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1 力和运动1

1.1 质点运动学1

1.1.1 质点运动的描述2

1.1.2 质点的位矢和运动方程6

1.1.3 位移和速度8

1.1.4 加速度15

1.1.5 运动学的两类问题20

1.2 质点动力学23

1.2.1 牛顿运动定律23

1.2.2 相互作用力27

1.2.3 牛顿运动定律的应用32

1.2.4 非惯性系 惯性力36

习题140

思考题142

2 时空理论46

2.1 牛顿时空观46

2.1.1 伽利略变换和牛顿绝对时空观46

2.1.2 力学相对性原理48

2.2 狭义相对论时空观50

2.2.1 狭义相对论的基本假设50

2.2.2 狭义相对论的时空观54

2.2.3 洛伦兹坐标变换59

2.2.4 洛伦兹速度变换公式63

习题265

思考题266

3 功与能量68

3.1 功 动能定理68

3.1.1 功68

3.1.2 动能定理73

3.2 保守力做功与势能77

3.2.1 几种力的功77

3.2.2 势能82

3.3 机械能守恒定律89

3.3.1 质点系动能定理89

3.3.2 功能原理90

3.3.3 能量转换和守恒定律92

3.3.4 机械能守恒定律93

习题394

思考题395

4 动量与角动量97

4.1 动量和冲量97

4.2 动量定理98

4.2.1 质点动量定理98

4.2.2 质点系的动量定理101

4.3 动量守恒定律102

4.4 质心和质心运动定理105

4.4.1 质心105

4.4.2 质心运动定理107

4.4.3 质心坐标系109

4.5 碰撞问题110

4.5.1 碰撞过程110

4.5.2 碰撞理论110

4.6 相对论能量和动量113

4.6.1 相对论动量和质量114

4.6.2 相对论动力学方程116

4.6.3 相对论动能117

4.6.4 相对论总能量119

4.6.5 相对论的动量能量关系式119

4.7 质点的角动量 角动量守恒定律121

4.7.1 力矩的定义121

4.7.2 质点的角动量和角动量定理121

4.7.3 质点角动量守恒定律123

4.8 质点系的角动量定理与角动量守恒定律125

4.8.1 质点系的角动量定理125

4.8.2 质点系的角动量守恒定律126

习题4127

思考题4130

5 刚体力学基础131

5.1 刚体运动学131

5.1.1 刚体运动的基本形式131

5.1.2 刚体定轴转动的运动学描述133

5.2 定轴转动134

5.2.1 刚体定轴转动定理135

5.2.2 刚体转动惯量的计算140

5.2.3 定轴转动角动量守恒定律144

5.2.4 定轴转动中的功能关系147

习题5151

思考题5153

6 机械振动154

6.1 简谐振动154

6.1.1 简谐振动的判据154

6.1.2 描述简谐振动的物理量156

6.1.3 简谐振动的速度、加速度158

6.1.4 简谐振动的能量159

6.1.5 简谐振动的几何表示160

6.2 微振动近似165

6.2.1 单摆和复摆165

6.2.2 微振动近似167

6.3 阻尼振动 受迫振动169

6.3.1 阻尼振动169

6.3.2 受迫振动172

6.4 振动的叠加与分解173

6.4.1 同方向同频率振动的叠加173

6.4.2 两个同方向不同频率振动的叠加 拍175

6.4.3 相互垂直振动的叠加176

习题6178

思考题6181

7 机械波182

7.1 机械波的产生与传播182

7.1.1 机械波的产生条件182

7.1.2 机械波的传播特点183

7.1.3 波长、频率和波速185

7.1.4 波的几何描述186

7.2 简谐波186

7.2.1 一维平面简谐波的表达式186

7.2.2 行波表达式的意义188

7.3 简谐波的能量190

7.3.1 有平面简谐波传播介质中质元的能量191

7.3.2 能流和能流密度192

7.3.3 声强 声强级193

7.4 波的传播与叠加194

7.4.1 惠更斯原理194

7.4.2 波的干涉195

7.4.3 驻波197

7.4.4 简正模式199

7.4.5 半波损失200

7.5 多普勒效应202

7.5.1 波源静止，观察者运动202

7.5.2 波源运动，观察者静止202

7.5.3 波源和观察者都运动203

习题7204

思考题7207

8 平衡态208

8.1 平衡态209

8.1.1 平衡态209

8.1.2 热力学第零定律210

8.1.3 温标211

8.1.4 状态方程214

8.1.5 范德瓦耳斯方程215

8.2 热力学系统的微观模型220

8.2.1 物质的结构220

8.2.2 分子作用力模型221

8.3 速率分布函数与速度分布函数223

8.3.1 分子速率分布函数223

8.3.2 分子速度分布函数225

8.4 麦克斯韦速度分布律和速率分布律228

8.4.1 麦克斯韦速度分布律228

8.4.2 麦克斯韦速率分布律230

8.4.3 麦克斯韦速率分布律的实验验证232

8.4.4 分子自由程和碰撞频率233

8.5 玻耳兹曼能量分布235

8.5.1 玻耳兹曼能量分布235

8.5.2 重力场中的气体分子236

8.5.3 能量按自由度均分定理237

8.5.4 理想气体的内能240

习题8240

思考题8242

9 热力学基础245

9.1 热力学第一定律245

9.1.1 准静态过程245

9.1.2 功、内能和热量246

9.1.3 热力学第一定律250

9.2 热力学第一定律的应用250

9.2.1 等体过程251

9.2.2 等压过程252

9.2.3 等温过程254

9.2.4 绝热过程254

9.2.5 多方过程256

9.2.6 循环过程和热机的效率257

9.3 热力学第二定律262

9.3.1 热力学第二定律263

9.3.2 可逆过程和不可逆过程265

9.3.3 卡诺定理267

9.4 熵270

9.4.1 熵的定义270

9.4.2 熵的计算271

9.4.3 能量退化原理274

9.4.4 温熵图275

9.5 熵增加原理277

9.5.1 熵增加原理277

9.5.2 熵流和熵产生278

9.5.3 玻耳兹曼关系279

习题9283

思考题9286

参考答案290