.3 平面波波动方程198

7.4 波的能量 能流密度198

7.4.1 波的能量198

7.4.2 能流密度200

7.5 惠更斯原理 波的衍射、反射和折射201

7.5.1 惠更斯原理201

7.5.2 波的衍射202

7.5.3 波的反射和折射203

7.6 波的干涉 驻波205

7.6.1 波的叠加原理205

7.6.2 波的干涉206

7.6.3 驻波208

7.7 声波 超声波 次声波211

7.7.1 声波211

7.7.2 超声波213

7.7.3 次声波214

7.8 多普勒效应 艏波215

7.8.1 多普勒效应215

7.8.2 艏波218

习题7219

第8章 相对论简介222

8.1 力学的相对性原理 伽利略变换223

8.1.1 力学的相对性原理223

8.1.2 伽利略变换224

8.2 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换226

8.2.1 狭义相对论的基本原理226

8.2.2 洛伦兹变换227

8.2.3 洛伦兹速度变换公式228

8.3 同时的相对性 时空的相对论效应230

8.3.1 同时的相对性230

8.3.2 长度的收缩（尺缩效应）232

8.3.3 时间延缓233

8.4 狭义相对论的动力学基础235

8.4.1 质量与速率的关系 狭义相对论的运动方程235

8.4.2 质量与能量的关系238

8.4.3 能量与动量的关系241

习题8242

第9章 热力学基础243

9.1 热力学系统及其平衡态 准静态过程244

9.1.1 热力学系统 平衡态244

9.1.2 气体的状态参量 热力学第零定律244

9.2 气体的物态方程246

9.2.1 理想气体的物态方程246

9.2.2 实际气体的物态方程249

9.3 热力学第一定律249

9.3.1 系统的内能 功与热的等效性249

9.3.2 准静态过程中的功251

9.3.3 热力学第一定律252

9.4 理想气体的热力学过程 摩尔热容254

9.4.1 等体过程 摩尔定容热容254

9.4.2 等压过程 摩尔定压热容255

9.4.3 等温过程258

9.4.4 绝热过程259

9.5 循环过程263

9.5.1 循环过程263

9.5.2 正循环 热机的效率264

9.5.3 逆循环 制冷机的制冷系数265

9.5.4 卡诺循环266

9.6 热力学第二定律269

9.6.1 可逆过程和不可逆过程269

9.6.2 热力学第二定律271

9.6.3 卡诺定理273

9.7 熵 熵增加原理273

9.7.1 克劳修斯公式273

9.7.2 熵275

9.7.3 熵增加原理 热力学第二定律的数学表达式276

习题9278

第10章 气体动理论281

10.1 气体动理论的基本概念282

10.1.1 物质结构的分子特征282

10.1.2 气体分子热运动及其统计规律性284

10.2 理想气体的压强和温度286

10.2.1 理想气体的微观模型287

10.2.2 理想气体的压强公式287

10.2.3 温度及其微观意义290

10.3 气体分子运动的速率分布律292

10.3.1 气体分子速率分布规律及其描述292

10.3.2 麦克斯韦速率分布律294

10.3.3 分子热运动的三种统计速率295

10.4 分子的平均碰撞频率和平均自由程297

10.5 能量按自由度均分定理299

10.5.1 自由度300

10.5.2 能量按自由度均分定理301

10.5.3 理想气体的内能 摩尔热容302

10.6 气体内的输运现象304

10.6.1 内摩擦现象304

10.6.2 热传导305

10.6.3 扩散306

10.7 热力学第二定律的统计意义307

10.7.1 理想气体自由膨胀不可逆性的微观解释307

10.7.2 热力学第二定律的统计意义309

10.7.3 熵的微观意义——熵和热力学概率310

习题10312

附录314

附录A 一些物理常量和天文学常量314

附录B 矢量的运算315