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第1章 质点运动学1

1.1质点运动的描述1

1.1.1参考系 质点1

1.1.2位矢 运动方程2

1.1.3速度3

1.1.4加速度5

1.2圆周运动8

1.2.1圆周运动的角量表示8

1.2.2匀速圆周运动9

1.2.3变速圆周运动10

1.3相对运动13

本章提要14

习题116

第2章 运动定律和动量 能量守恒定律18

2.1牛顿运动定律18

2.1.1牛顿三定律18

2.1.2力学相对性原理20

2.1.3力学中几种常见的力20

2.2牛顿运动定律的适用范围及定律应用举例22

2.2.1惯性参考系与非惯性参考系22

2.2.2牛顿运动定律的适用范围22

2.2.3惯性力23

2.2.4牛顿定律的应用举例23

2.3动量定理和动量守恒定律27

2.3.1冲量 质点的动量定理27

2.3.2质点系的动量定理28

2.3.3动量守恒定律29

2.4功 动能定理32

2.4.1功 变力的功32

2.4.2动能 动能定理34

2.5势能 机械能守恒定律35

2.5.1保守力的功 势能35

2.5.2质点系的动能定理及质点系功能原理38

2.5.3机械能守恒定律39

本章提要42

习题244

第3章 刚体的转动48

3.1刚体的定轴转动48

3.1.1刚体的平动和转动 定轴转动48

3.1.2力矩49

3.1.3转动定律51

3.1.4转动惯量52

3.2角动量定理及其守恒定律58

3.2.1质点的角动量定理及其守恒定律58

3.2.2刚体定轴转动的角动量定理及其守恒定律59

3.3力矩做功 刚体绕定轴转动的动能定理62

3.3.1力矩做功62

3.3.2转动动能 绕定轴转动的动能定理63

本章提要65

习题367

第4章 狭义相对论71

4.1力学相对性原理 伽利略变换71

4.1.1力学相对性原理71

4.1.2绝对时空观72

4.1.3伽利略变换72

4.2以太风测量实验74

4.2.1以太之谜74

4.2.2迈克耳孙-莫雷实验76

4.3狭义相对论基本原理 相对时空观79

4.3.1狭义相对论的两条基本原理79

4.3.2相对时空观79

4.4洛伦兹变换86

4.4.1洛伦兹坐标变换86

4.4.2洛伦兹速度变换90

4.5相对论质点动力学93

4.5.1质量 动量 动力学方程94

4.5.2相对论动能96

4.5.3相对论质能关系97

4.5.4相对论能量动量关系99

本章提要100

习题4101

选读材料 暗物质 暗能量103

第5章 机械振动111

5.1简谐振动111

5.1.1简谐振动的描述111

5.1.2简谐振动的特征量113

5.1.3简谐振动的旋转矢量表示法115

5.1.4简谐振动的能量117

5.2简谐振动的合成118

5.2.1同方向同频率简谐振动的合成119

5.2.2同方向不同频率简谐振动的合成120

5.3阻尼振动 受迫振动 共振122

5.3.1阻尼振动122

5.3.2受迫振动123

5.3.3共振124

本章提要125

习题5126

第6章 机械波129

6.1机械波的概念129

6.1.1机械波及其分类129

6.1.2描述波动的物理量130

6.1.3平面简谐波的波函数132

6.2波的能量与传播135

6.2.1波的能量136

6.2.2平均能流及平均能流密度137

6.2.3波的吸收137

6.3惠更斯原理和波的叠加原理138

6.3.1惠更斯原理138

6.3.2波的叠加原理139

6.3.3波的干涉140

6.4驻波142

6.4.1驻波方程143

6.4.2半波损失144

6.5多普勒效应146

6.5.1波源静止，观察者运动146

6.5.2观察者静止，波源运动147

6.5.3波源和观察者同时运动148

本章提要149

习题6150

选读材料 冲击波152

第7章 波动光学154

7.1光源及光的相干性155

7.1.1光源155

7.1.2光波的叠加与光的相干性155

7.1.3光程及光程差157

7.1.4透镜对光程的影响158

7.2分波面法干涉159

7.2.1杨氏双缝干涉159

7.2.2菲涅耳双面镜162

7.2.3洛埃镜 半波损失162

7.2.4光的空间相干性163

7.3分振幅法干涉163

7.3.1平行平面薄膜干涉163

7.3.2劈尖干涉165

7.3.3牛顿环167

7.3.4增透膜与增反膜169

7.4光学干涉仪器 时间相干性169

7.4.1迈克耳孙干涉仪170

7.4.2马赫-曾德尔干涉仪171

7.4.3时间的相干性171

7.5光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理172

7.5.1光的衍射现象172

7.5.2衍射的分类172

7.5.3惠更斯-菲涅耳原理173

7.6单缝夫琅禾费衍射174

7.6.1半波带分析法174

7.6.2衍射条纹的特点176

7.7圆孔夫琅禾费衍射及光学仪器的分辨率178

7.7.1圆孔衍射178

7.7.2光学仪器的分辨率178

7.8衍射光栅180

7.8.1光栅及光栅衍射180

7.8.2光栅衍射规律180

7.8.3光栅光谱183

7.8.4光谱仪184

7.9 X射线的衍射185

7.10光的偏振性 马吕斯定律187

7.10.1自然光与偏振光187

7.10.2光的起偏与检偏189

7.10.3马吕斯定律190

7.11反射光和折射光的偏振 布儒斯特定律191

7.11.1反射光和折射光的偏振191

7.11.2布儒斯特定律192

7.12光的双折射194

7.12.1光的双折射o光和e光194

7.12.2光轴与主平面194

7.13旋光现象196

本章提要197

习题7201

选读材料 光的偏振特性在量子保密通信中的应用204

第8章 气体动力学理论207

8.1经典统计的概念208

8.1.1宏观态与微观态208

8.1.2统计的规律性和涨落现象209

8.1.3统计规律的定量分析209

8.1.4等概率假设210

8.2分子平均平动动能统计分布规律211

8.2.1理想气体压强公式的导出211

8.2.2温度的统计意义213

8.3能量均分定理 理想气体的内能215

8.3.1自由度215

8.3.2能量均分定理215

8.3.3理想气体的内能216

8.4麦克斯韦分子速率分布定律217

8.4.1气体分子的速率分布函数217

8.4.2麦克斯韦速率分布规律219

8.4.3分子速率的三个统计值220

8.4.4麦克斯韦分布曲线的性质221

8.5麦克斯韦-玻尔兹曼分布律221

8.5.1麦克斯韦速度分布律221

8.5.2玻尔兹曼分布律222

8.6分子平均碰撞次数和平均自由程224

8.6.1平均碰撞次数Z225

8.6.2平均自由程λ226

8.7气体内的迁移现象227

8.7.1扩散现象227

8.7.2热传导228

8.7.3黏滞现象228

本章提要229

习题8231

第9章 热力学基础235

9.1内能 功和热量 准静态过程235

9.1.1内能 功和热量235

9.1.2准静态过程235

9.1.3准静态过程的功与热量236

9.2热力学第一定律及应用238

9.2.1热力学第一定律238

9.2.2热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用238

9.3气体的摩尔热容量241

9.3.1热容量与摩尔热容量241

9.3.2理想气体的摩尔热容量242

9.3.3绝热过程244

9.4循环过程 卡诺循环247

9.4.1热机 热机的效率248

9.4.2制冷系数249

9.4.3卡诺循环251

9.5热力学第二定律254

9.5.1开尔文表述254

9.5.2克劳修斯表述255

9.5.3自然过程的方向性256

9.5.4可逆过程与不可逆过程257

9.6热力学第二定律的统计意义 玻尔兹曼熵258

9.6.1热力学第二定律的微观意义258

9.6.2热力学概率与玻尔兹曼熵258

9.7卡诺定理 克劳修斯熵261

9.7.1卡诺定理261

9.7.2克劳修斯等式与不等式262

9.7.3克劳修斯熵 热力学第二定律数学式263

9.8热力学第二定律的推广 熵概念的应用269

9.8.1热力学第二定律的推广269

9.8.2自然界演化的真正原动力是什么？270

9.8.3生存系的代谢能力271

9.8.4熵与信息272

本章提要277

习题9279

选读材料 耗散结构与非平衡态热力学283