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绪论1

第1章 质点运动学2

1.1 质点和参考系2

1.2 描述质点运动的物理量3

1.2.1 时间空间3

1.2.2 过程量和状态量4

1.2.3 位置矢量4

1.2.4 位移矢量和路程4

1.2.5 瞬时速度5

1.2.6 瞬时加速度5

1.2.7 r、v、a三个状态量的关联7

1.3 抛体运动8

1.3.1 运动叠加原理8

1.3.2 运动方程和运动轨迹9

1.4 圆周运动11

1.4.1 匀速率圆周运动11

1.4.2 变速率圆周运动11

1.4.3 圆周运动的角量描述13

1.4.4 角量和线量的转换关系13

1.5 一般平面曲线运动和自然坐标系15

1.5.1 一般平面曲线运动15

1.5.2 自然坐标系17

习题17

第2章 质点动力学19

2.1 牛顿运动定律19

2.1.1 牛顿第一定律19

2.1.2 牛顿第二定律19

2.1.3 牛顿第三定律21

2.1.4 国际单位制和量纲21

2.1.5 常见的力22

2.1.6 牛顿定律的应用24

2.2 相对运动和非惯性系力学29

2.2.1 运动描述的相对性29

2.2.2 力学相对性原理（伽利略相对性原理）32

2.2.3 直线加速运动参考系中的惯性力33

2.2.4 匀角速转动参考系中的惯性力34

习题38

专题A 大气的运动41

第3章 功和能45

3.1 功和功率45

3.1.1 功45

3.1.2 功率47

3.2 动能和动能定理47

3.3 势能49

3.3.1 保守力做功49

3.3.2 势能51

3.3.3 势能曲线52

3.3.4 势能和保守力的微分关系52

3.4 功能原理53

3.4.1 质点系的动能定理53

3.4.2 质点系的功能原理54

3.5 机械能守恒定律56

3.5.1 机械能守恒定律56

3.5.2 普遍的能量转化和守恒定律58

3.6 宇宙速度58

3.6.1 第一宇宙速度59

3.6.2 第二宇宙速度59

3.6.3 第三宇宙速度59

3.7 对称性和守恒定律60

习题61

第4章 动量63

4.1 动量和动量定理63

4.1.1 冲量63

4.1.2 动量64

4.1.3 质点的动量定理64

4.2 质点系动量定理66

4.3 动量守恒定律66

4.4 碰撞71

4.4.1 弹性碰撞71

4.4.2 完全非弹性碰撞71

4.4.3 非弹性碰撞72

4.5 火箭飞行原理75

4.6 质点的角动量77

4.6.1 质点的角动量的定义77

4.6.2 角动量定理78

4.6.3 质点角动量守恒定律79

4.6.4 开普勒第二定律79

习题81

第5章 刚体力学85

5.1 刚体的运动85

5.1.1 平动85

5.1.2 刚体的定轴转动86

5.1.3 刚体的平面运动88

5.1.4 刚体的一般运动88

5.2 刚体定轴转动88

5.2.1 力矩88

5.2.2 定轴转动定律89

5.2.3 转动惯量及计算90

5.3 力矩的功 转动动能96

5.3.1 力矩的功96

5.3.2 力矩的功率97

5.3.3 转动动能97

5.3.4 刚体转动动能定理97

5.4 质心与质心运动定律98

5.4.1 质心98

5.4.2 质心坐标98

5.4.3 质心运动定律101

5.5 刚体的功和能102

5.6 刚体的平面运动104

5.7 刚体的角动量 角动量守恒定律108

5.7.1 冲量矩108

5.7.2 刚体对轴的角动量108

5.7.3 刚体对轴的角动量定理109

5.7.4 刚体对轴的角动量守恒定律109

5.8 进动115

5.8.1 进动现象115

5.8.2 进动角速度115

5.8.3 炮弹飞行时的进动115

5.8.4 章动115

习题115

专题B 流体力学简介119

第6章 振动123

6.1 简谐振动123

6.1.1 振动的基本概念123

6.1.2 简谐振动123

6.1.3 特征量及计算127

6.1.4 旋转矢量法和复数法133

6.1.5 简谐振动的能量136

6.2 简谐振动的叠加139

6.2.1 同一直线上两个同频率简谐振动的合成139

6.2.2 同一直线上n个同频率简谐振动的合成142

6.2.3 同一直线上两个频率相近的简谐振动合成143

6.2.4 两个相互垂直的简谐振动的合成144

6.2.5 振动的分解 频谱147

6.3 阻尼振动、受迫振动和共振149

6.3.1 阻尼振动149

6.3.2 受迫振动和共振151

习题152

第7章 波动156

7.1 关于波动的基本概念156

7.1.1 波的产生和传播156

7.1.2 横波与纵波157

7.1.3 波面和波线158

7.1.4 波速、波长以及波的周期和频率158

7.1.5 波动的特征160

7.2 简谐波160

7.2.1 平面简谐波和波函数160

7.2.2 波函数的物理意义161

7.3 波动方程和波的能量164

7.3.1 一维波函数的二阶微分形式165

7.3.2 一维波动方程的动力学推导165

7.3.3 波的能量166

7.3.4 能流和能流密度168

7.3.5 波的吸收169

7.3.6 声波 超声波 次声波170

7.4 惠更斯原理172

7.4.1 惠更斯原理172

7.4.2 波的衍射172

7.4.3 波的反射和折射172

7.5 波的干涉173

7.5.1 波的叠加原理173

7.5.2 波的干涉现象 相干波 相干波源174

7.5.3 驻波177

7.6 多普勒效应181

7.6.1 现象181

7.6.2 机械波的多普勒效应181

7.6.3 其他波的多普勒效应183

习题184

第8章 狭义相对论188

8.1 伽利略变换与经典力学的时空观188

8.1.1 伽利略变换188

8.1.2 经典力学的时空观189

8.2 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换189

8.2.1 狭义相对论产生的历史背景189

8.2.2 狭义相对论基本原理190

8.2.3 洛伦兹变换191

8.3 狭义相对论的时空观192

8.3.1 同时的相对性192

8.3.2 时间延缓效应193

8.3.3 长度收缩效应193

8.4 相对论速度变换公式194

8.5 狭义相对论动力学196

8.5.1 质量和速度的关系196

8.5.2 相对论力学基本方程198

8.5.3 质量和能量的关系198

8.5.4 能量和动量的关系200

习题200

第9章 气体动理论202

9.1 物质的微观特征 理想气体分子模型202

9.1.1 物质的微观特征202

9.1.2 理想气体分子模型203

9.2 气体状态参量 理想气体状态方程204

9.2.1 气体系统的平衡态204

9.2.2 气体的状态参量204

9.2.3 理想气体状态方程204

9.3 理想气体的压强和温度206

9.3.1 理想气体的压强公式206

9.3.2 温度的微观解释207

9.4 能量均分定理 理想气体的内能209

9.4.1 自由度209

9.4.2 能量均分定理210

9.4.3 理想气体的内能210

9.5 麦克斯韦速率分布律211

9.5.1 速率分布函数211

9.5.2 麦克斯韦速率分布律213

9.5.3 麦克斯韦分布律下三种特征速率213

9.6 范德瓦耳斯方程214

9.6.1 分子体积引起的修正214

9.6.2 分子间引力引起的修正215

9.7 气体分子的平均自由程216

9.8 体内的迁移现象217

9.8.1 黏滞现象218

9.8.2 热传导现象218

9.8.3 扩散现象219

习题220

第10章 热力学基础222

10.1 热力学第一定律222

10.1.1 准静态过程222

10.1.2 功、热量与内能223

10.1.3 热力学第一定律224

10.1.4 热容量224

10.2 热力学第一定律在理想气体中的应用225

10.2.1 等容过程225

10.2.2 等压过程225

10.2.3 等温过程226

10.2.4 绝热过程226

10.3 循环过程 卡诺循环228

10.3.1 循环过程228

10.3.2 卡诺循环229

10.4 热力学第二定律230

10.4.1 热力学第二定律的两种表述230

10.4.2 可逆过程和不可逆过程232

10.4.3 卡诺定理232

10.5 熵 熵增加原理233

10.5.1 熵233

10.5.2 熵增加原理234

10.6 热力学第二定律的统计意义235

10.6.1 热力学第二定律的统计意义235

10.6.2 熵的微观意义236

习题237

专题C 相变热力学简介240

部分习题参考答案245