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绪论1

力学篇10

第1章 质点运动学10

1.1 质点 物理模型 参照系 坐标系11

1.1.1 质点11

1.1.2 物理模型11

1.1.3 参照系12

1.1.4 坐标系12

1.2 位置矢量 位移 速度 加速度12

1.2.1 位置矢量12

1.2.2 位移13

1.2.3 速度14

1.2.4 加速度15

1.2.5 质点运动学的两类基本问题16

1.3 曲线运动的描述19

1.3.1 自然坐标系19

1.3.2 一般的平面曲线运动19

1.3.3 圆周运动20

1.3.4 角量与线量的关系22

1.4 相对运动23

1.4.1 基本概念24

1.4.2 同一质点在具有相对运动的两个参照系中的位矢、速度和加速度24

本章提要26

习题26

第2章 质点（系）动力学28

2.1 牛顿运动定律29

2.1.1 牛顿第一定律29

2.1.2 牛顿第二定律30

2.1.3 牛顿第三定律30

2.1.4 牛顿运动定律的适用范围31

2.1.5 牛顿运动定律的应用31

2.2 非惯性系 惯性力33

2.2.1 惯性力33

2.2.2 加速直线运动参照系中的惯性力34

2.2.3 匀角速度转动参照系中的惯性力——惯性离心力35

2.2.4 科里奥利力35

2.3 动量定理 动量守恒定律36

2.3.1 质点的动量定理36

2.3.2 质点系的动量定理38

2.3.3 动量守恒定律39

2.4 动能定理和机械能守恒定律42

2.4.1 功43

2.4.2 功率44

2.4.3 动能和动能定理45

2.4.4 质点系的动能定理46

2.4.5 保守力与势能47

2.4.6 机械能守恒定律50

2.4.7 能量守恒定律52

2.5 角动量 角动量定理 角动量守恒定律52

2.5.1 力矩 角动量53

2.5.2 质点的角动量定理53

2.5.3 质点的角动量守恒定律54

2.5.4 质点系的角动量定理54

本章提要57

习题57

阅读材料 混沌——确定论系统中的“随机行为”59

第3章 刚体力学基础65

3.1 刚体运动的描述66

3.1.1 刚体的概念66

3.1.2 刚体的平动66

3.1.3 刚体的定轴转动67

3.1.4 刚体的平面平行运动67

3.2 刚体定轴转动的转动定律68

3.2.1 刚体的定轴转动定律68

3.2.2 转动惯量69

3.2.3 刚体转动定律的应用72

3.3 刚体定轴转动的动能定理73

3.3.1 刚体的转动动能73

3.3.2 力矩的功74

3.3.3 刚体定轴转动的动能定理74

3.3.4 刚体的机械能守恒定律75

3.4 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律76

3.4.1 刚体的角动量76

3.4.2 刚体的角动量定理76

3.4.3 刚体的角动量守恒定律77

3.4.4 旋进77

3.4.5 质点和刚体力学规律对照78

本章提要81

习题82

第4章 机械振动84

4.1 简谐振动的动力学特征85

4.1.1 弹簧振子85

4.1.2 单摆86

4.2 简谐振动的描述87

4.2.1 简谐振动的运动学方程87

4.2.2 简谐振动的速度、加速度87

4.2.3 描述简谐振动的物理量88

4.2.4 简谐振动的旋转矢量表示法90

4.3 简谐振动的能量93

4.4 简谐振动的合成94

4.4.1 两个同方向、同频率的简谐振动的合成94

4.4.2 两个同方向不同频率的谐振动的合成97

4.4.3 两个相互垂直且同频率的简谐振动的合成98

4.4.4 两个相互垂直的不同频率的简谐振动的合成99

4.5 阻尼振动 受迫振动 共振100

4.5.1 阻尼振动100

4.5.2 受迫振动101

4.5.3 共振现象102

本章提要103

习题105

第5章 机械波107

5.1 机械波的形成和传播108

5.1.1 机械波的形成108

5.1.2 描述波的物理量109

5.2 平面简谐波的波动方程111

5.2.1 平面简谐波的波动方程111

5.2.2 波动方程的物理意义113

5.3 波的能量115

5.3.1 波的能量和能量密度115

5.3.2 波的能流密度（波的强度）116

5.4 惠更斯原理 波的干涉117

5.4.1 惠更斯原理117

5.4.2 波的叠加原理118

5.4.3 波的干涉119

5.5 驻波121

5.5.1 驻波方程121

5.5.2 驻波特点122

5.5.3 半波损失122

5.6 多普勒效应124

本章提要126

习题128

阅读材料 超声波及其应用131

波动光学篇136

第6章 光的干涉136

6.1 光源 光的相干性137

6.1.1 光源137

6.1.2 光的相干性138

6.2 光程与光程差140

6.2.1 光程 光程差140

6.2.2 透镜不引起附加光程差142

6.3 分波阵面干涉142

6.3.1 杨氏双缝干涉实验142

6.3.2 菲涅耳双面镜144

6.3.3 洛埃镜145

6.4 分振幅干涉145

6.4.1 等倾干涉146

6.4.2 等厚干涉149

6.5 迈克尔孙干涉仪152

本章提要153

习题154

第7章 光的衍射157

7.1 惠更斯-菲涅尔原理158

7.1.1 光的衍射及分类158

7.1.2 惠更斯-菲涅耳原理158

7.2 夫琅禾费单缝衍射159

7.3 圆孔衍射 光学仪器的分辨率162

7.3.1 圆孔衍射162

7.3.2 光学仪器的分辨率163

7.4 光栅衍射164

7.4.1 衍射光栅165

7.4.2 光栅衍射条纹的形成165

7.5 晶体的X射线衍射168

本章提要169

习题170

阅读材料 全息照相171

第8章 光的偏振175

8.1 自然光与偏振光176

8.1.1 自然光176

8.1.2 线偏振光177

8.1.3 部分偏振光177

8.2 起偏和检偏 马吕斯定律177

8.2.1 偏振片的起偏和检偏177

8.2.2 马吕斯定律178

8.3 反射光和折射光的偏振180

8.3.1 反射光的偏振180

8.3.2 布儒斯特定律180

8.4 光的双折射现象181

8.4.1 寻常光和非常光181

8.4.2 惠更斯原理对双折射的解释182

8.5 偏振光的干涉183

8.5.1 波晶片183

8.5.2 圆偏振光和椭圆偏振光的获得184

8.5.3 偏振光的干涉184

本章提要185

习题186

热学篇189

第9章 气体动理论189

9.1 平衡态、温度、理想气体状态方程190

9.1.1 平衡态190

9.1.2 热力学第零定律 温度191

9.1.3 理想气体状态方程192

9.2 理想气体的压强和温度的统计意义193

9.2.1 理想气体分子模型及性质193

9.2.2 理想气体压强的公式及其统计解释194

9.2.3 理想气体温度的微观解释195

9.2.4 气体分子的方均根速率196

9.3 能量均分定理 理想气体的内能196

9.3.1 自由度197

9.3.2 能量均分定理197

9.3.3 理想气体的内能198

9.4 麦克斯韦速率分布律199

9.4.1 气体分子的速率分布200

9.4.2 麦克斯韦速率分布律201

9.4.3 三个统计速率201

9.4.4 麦克斯韦速率分布曲线202

9.5 玻尔兹曼分布律203

9.6 分子的平均碰撞频率和平均自由程204

9.6.1 平均碰撞频率205

9.6.2 气体分子的平均自由程205

9.7 气体内的输运过程206

9.7.1 扩散206

9.7.2 热传导207

9.7.3 黏滞208

本章提要209

习题209

第10章 热力学基础212

10.1 准静态过程213

10.1.1 准静态过程213

10.1.2 内能、功和热量213

10.1.3 准静态过程中的功和热量214

10.2 热力学第一定律215

10.2.1 热力学第一定律215

10.2.2 热力学第一定律在理想气体等值变化过程中的应用216

10.2.3 绝热过程218

10.3 循环过程 卡诺循环221

10.3.1 循环过程221

10.3.2 卡诺循环223

10.4 热力学第二定律227

10.4.1 热力学第二定律227

10.4.2 自然过程的方向性228

10.4.3 可逆过程与不可逆过程229

10.4.4 热力学第二定律的微观意义229

10.5 热力学第二定律的统计意义 熵230

10.5.1 热力学概率230

10.5.2 熵 熵增加原理232

10.5.3 熵的热力学表示233

本章提要234

习题235

阅读材料 熵与信息237

附录Ⅰ240

国际单位制（SI）240

附录Ⅱ242

常用基本物理常量表242

附录Ⅲ243

物理量的名称、符号和单位（SI）一览表243

附录Ⅳ246

空气、水、地球、太阳系一些常用数据246

附录Ⅴ247

历年诺贝尔物理学奖获得者247