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绪论1

第一篇 力学7

第1章 质点运动学7

1.1质点 参考系 坐标系7

1.1.1质点7

1.1.2参考系和坐标系8

1.1.3空间和时间8

1.2质点运动的描述10

1.2.1位置矢量10

1.2.2运动方程11

1.2.3位移与路程11

1.2.4速度12

1.2.5加速度13

1.2.6自然坐标系中的速度和加速度16

1.3圆周运动18

1.3.1圆周运动的角量描述18

1.3.2线量和角量之间的关系19

1.4相对运动20

思考题23

习题24

第2章 质点动力学26

2.1牛顿运动定律26

2.1.1牛顿第一定律26

2.1.2牛顿第二定律27

2.1.3牛顿第三定律28

2.1.4牛顿运动定律的应用28

2.1.5力的分类31

2.2惯性系与非惯性系力学33

2.2.1惯性系与非惯性系33

2.2.2惯性力34

2.2.3科里奥利力35

2.2.4地球上的科里奥利力学现象36

2.3冲量 动量守恒定律37

2.3.1冲量 质点动量定理37

2.3.2质点系动量定理38

2.3.3动量守恒定律40

2.4动能定理42

2.4.1功的定义及其计算42

2.4.2质点的动能定理44

2.5保守力 势能46

2.5.1保守力的功46

2.5.2势能47

2.5.3势能曲线49

2.6功能原理 机械能守恒定律49

2.6.1质点系的动能定理50

2.6.2功能原理51

2.6.3机械能守恒定律51

2.7碰撞53

思考题54

习题55

第3章 刚体的定轴转动57

3.1刚体运动的描述57

3.1.1刚体的平动和转动57

3.1.2刚体的定轴转动58

3.2刚体定轴转动定律转动惯量60

3.2.1力矩60

3.2.2转动定律61

3.2.3转动惯量62

3.2.4转动定律的应用65

3.3刚体定轴转动的功和能67

3.3.1力矩的功67

3.3.2刚体定轴转动的动能67

3.3.3刚体定轴转动的动能定理68

3.3.4刚体的重力势能68

3.4刚体定轴转动的角动量70

3.4.1质点的角动量70

3.4.2刚体对定轴的角动量71

3.4.3刚体定轴转动的角动量定理71

3.4.4角动量守恒定律72

思考题75

习题75

第4章 相对论基础79

4.1力学相对性原理和伽利略坐标变换79

4.1.1力学相对性原理79

4.1.2伽利略坐标变换式 经典力学的时空观80

4.2狭义相对论基本原理 洛伦兹坐标变换式82

4.2.1狭义相对论基本原理82

4.2.2洛伦兹坐标变换式83

4.2.3洛伦兹坐标变换式的推导85

4.3相对论速度变换86

4.4狭义相对论的时空观87

4.4.1同时的相对性87

4.4.2长度的收缩88

4.4.3时间的延长89

4.5狭义相对论动力学91

4.5.1相对论的质速关系91

4.5.2相对论力学的基本方程93

4.5.3质量和能量的关系93

4.5.4动量和能量的关系94

4.6广义相对论简介95

思考题97

习题97

阅读材料A混沌与混沌控制99

第二篇 机械振动与机械波107

第5章 机械振动107

5.1简谐振动的动力学特征107

5.1.1弹簧振子107

5.1.2单摆108

5.2简谐振动的运动学110

5.2.1简谐振动的运动学方程110

5.2.2描述简谐振动的重要物理参量110

5.2.3简谐振动的旋转矢量表示法113

5.3简谐振动的能量转换115

5.4简谐振动的合成117

5.4.1同方向同频率的两简谐振动的合成117

5.4.2同方向不同频率的两简谐振动的合成118

5.4.3两个互相垂直的同频率简谐振动的合成120

5.4.4两个互相垂直的不同频率简谐振动的合成122

5.5振动的分解123

5.6阻尼振动 受迫振动 共振124

5.6.1阻尼振动124

5.6.2受迫振动126

5.6.3共振127

5.7非线性振动简介127

思考题129

习题130

第6章 机械波132

6.1机械波的产生和传播132

6.1.1机械波产生的条件132

6.1.2横波和纵波132

6.1.3波线和波面133

6.1.4描述波动的物理量134

6.2平面简谐波135

6.2.1平面简谐波的波函数135

6.2.2波动中质元振动的速度和加速度137

6.2.3波函数的物理意义137

6.2.4平面简谐波的微分方程139

6.3波的能量141

6.3.1波的能量和能量密度141

6.3.2波的能流与能流密度142

6.3.3波的吸收144

6.4惠更斯原理 波的衍射、反射和折射144

6.4.1惠更斯原理144

6.4.2波的衍射145

6.4.3波的反射与折射146

6.5波的干涉146

6.5.1波的叠加原理146

6.5.2波的干涉原理147

6.6驻波150

6.6.1驻波的波动方程150

6.6.2驻波的特点151

6.6.3半波损失152

6.7多普勒效应和冲击波153

6.7.1多普勒效应153

6.7.2冲击波155

思考题155

习题156

阅读材料B超声波及其应用160

第三篇 热学167

第7章 气体动理论167

7.1平衡态 理想气体状态方程167

7.1.1气体的宏观状态参量167

7.1.2平衡态168

7.1.3理想气体状态方程168

7.2物质的微观结构 统计规律性169

7.2.1分子线度和分子间的相互作用力169

7.2.2分子热运动的无序性与统计规律性170

7.3理想气体的压强公式171

7.4温度的微观本质173

7.5能量均分定理 理想气体的内能174

7.5.1自由度174

7.5.2能量均分定理175

7.5.3理想气体的内能175

7.6麦克斯韦气体分子速率分布176

7.6.1测定气体分子速率分布的实验177

7.6.2麦克斯韦气体分子速率分布律178

7.6.3三种统计速率178

7.7玻耳兹曼分布律180

7.7.1玻耳兹曼分布律的推导180

7.7.2重力场中分子数密度按高度的分布181

7.7.3重力场中的等温气压公式181

7.8分子的平均碰撞频率和平均自由程182

7.9气体内的输运过程183

7.9.1黏性现象（内摩擦现象）183

7.9.2热传导现象184

7.9.3扩散现象184

7.10实际气体的范德华方程185

思考题186

习题187

第8章 热力学基础189

8.1热力学第一定律189

8.1.1准静态过程189

8.1.2内能 功 热量190

8.1.3热力学第一定律192

8.2热力学第一定律在等值过程中的应用193

8.2.1热容193

8.2.2等容过程 摩尔定容热容194

8.2.3等压过程 摩尔定压热容194

8.2.4等温过程196

8.3绝热过程 多方过程197

8.3.1绝热过程197

8.3.2多方过程199

8.4循环过程 卡诺循环203

8.4.1循环过程203

8.4.2卡诺循环205

8.5自然过程的不可逆性及其等价性210

8.5.1自然过程的方向性 可逆过程与不可逆过程210

8.5.2自然过程不可逆的等价性211

8.6热力学第二定律及其统计意义212

8.6.1热力学第二定律212

8.6.2热力学第二定律的统计意义213

8.6.3玻耳兹曼熵公式与熵增原理215

8.7克劳修斯熵217

8.7.1卡诺定理217

8.7.2克劳修斯不等式217

8.7.3克劳修斯熵的推导218

8.7.4熵的应用219

思考题221

习题222

阅读材料C耗散结构理论简介226