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第1章 质点运动学1

1.1 质点运动的描述1

1.1.1 质点1

1.1.2 参考系和坐标系2

1.1.3 空间和时间2

1.2 描述质点运动的基本物理量3

1.2.1 位置矢量位移3

1.2.2 运动方程5

1.2.3 速度加速度5

1.2.4 运动的叠加性11

1.2.5 相对运动13

1.3 圆周运动及其描述15

1.3.1 圆周运动平面极坐标15

1.3.2 切向加速度和法向加速度16

1.3.3 圆周运动的角量描述18

1.3.4 线量和角量的关系19

本章提要21

阅读材料22

习题26

第2章 质点动力学31

2.1 牛顿运动定律及其应用31

2.1.1 牛顿运动定律32

2.1.2 力学中的几种常见力33

2.1.3 物理量的单位和量纲37

2.1.4 牛顿定律的应用举例38

2.1.5 非惯性系惯性力43

2.2 动量定理与动量守恒定律46

2.2.1 质心质心运动定律46

2.2.2 冲量质点和质点系动量定理50

2.2.3 动量守恒定律53

2.3 动能定理56

2.3.1 功动能能量56

2.3.2 动能定理59

2.3.3 碰撞61

2.4 保守力与非保守力势能63

2.4.1 重力、弹性力和万有引力做功的特点63

2.4.2 保守力保守力的数学表示成对力的功64

2.4.3 势能及势能曲线66

2.5 功能原理机械能守恒定律69

2.5.1 质点系的动能定理与功能原理69

2.5.2 机械能的转化和守恒定律70

2.5.3 能量守恒定律71

2.6 质点、质点系的角动量定理与角动量守恒定律75

2.6.1 质点、质点系的角动量定理75

2.6.2 角动量守恒定律78

本章提要79

阅读材料83

习题84

第3章 刚体和流体89

3.1 刚体的运动及描述89

3.1.1 描述刚体定轴转动的物理量及运动学方法90

3.1.2 匀变速转动公式91

3.2 刚体定轴转动的转动定律93

3.2.1 力矩转动定律93

3.2.2 转动惯量平行轴定理95

3.3 刚体定轴转动的动能定理99

3.3.1 力矩的功力矩的功率99

3.3.2 转动动能100

3.3.3 刚体定轴转动的动能定理100

3.3.4 刚体的重力势能101

3.4 刚体定轴转动的角动量定理103

3.4.1 刚体的角动量103

3.4.2 定轴转动的角动量定理及角动量守恒定律103

3.5 理想流体伯努利方程107

3.5.1 理想流体稳定流动108

3.5.2 理想流体的连续性方程109

3.5.3 伯努利方程110

3.5.4 伯努利方程的应用113

3.6 实际流体的流动及流动规律116

3.6.1 黏性流体的流动状态117

3.6.2 牛顿黏滞定律、雷诺数118

3.6.3 黏滞性流体的伯努利方程119

3.6.4 泊肃叶定律120

3.6.5 斯托克斯定律123

3.7 血液在循环系统中的流动124

3.7.1 血液循环中血流速度的分布124

3.7.2 血液循环中血压的分布125

本章提要126

阅读材料129

习题131

第4章 气体动理论137

4.1 描述气体的宏观量与微观量137

4.1.1 分子的热运动137

4.1.2 状态参量平衡态准静态过程138

4.1.3 统计规律及涨落现象140

4.1.4 统计涨落现象的描述140

4.2 理想气体的压强和温度的统计解释142

4.2.1 理想气体状态方程142

4.2.2 理想气体的压强公式144

4.2.3 温度的统计解释147

4.3 能均分定理理想气体的内能148

4.3.1 分子的自由度148

4.3.2 自由度和分子平均能量的关系149

4.3.3 理想气体的内能150

4.4 气体分子的碰撞规律151

4.4.1 分子间的相互作用152

4.4.2 分子的平均碰撞频率及平均自由程152

4.4.3 范德瓦耳斯方程154

4.4.4 气体的输运现象157

4.5 麦克斯韦速率分布函数159

4.5.1 麦克斯韦气体速率分布函数160

4.5.2 气体分子速率的测定164

4.5.3 麦克斯韦-玻尔兹曼能量分布律164

4.6 液体的边界现象166

4.6.1 液体的表面张力166

4.6.2 弯曲液面的附加压强169

4.6.3 气体栓塞171

4.7 液体附着层的边界现象172

4.7.1 浸润与不浸润现象172

4.7.2 毛细现象174

本章提要175

阅读材料177

习题180

第5章 热力学基础183

5.1 热力学第零定律183

5.2 热力学第一定律184

5.2.1 热力学过程184

5.2.2 功185

5.2.3 热量内能186

5.2.4 热力学第一定律187

5.3 热力学第一定律对理想气体的应用187

5.3.1 热容量摩尔定体热容摩尔定压热容187

5.3.2 理想气体的等体过程191

5.3.3 理想气体的等压过程192

5.4 理想气体的等温过程、绝热过程、多方过程193

5.4.1 理想气体的等温过程、绝热过程193

5.4.2 理想气体的多方过程196

5.4.3 绝热过程和多方过程的功196

5.4.4 绝热线和等温线196

5.5 循环过程卡诺循环202

5.5.1 循环过程202

5.5.2 热机和致冷机203

5.5.3 卡诺循环204

5.6 热力学第二定律卡诺定理208

5.6.1 热力学第二定律的两种表述208

5.6.2 两种表述的等价性209

5.6.3 可逆过程和不可逆过程210

5.6.4 卡诺定理及其证明211

5.7 熵熵增加原理213

5.7.1 熵的一般意义213

5.7.2 玻尔兹曼熵公式215

5.7.3 熵变的计算及熵增加原理217

5.7.4 热力学第二定律的统计意义219

5.8 信息熵自组织现象与耗散结构简介221

5.8.1 信息熵221

5.8.2 自组织现象222

5.8.3 耗散结构223

本章提要225

阅读材料227

习题229

第6章 静电场232

6.1 电荷和库仑定律232

6.1.1 电荷的量子化232

6.1.2 电荷守恒定律233

6.1.3 库仑定律234

6.2 静电场电场强度235

6.2.1 电场235

6.2.2 电场强度236

6.2.3 点电荷的电场强度237

6.2.4 电场强度叠加原理237

6.2.5 电场强度的计算239

6.3 静电场的高斯定理及其应用242

6.3.1 电力线电场强度通量242

6.3.2 静电场的高斯定理244

6.3.3 高斯定理的应用246

6.4 静电场的环路定理电势能250

6.4.1 静电场力做功250

6.4.2 静电场的环路定理251

6.4.3 电势能251

6.5 电场强度和电势的关系252

6.5.1 电势252

6.5.2 点电荷的电势253

6.5.3 电势的叠加原理253

6.5.4 等势面256

6.5.5 电场强度与电势梯度的关系257

6.6 静电场中的导体与电介质260

6.6.1 导体的静电平衡静电平衡条件260

6.6.2 静电平衡时导体上的电荷分布261

6.6.3 静电屏蔽及尖端放电的应用264

6.6.4 电介质电介质对电场的影响266

6.6.5 电介质的极化267

6.6.6 电极化强度268

6.6.7 电极化强度与极化电荷的关系268

6.7 电位移矢量有电介质时的高斯定理270

6.7.1 电位移矢量有电介质时的高斯定理270

6.7.2 D、E、P三矢量的关系271

6.8 导体的电容272

6.8.1 孤立导体的电容272

6.8.2 电容器273

6.8.3 电容器的并联与串联274

6.8.4 电容器的充放电275

6.9 静电场的能量277

本章提要279

阅读材料281

习题286

第7章 稳恒磁场291

7.1 恒定电流电动势291

7.1.1 电流电流密度292

7.1.2 电源的电动势293

7.1.3 电流的连续性方程恒定电流294

7.1.4 欧姆定律295

7.2 磁场和磁感应强度296

7.2.1 磁场的概念296

7.2.2 磁感应强度297

7.2.3 磁力线和磁通量298

7.3 毕奥-萨伐尔定律及应用300

7.3.1 毕奥-萨伐尔定律300

7.3.2 毕奥-萨伐尔定律的应用301

7.3.3 运动电荷的磁场305

7.4 稳恒磁场的高斯定理安培环路定理及其应用305

7.4.1 高斯定理305

7.4.2 安培环路定理306

7.4.3 安培环路定理的应用309

7.5 磁场对运动电荷及载流导线的作用313

7.5.1 带电粒子在磁场中所受的力——洛伦兹力313

7.5.2 带电粒子在电磁场中的运动和应用314

7.5.3 载流导线在磁场中所受的力——安培力319

7.5.4 磁场作用于载流线圈的磁力矩323

7.5.5 磁力的功325

7.6 磁介质327

7.6.1 磁介质327

7.6.2 分子电流和分子磁矩磁化强度328

7.6.3 磁介质中的安培环路定理330

7.6.4 顺磁质抗磁质铁磁质333

本章摘要336

阅读材料339

习题342

第8章 电磁感应与电磁场理论347

8.1 电磁感应及其基本定律347

8.1.1 电磁感应定律、楞次定律347

8.1.2 动生电动势349

8.1.3 感生电动势感生电场352

8.2 自感和互感现象354

8.2.1 自感应自感电动势354

8.2.2 互感应互感电动势356

8.3 磁场能量磁场的能量密度359

8.4 麦克斯韦电磁场理论362

8.4.1 位移电流362

8.4.2 麦克斯韦方程组的积分形式366

8.4.3 电磁场的物质性367

本章提要368

阅读材料369

习题374

附录378

习题参考答案382