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绪论1

第一章 人体力学的基础知识7

第一节 牛顿运动定律7

一、位移、速度、加速度7

二、牛顿运动定律9

三、动量10

第二节 功和能11

一、功11

二、动能定理11

三、势能12

四、功能原理13

五、能量守恒定律13

第三节 刚体绕固定轴的转动14

一、刚体转动的运动学14

二、刚体转动的动力学15

三、刚体的转动定理16

四、刚体转动的角动量守恒定律17

五、旋进19

第四节 物体的弹性和形变20

一、应变和应力20

二、弹性模量21

三、弹性膜的拉普拉斯公式22

四、粘弹性23

第五节 骨力学和软组织力学概述24

一、骨组织和形变24

二、骨的粘弹性及骨的外力损伤26

三、应力作用与骨生长及创伤恢复27

四、血管和肌肉的力学性质27

习题28

第二章 流体的运动30

第一节 流体的基本模型30

一、流体运动的研究方法30

二、定常流动31

三、连续性方程31

第二节 伯努利方程32

一、伯努利方程的建立32

二、伯努利方程的应用33

第三节 粘性流体的运动37

一、牛顿粘性定律37

二、层流与湍流 雷诺数38

三、粘性流体的伯努利方程39

四、斯托克斯定律40

第四节 泊肃叶定律40

一、泊肃叶定律40

二、泊肃叶定律的推导41

第五节 血流动力学与流变学基础42

一、心脏的功与功率42

二、人体血液循环系统中的血流特点44

三、血液的粘度及其影响因素45

习题46

第三章 振动和波50

第一节 简谐运动50

一、简谐运动方程50

二、简谐运动的矢量图表示法52

三、简谐运动的能量53

第二节 阻尼振动、受迫振动和共振54

一、阻尼振动54

二、受迫振动55

三、共振56

第三节 振动的合成与分解57

一、两个同方向同频率简谐运动的合成57

二、两个同方向频率相近的简谐运动的合成58

三、相互垂直的同频率的简谐运动的合成59

四、频谱分析原理59

第四节 波动的基本规律62

一、波的产生与描述62

二、波的基本特征量63

三、平面简谐波的波动方程64

第五节 波的能量与波的衰减65

一、波的能量65

二、能流和能流密度66

三、波的衰减66

第六节 波的叠加和干涉68

一、惠更斯原理68

二、波的干涉68

三、驻波70

习题73

第四章 声波75

第一节 声波的基本性质75

一、声压75

二、声特性阻抗76

三、声强76

第二节 声强级和响度级77

一、声强级77

二、响度级79

第三节 多普勒效应79

第四节 超声波及其在医学上的应用82

一、超声波的特性82

二、超声波的产生84

三、超声波成像的基本原理84

第五节 次声波及其军事应用87

一、次声波的特性88

二、次声波的生物效应88

三、次声武器88

习题88

第五章 分子动理论91

第一节 物质的微观模型91

第二节 理想气体分子动理论92

一、理想气体的物态方程92

二、理想气体的微观模型93

三、理想气体的压强公式93

四、理想气体的能量公式95

五、理想气体的分压定理96

第三节 气体分子速率分布和能量分布96

一、麦克斯韦速率分布律96

二、分子的平均自由程和平均碰撞频率98

三、玻尔兹曼能量分布律98

第四节 输运过程99

一、热传导过程99

二、扩散过程99

三、跨膜输运过程100

第五节 液体的表面性质101

一、表面张力和表面能101

二、弯曲液面的附加压强104

三、毛细现象和气体的栓塞104

四、表面活性物质和表面吸附107

习题107

第六章 热力学基础109

第一节 热力学基本概念109

一、热力学系统109

二、准静态过程109

三、态函数110

四、功、热量和内能110

第二节 热力学第一定律111

一、热力学第一定律111

二、热力学第一定律对理想气体的应用112

三、人体的能量交换115

第三节 热力学第二定律116

一、循环过程与热机效率117

二、热力学第二定律118

三、卡诺定理119

四、热力学第二定律的统计意义119

第四节 熵与熵增加原理120

一、克劳修斯等式120

二、熵122

三、熵增加原理123

四、生命与熵124

第五节 生命系统的热力学结构124

一、耗散结构124

二、自组织现象125

习题125

第七章 静电场127

第一节 电场与电场强度127

一、电场127

二、电场强度128

三、电场的叠加原理128

第二节 高斯定理130

一、电场线和电场强度通量130

二、高斯定理131

三、高斯定理的应用132

第三节 电势133

一、静电场力作功133

二、电势与电势差134

三、电势梯度137

第四节 静电场中的电介质137

一、电介质的极化137

二、电极化强度138

三、电介质内部的电场强度139

四、介质中的高斯定理140

第五节 静电场的能量140

一、电容 电容器140

二、电容器中的能量142

三、静电场的能量142

第六节 电偶层与生物膜电位144

一、电偶层的电势144

二、能斯特方程146

三、细胞静息状态的能斯特电位147

习题148

第八章 直流电150

第一节 恒定电流的性质150

一、电流与电流密度150

二、欧姆定律的微分形式151

第二节 基尔霍夫定律152

一、电源电动势152

二、一段含源电路的欧姆定律152

三、基尔霍夫定律及其应用153

第三节 RC电路的暂态过程155

一、电容器的充电过程155

二、电容器的放电过程156

第四节 直流电的医学应用157

一、直流电对机体的作用157

二、直流电在医学中的应用157

习题158

第九章 电流的磁场160

第一节 磁场和磁感应强度160

一、磁场160

二、磁感应强度160

三、磁通量161

第二节 描述磁场的基本定理161

一、磁场的高斯定理161

二、毕奥-萨伐尔定律161

三、毕奥-萨伐尔定律的应用162

四、安培环路定理164

第三节 磁场对运动电荷的作用165

一、洛伦兹力165

二、带电粒子在磁场中的运动165

三、霍尔效应166

四、质谱仪和回旋加速器167

第四节 磁场对载流导线的作用169

一、安培定律169

二、磁场对载流平面线圈的作用170

三、磁矩171

第五节 磁介质171

一、介质中的磁场171

二、磁介质的分类172

三、超导体及其磁学特性173

第六节 磁生物效应174

一、生物磁场174

二、磁场的生物效应174

三、磁效应的医学应用175

习题175

第十章 电磁感应与电磁场177

第一节 电磁感应177

一、电磁感应基本定律177

二、电磁感应的应用178

第二节 感应电动势179

一、动生电动势179

二、感生电动势180

第三节 磁场的能量181

一、互感与自感181

二、自感线圈的能量182

三、磁场的能量183

第四节 电磁场与电磁波183

一、位移电流183

二、麦克斯韦方程组与电磁场185

三、电磁波185

习题186

第十一章 几何光学189

第一节 球面成像189

一、单球面折射189

二、共轴球面系统192

第二节 透镜193

一、薄透镜成像公式193

二、薄透镜的组合194

三、共轴光具组196

四、柱面透镜197

五、透镜的像差198

第三节 眼199

一、眼的调节 视力199

二、屈光不正及其矫正201

第四节 放大镜和显微镜203

一、放大镜203

二、显微镜成像204

三、显微镜的分辨本领205

第五节 特种显微镜与纤镜207

一、特种显微镜207

二、纤镜209

习题210

第十二章 光的波动性212

第一节 光的干涉212

一、相干光源212

二、杨氏双缝实验213

三、光程215

四、薄膜干涉217

第二节 光的衍射219

一、单缝衍射219

二、衍射光栅221

三、圆孔衍射222

第三节 光的偏振223

一、自然光和偏振光223

二、偏振光的产生和检验223

第四节 偏振光的应用227

一、偏振光的干涉227

二、旋光性229

习题229

第十三章 光的粒子性232

第一节 黑体辐射232

一、热辐射现象232

二、基尔霍夫辐射定律233

三、黑体辐射的实验规律233

四、普朗克量子假说235

第二节 光电效应236

一、光电效应实验236

二、爱因斯坦的光子假说237

三、光子的质量与动量237

第三节 光的波粒二象性238

一、康普顿效应238

二、光的波粒二象性240

第四节 生物光子学240

一、光生物技术基础240

二、激光生物效应和医学应用242

三、生物光学成像243

四、光学生物传感器244

习题245

第十四章 X射线247

第一节 X射线的产生247

一、X射线的发生装置247

二、X射线的强度和硬度248

三、X射线谱249

第二节 X射线的基本特征251

一、X射线的性质251

二、X射线衍射252

第三节 X射线的衰减规律254

一、单能窄束X射线的吸收衰减规律254

二、质量衰减系数255

三、质量衰减系数与波长及原子序数的关系255

第四节 X射线的医学应用256

一、诊断256

二、治疗257

习题258

第十五章 原子核和放射性260

第一节 原子核的基本性质260

一、原子核的组成260

二、原子核的角动量和磁矩262

三、原子核的稳定性263

第二节 放射性核素的衰变种类264

一、α衰变264

二、β衰变264

三、γ衰变和内转换266

第三节 放射性核素的衰变规律266

一、放射性衰变规律266

二、半衰期和平均寿命267

三、放射性活度268

四、放射性平衡269

第四节 射线与物质的相互作用269

一、带电粒子与物质的相互作用269

二、γ（X）射线与物质的相互作用270

三、中子与物质的相互作用271

第五节 电离辐射防护271

一、电离辐射的生物效应271

二、电离辐射剂量单位272

三、电离辐射的防护273

第六节 放射性核素在医学上的应用273

一、放射治疗273

二、示踪诊断274

三、磁共振成像276

习题276

第十六章 相对论基础278

第一节 狭义相对论的基本假设278

一、迈克尔孙-莫雷实验278

二、经典物理的绝对时空观279

三、伽利略变换279

四、爱因斯坦的狭义相对论假说280

五、洛伦兹变换280

第二节 狭义相对论时空观282

一、同时性的相对性282

二、时间延缓283

三、长度缩短285

第三节 相对论力学基础286

一、质量的相对性286

二、相对论动能287

三、相对论质能关系288

第四节 广义相对论简介289

一、惯性质量与引力质量289

二、等效原理290

三、广义相对性原理291

四、广义相对论的三个验证291

习题293

第十七章 量子力学基础295

第一节 玻尔的氢原子理论295

一、氢原子光谱的实验规律295

二、玻尔的氢原子理论假说297

第二节 实物粒子的波动性298

一、德布罗意假设299

二、物质波的统计解释299

三、不确定关系300

第三节 薛定谔方程302

一、波函数302

二、薛定谔方程303

三、一维无限深势阱中运动的粒子304

四、势垒与隧道效应305

第四节 量子力学的原子结构理论307

一、四个量子数307

二、原子的壳层结构308

三、分子结构简介309

习题310

第十八章 混沌动力学基础312

第一节 混沌运动312

一、Logistic方程313

二、从周期倍化到混沌314

三、混沌区的秩序315

第二节 混沌与奇怪吸引子316

一、相空间与吸引子317

二、混沌运动和奇怪吸引子318

第三节 分形与分维320

一、分形320

二、分维322

第四节 生物混沌322

一、生物分形322

二、生物混沌324

第五节 混沌控制及其应用325

一、混沌控制325

二、脑混沌控制326

三、心脏混沌控制326

习题328

附录1 矢量运算简介329

附录2 单位制和量纲 国际单位制333

附录3 名词索引335

参考文献348