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模块1 力学2

第1章 质点运动学2

1.1 质点 参考系 运动方程2

1.1.1 质点2

1.1.2 参考系和坐标系3

1.1.3 运动方程3

1.1.4 时间和时刻3

1.2 位移 速度 加速度3

1.2.1 位矢3

1.2.2 位移4

1.2.3 速度4

1.2.4 加速度5

1.3 圆周运动7

1.3.1 切向加速度和法向加速度7

1.3.2 圆周运动的加速度9

1.3.3 圆周运动的角量描述9

1.3.4 线量和角量的关系10

1.4 相对运动 伽利略坐标变换11

1.4.1 伽利略坐标变换式11

1.4.2 速度变换12

1.4.3 加速度变换12

1.5 习题13

第2章 牛顿运动定律16

2.1 牛顿运动定律16

2.1.1 牛顿第一定律16

2.1.2 牛顿第二定律17

2.1.3 牛顿第三定律18

2.2 几种常见的力18

2.2.1 万有引力18

2.2.2 重力19

2.2.3 弹性力20

2.2.4 摩擦力20

2.3 牛顿定律应用举例21

2.4 非惯性系 惯性力24

2.5 习题25

第3章 运动的守恒定律28

3.1 动量定理28

3.1.1 质点的动量定理28

3.1.2 质点系的动量定理29

3.2 动量守恒定律31

3.3 质心运动33

3.3.1 质心33

3.3.2 质心运动定律34

3.4 保守力与非保守力 势能36

3.4.1 功36

3.4.2 保守力与非保守力38

3.4.3 势能39

3.4.4 势能曲线40

3.5 功能原理 能量守恒定律41

3.5.1 质点的动能定理41

3.5.2 质点系的动能定理42

3.5.3 质点系的功能原理43

3.5.4 机械能守恒定律43

3.5.5 能量守恒定律43

3.6 碰撞问题44

3.7 习题45

第4章 物体的弹性48

4.1 正应力与正应变48

4.1.1 正应力48

4.1.2 线应变49

4.1.3 正应力与线应变的关系49

4.1.4 弯曲52

4.2 切应力与切应变52

4.2.1 切应力52

4.2.2 切应变53

4.2.3 切应力与切应变的关系53

4.2.4 扭转54

4.3 体应力与体应变55

4.3.1 体应力55

4.3.2 体应变55

4.3.3 体应力与体应变的关系55

4.4 生物材料的黏弹性56

4.4.1 生物材料的结构特点56

4.4.2 生物材料的黏弹性56

4.5 习题58

第5章 刚体的转动59

5.1 刚体 刚体的运动59

5.1.1 刚体的平动和转动59

5.1.2 定轴转动的角量和线量60

5.2 力矩 转动惯量 定轴转动定律60

5.2.1 力矩60

5.2.2 转动定律62

5.3 角动量 角动量守恒定律65

5.3.1 质点的角动量和角动量守恒定律65

5.3.2 刚体定轴转动的角动量定理67

5.3.3 刚体定轴转动的角动量守恒定律68

5.4 刚体定轴转动的功能关系69

5.4.1 力矩的功和功率69

5.4.2 刚体的转动动能70

5.4.3 刚体绕定轴转动的动能定理70

5.5 习题72

第6章 流体的运动76

6.1 理想流体 稳定流动76

6.1.1 理想流体76

6.1.2 稳定流动76

6.1.3 连续性方程77

6.2 伯努利方程及其应用78

6.2.1 伯努利方程78

6.2.2 伯努利方程的应用80

6.3 实际流体的流动82

6.3.1 牛顿黏滞性定律83

6.3.2 层流、湍流、雷诺数84

6.4 泊肃叶定律 斯托克斯定律85

6.4.1 泊肃叶定律85

6.4.2 斯托克斯定律86

6.5 习题87

模块2 热学90

第7章 气体动力学90

7.1 热运动的描述 理想气体的状态方程90

7.1.1 气体的状态参量90

7.1.2 平衡态 准静态过程91

7.1.3 理想气体的状态方程91

7.2 分子热运动的统计规律性92

7.3 压强公式 压强的统计意义93

7.3.1 理想气体的微观模型93

7.3.2 理想气体的压强公式及统计意义93

7.4 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系95

7.5 能量均分定理 理想气体的内能96

7.5.1 分子的自由度96

7.5.2 能量按自由度均分定理97

7.5.3 理想气体的内能98

7.6 气体分子的速率分布99

7.6.1 速率分布曲线99

7.6.2 麦克斯韦气体分子速率分布律100

7.6.3 3种统计速率101

7.7 分子碰撞 平均自由程103

7.8 习题104

第8章 热力学基础107

8.1 准静态过程 功 热量 内能107

8.1.1 准静态过程107

8.1.2 功107

8.1.3 热量108

8.1.4 内能109

8.2 热力学第零定律和第一定律109

8.2.1 热力学第零定律109

8.2.2 热力学第一定律109

8.3 理想气体的等体过程和等压过程110

8.3.1 等体过程110

8.3.2 等压过程111

8.3.3 等体摩尔热容 等压摩尔热容112

8.4 理想气体的等温过程和绝热过程115

8.4.1 等温过程115

8.4.2 绝热过程116

8.4.3 绝热线和等温线117

8.5 循环过程 卡诺循环118

8.5.1 循环过程118

8.5.2 热机和制冷机119

8.5.3 卡诺循环121

8.6 热力学第二定律 卡诺定理124

8.6.1 热力学第二定律的两种表述124

8.6.2 可逆过程与不可逆过程125

8.6.3 卡诺定理125

8.7 熵熵增加原理126

8.7.1 熵126

8.7.2 熵变的计算127

8.7.3 熵增加原理128

8.7.4 熵增加原理与热力学第二定律128

8.8 热力学第二定律的统计意义128

8.8.1 玻尔兹曼关系式129

8.8.2 热力学第二定律的统计意义129

8.9 习题130

第9章 液体的表面现象134

9.1 表面张力 表面能134

9.1.1 表面张力134

9.1.2 表面张力系数135

9.1.3 表面能136

9.2 弯曲液面内外的压强差136

9.2.1 弯曲液面的附加压强136

9.2.2 液膜表面的附加压强138

9.3 润湿和毛细现象138

9.3.1 润湿现象138

9.3.2 毛细现象139

9.4 表面吸附和表面活性物质141

9.4.1 表面吸附现象的解释141

9.4.2 表面活性物质141

9.5 肺泡中的压强 气体栓塞142

9.5.1 肺泡中的压强142

9.5.2 气体栓塞143

9.6 习题144

模块3 电磁学146

第10章 真空中的静电场146

10.1 电荷 库仑定律146

10.1.1 电荷146

10.1.2 电荷的量子化146

10.1.3 电荷守恒定律147

10.1.4 库仑定律147

10.2 电场 电场强度矢量148

10.2.1 电场148

10.2.2 电场的强度149

10.2.3 电场强度叠加原理149

10.2.4 电场强度的计算151

10.3 电场强度通量 高斯定理153

10.3.1 电场线153

10.3.2 电场强度通量154

10.3.3 高斯定理155

10.3.4 高斯定理的应用157

10.4 静电场的环路定理 电势161

10.4.1 静电场力的功161

10.4.2 静电场的环路定理162

10.4.3 电势能162

10.4.4 电势 电势差163

10.4.5 电势叠加原理163

10.5 等势面166

10.6 习题167

第11章 恒定电流的磁场170

11.1 磁感应强度170

11.1.1 基本磁现象170

11.1.2 磁感应强度矢量171

11.2 电流的磁场 毕奥—萨伐尔定律172

11.2.1 毕奥—萨伐尔定律172

11.2.2 毕奥—萨伐尔定律的应用173

11.3 磁通量 磁场的高斯定理175

11.3.1 磁感应线和磁通量175

11.3.2 磁场的高斯定理176

11.4 安培环路定理176

11.4.1 安培环路定理177

11.4.2 安培环路定理的应用178

11.5 带电粒子在电场和磁场中的运动180

11.5.1 洛伦兹力180

11.5.2 带电粒子在电磁场中的运动和应用180

11.5.3 霍尔效应183

11.6 磁场对载流导线的作用184

11.6.1 磁场对载流导线的作用力——安培力184

11.6.2 载流线圈的磁矩 磁场对载流线圈的作用187

11.6.3 磁力的功189

11.7 习题190

模块4 机械振动和机械波196

第12章 机械振动196

12.1 简谐振动196

12.1.1 简谐振动的特征及其表达式196

12.1.2 振幅 周期和频率 相位197

12.2 旋转矢量表示法201

12.3 几种常见的简谐振动203

12.3.1 单摆203

12.3.2 复摆203

12.4 简谐振动的能量204

12.5 简谐振动的合成206

12.5.1 两个同方向同频率简谐振动的合成206

12.5.2 两个同方向不同频率简谐振动的合成拍207

12.5.3 两个相互垂直的同频率的简谐振动的合成208

12.6 阻尼振动 受迫振动 共振210

12.6.1 阻尼振动210

12.6.2 受迫振动212

12.6.3 共振213

12.7 习题213

第13章 机械波218

13.1 机械波的一般概念218

13.1.1 机械波产生的条件218

13.1.2 横波和纵波218

13.1.3 波面 波前 波线219

13.2 平面简谐波的波函数222

13.2.1 平面简谐波的波函数222

13.2.2 波函数的物理含义223

13.3 波的能量 能流密度226

13.3.1 波的能量226

13.3.2 能流 能流密度228

13.4 惠更斯原理 波的衍射 反射和折射229

13.4.1 惠更斯原理229

13.4.2 波的衍射230

13.4.3 波的反射和折射230

13.5 波的叠加原理 波的干涉231

13.6 驻波233

13.6.1 驻波方程233

13.6.2 半波损失235

13.7 多普勒效应236

13.8 习题239

模块5 波动光学244

第14章 光的干涉244

14.1 光源 单色性 光程 相干光244

14.1.1 光源244

14.1.2 光源单色性245

14.1.3 光程与光程差245

14.1.4 光的相干现象247

14.2 双缝干涉248

14.2.1 杨氏双缝干涉实验248

14.2.2 干涉条纹的分布249

14.3 薄膜干涉250

14.3.1 等倾干涉251

14.3.2 等厚干涉254

14.4 迈克尔孙干涉仪257

14.5 习题258

第15章 光的衍射261

15.1 惠更斯—菲涅尔原理261

15.1.1 光的衍射现象261

15.1.2 惠更斯—菲涅尔原理262

15.1.3 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射262

15.2 单缝衍射263

15.2.1 单缝夫琅禾费衍射263

15.2.2 单峰衍射的条纹空间分布263

15.3 圆孔衍射265

15.4 光栅衍射266

15.5 习题270

第16章 光的偏振273

16.1 自然光 偏振光273

16.2 偏振片 马吕斯定律274

16.2.1 偏振片274

16.2.2 马吕斯定律274

16.3 反射光和折射光的偏振规律275

16.4 双折射276

16.4.1 双折射现象277

16.4.2 光轴 主平面277

16.4.3 双折射现象的解释277

16.5 椭圆偏振光和圆偏振光279

16.6 习题279

模块6 近代物理284

第17章 量子物理284

17.1 黑体辐射 普朗克的量子假设284

17.1.1 黑体 黑体辐射284

17.1.2 黑体辐射的实验定律285

17.1.3 普朗克量子假设 普朗克黑体辐射公式286

17.2 光电效应 爱因斯坦光子理论287

17.2.1 光电效应的实验规律287

17.2.2 爱因斯坦光子理论288

17.2.3 光的波—粒二象性289

17.3 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论290

17.3.1 近代关于氢原子光谱的研究290

17.3.2 玻尔的氢原子理论及其缺陷291

17.4 德布罗意波293

17.5 不确定度关系294

17.6 波函数 薛定谔方程295

17.6.1 波函数295

17.6.2 薛定谔方程297

17.7 量子力学中的氢原子问题298

17.7.1 氢原子的薛定谔方程298

17.7.2 量子化和量子数299

17.8 激光及其医学应用300

17.8.1 激光产生原理300

17.8.2 激光器302

17.8.3 激光在医学上的应用303

17.9 习题304

第18章 原子核与放射性306

18.1 原子核的基本性质306

18.1.1 原子核的组成306

18.1.2 原子核的性质307

18.1.3 原子核的稳定性307

18.2 原子核的衰变类型308

18.2.1 α衰变308

18.2.2 β衰变309

18.2.3 γ衰变和内转换311

18.3 放射性核素的衰变规律311

18.3.1 衰变规律311

18.3.2 半衰期和平均寿命312

18.3.3 放射性活度314

18.4 辐射剂量与辐射防护314

18.4.1 辐射剂量315

18.4.2 辐射防护316

18.5 放射性核素在医学上的应用317

18.6 习题318

第19章 X射线319

19.1 X射线319

19.1.1 X射线的产生装置319

19.1.2 X射线谱320

19.1.3 X射线的特性322

19.2 X射线的衰减323

19.2.1 X射线衰减的微观机制323

19.2.2 单色X射线在介质中的衰减规律325

19.2.3 连续谱X射线在介质中的衰减规律325

19.2.4 X射线在人体组织中的衰减326

19.3 X射线在医学影像上的应用327

19.4 习题331

参考文献333