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第一篇 力学3

1 质点的运动规律3

1.1 理想模型——质点、刚体3

1.2 质点的运动及其描述4

1.2.1 参照系和坐标系4

1.2.2 位置矢量和运动方程5

1.2.3 速度6

1.2.4 加速度8

1.3 匀变速运动11

1.3.1 匀变速直线运动12

1.3.2 抛体运动13

1.4 圆周运动15

1.4.1 切向加速度和法向加速度16

1.4.2 圆周运动的角量和线量关系18

1.5 相对运动22

1.6 牛顿运动定律24

1.6.1 牛顿三大定律24

1.6.2 物理量的单位和量纲27

1.6.3 几种常见力28

1.6.4 牛顿定律的应用30

1.7 惯性参照系和非惯性参照系38

1.7.1 惯性参照系38

1.7.2 加速平动参照系中的惯性力39

1.7.3 匀速转动参照系中的惯性离心力39

思考题43

习题44

2 守恒定律48

2.1 能量守恒48

2.1.1 功48

2.1.2 势能52

2.1.3 势能曲线55

2.1.4 机械能守恒定律58

2.2 动量守恒66

2.2.1 动量守恒定律66

2.2.2 冲量和动量定理72

2.2.3 质心和质心运动定律75

2.3 碰撞77

2.4 角动量守恒84

2.4.1 质点的角动量84

2.4.2 质点的角动量定理86

2.4.3 质点的角动量守恒定律87

2.5 伯努利方程90

思考题93

习题94

3 刚体的转动99

3.1 刚体的运动99

3.2 刚体的转动定律102

3.2.1 转动定律102

3.2.2 转动惯量的计算104

3.2.3 转动惯量的平行轴定理107

3.3 刚体转动中的功能关系109

3.4 刚体的角动量和角动量守恒定律115

3.5 转动定律与质心运动定律在刚体平面运动中的应用121

3.6 进动124

思考题126

习题127

4 振动131

4.1 谐振动131

4.1.1 谐振动的动力学方程和运动学方程131

4.1.2 描述谐振动的三个物理量——周期、振幅、初相135

4.1.3 谐振动的旋转矢量表示法137

4.1.4 谐振动的能量141

4.2 谐振动的合成147

4.2.1 两个同方向、同频率的谐振动的合成147

4.2.2 两个同方向、不同频率的谐振动的合成 拍149

4.2.3 两个互相垂直的、同频率谐振动的合成151

4.2.4 两个互相垂直的、不同频率谐振动的合成154

4.3 阻尼振动155

4.4 受迫振动共振157

思考题159

习题160

5 波动164

5.1 弹性体的变形规律164

5.2 波的基本概念166

5.2.1 波是振动状态的传播166

5.2.2 横波和纵波166

5.2.3 平面波与球面波168

5.2.4 波长、频率、波速之间的基本关系式169

5.3 平面简谐波171

5.3.1 平面行波171

5.3.2 平面简谐波172

5.4 机械波的能量178

5.4.1 机械波的能量和能量密度178

5.4.2 能流和能流密度180

5.4.3 波的吸收182

5.5 惠更斯原理183

5.5.1 波的衍射184

5.5.2 波的散射185

5.5.3 波的反射和折射185

5.6 波的干涉187

5.7 驻波191

5.8 多普勒效应197

思考题201

习题202

第二篇 热学207

6 气体动理论207

6.1 分子热运动与统计规律性207

6.2 平衡态 理想气体状态方程209

6.2.1 热力学系统209

6.2.2 平衡态210

6.2.3 状态参量210

6.2.4 理想气体状态方程211

6.3 压强和温度的微观解释213

6.3.1 理想气体的压强公式213

6.3.2 温度的微观解释216

6.4 能量均分定理 理想气体的内能217

6.4.1 自由度218

6.4.2 能量均分定理219

6.4.3 理想气体的内能220

6.5 麦克斯韦速率分布律222

6.5.1 麦克斯韦速率分布律222

6.5.2 三种统计速率224

6.5.3 麦克斯韦速率分布的实验验证225

6.6 玻耳兹曼分布律227

6.6.1 重力场中粒子按高度的分布228

6.6.2 玻耳兹曼分布律229

6.7 分子的平均碰撞次数和平均自由程230

6.8 真实气体的范德瓦尔斯方程232

6.9 输运过程234

6.9.1 粘滞现象235

6.9.2 热传导现象236

6.9.3 扩散现象238

思考题239

习题240

阅读材料 真空技术243

7 热力学基础248

7.1 准静态过程248

7.2 热力学第一定律249

7.2.1 热力学第一定律249

7.2.2 准静态过程中功的计算250

7.2.3 热量和摩尔热容251

7.3 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用254

7.3.1 等体过程255

7.3.2 等压过程255

7.3.3 等温过程256

7.4 绝热过程 多方过程257

7.4.1 准静态绝热过程258

7.4.2 非静态绝热过程262

7.4.3 多方过程263

7.5 循环过程 卡诺循环265

7.5.1 循环过程265

7.5.2 热机和热机效率266

7.5.3 致冷机和致冷系数267

7.5.4 卡诺循环269

7.6 热力学第二定律272

7.6.1 热力学第二定律的两种表述272

7.6.2 两种表述的等效性273

7.7 可逆过程和不可逆过程 卡诺定理274

7.7.1 可逆过程和不可逆过程274

7.7.2 卡诺定理275

7.8 熵和熵增加原理277

7.8.1 熵277

7.8.2 熵的计算 温熵图279

7.8.3 熵增加原理280

7.9 热力学第二定律的统计意义283

思考题285

习题287

阅读材料 熵概念的扩展291

参考答案295

常用数值表303