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目录1

第1章 质点运动学1

1.1 质点运动学基本概念1

1.1.1 参考系1

1.1.2 坐标系2

1.1.3 空间和时间3

1.1.4 质点3

1.1.5 质点的位置坐标和位置矢量4

1.1.6 运动方程与轨道5

1.2.1 质点的位移6

1.2 质点的位移和速度6

1.2.2 速度7

1.2.3 速度的分量形式8

1.3 质点的加速度11

1.3.1 加速度定义11

1.3.2 加速度的分量形式12

1.3.3 圆周运动15

1.3.4 运动学的两类问题16

1.4 运动描述的相对性19

1.4.1 运动描述的相对性19

1.4.2 伽利略变换20

2.1 牛顿运动定律25

2.1.1 牛顿运动三定律25

第2章 质点运动定律25

2.1.2 相互作用与力30

2.1.3 牛顿定律的应用36

2.2 力学相对性原理非惯性参考系41

2.2.1 惯性参考系和非惯性参考系41

2.2.2 力学相对性原理42

2.2.3 非惯性系与惯性力43

第3章 机械能和功51

3.1 动能和动能定理51

3.1.1 力的功52

3.1.2 动能定理55

3.2.1 保守力与耗散力59

3.2 保守力做功与势能59

3.2.2 势能62

3.2.3 由势能函数确定保守力场64

3.3 功能原理能量守恒定律65

3.3.1 质点系的动能定理65

3.3.2 功能原理67

3.3.3 能量转换和守恒定律68

3.3.4 机械能守恒定律69

第4章 动量和角动量75

4.1 动量定理与动量守恒定律76

4.1.1 质点的动量定理76

4.1.2 质点系的动量定理79

4.1.3 动量守恒定律80

4.2 质心与质心运动定理83

4.2.1 质心83

4.2.2 质心运动定理85

4.3 碰撞问题89

4.3.1 （完全）弹性碰撞90

4.3.2 完全非弹性碰撞90

4.4 角动量与角动量定理92

4.4.1 质点对轴线的角动量定理93

4.4.2 质点对点的角动量定理95

5.1.1 刚体的自由度101

5.1 刚体的运动及描述101

第5章 刚体力学基础101

5.1.2 刚体运动的基本形式102

5.1.3 刚体定轴转动的运动学描述103

5.2 刚体的定轴转动104

5.2.1 外力矩及对转轴的分量104

5.2.2 定轴转动刚体的角动量104

5.2.3 刚体定轴转动定律105

5.2.4 刚体定轴转动角动量定理和角动量守恒定律105

5.3 转动惯量的计算110

5.3.1 刚体的转动惯量及计算110

5.3.2 平行轴定理111

5.4.1 刚体定轴转动的动能113

5.4 定轴转动中的功能关系113

5.4.2 力矩的功114

5.4.3 刚体定轴转动的动能定理114

5.4.4 刚体的重力势能115

5.4.5 刚体定轴转动的功能原理与机械能守恒定律115

第6章 狭义相对论基础121

6.1 牛顿时空观和力学相对性原理121

6.1.1 伽利略坐标变换121

6.1.2 牛顿的绝对时空观122

6.1.3 力学相对性原理123

6.2 狭义相对论基本假设与洛伦兹变换124

6.2.1 牛顿时空观的困难124

6.2.3 洛伦兹坐标变换126

6.2.2 狭义相对论的基本假设126

6.3 狭义相对论的时空观128

6.3.1 同时的相对性129

6.3.2 时间间隔的相对性129

6.3.3 空间间隔的相对性131

6.3.4 因果律的绝对性133

6.4 洛伦兹速度变换公式134

6.5 相对论动力学136

6.5.1 相对论动量和质量136

6.5.2 相对论动力学方程139

6.5.3 相对论能量141

6.5.4 相对论的动量能量关系式144

6.5.5 光子145

7.1 简谐振动148

7.1.1 弹簧振子的运动148

第7章 机械振动148

7.1.2 简谐振动的频率、振幅和相位150

7.1.3 简谐振动的旋转矢量表示法152

7.1.4 简谐振动的能量155

7.1.5 阻尼振动和受迫振动157

7.2 简谐振动的合成161

7.2.1 同方向、同频率的两个简谐振动的合成161

7.2.2 同方向、相近频率的两个简谐振动的合成拍163

7.2.3 相互垂直的简谐振动的合成165

8.1.1 机械波的形成170

第8章 机械波170

8.1 机械波的产生和传播170

8.1.2 周期性机械波横波与纵波171

8.1.3 波长频率与波速的关系172

8.1.4 球面波和平面波172

8.2 平面简谐波173

8.2.1 平面简谐波的波动式174

8.2.2 波动方程176

8.3 波的能量波的强度179

8.3.1 波的能量179

8.3.2 波的强度181

8.3.3 声强级182

8.4 惠更斯原理183

8.4.1 波的衍射184

8.4.2 波的反射和折射185

8.5 波的叠加原理波的干涉驻波186

8.5.1 波的干涉186

8.5.2 驻波189

8.5.3 两端固定弦中的驻波190

8.5.4 半波损失191

8.6 多普勒效应192

8.6.1 波源静止，观察者运动192

8.6.2 波源运动，观察者静止193

8.6.3 波源和观察者都运动194

第9章 平衡态与分子热运动的统计规律198

9.1 热力学平衡态199

9.1.1 平衡态199

9.1.2 状态参量200

9.2 热力学第零定律温度200

9.2.1 热平衡热力学第零定律200

9.2.2 温度201

9.2.3 温标201

9.2.4 理想气体的状态方程204

9.3 压强和温度的统计意义205

9.3.1 理想气体微观模型及统计假设205

9.3.2 压强公式206

9.3.3 温度公式207

9.4 分子热运动的速度和速率统计分布规律208

9.4.1 分子的速率分布函数209

9.4.2 分子的速度分布函数211

9.4.3 分子的速度和速率分布律211

9.4.4 分子的速率分布率实验215

9.5 分子热运动能量统计分布规律216

9.5.1 玻耳兹曼能量分布律216

9.5.2 重力场中的气体分子217

9.5.3 能量按自由度均分定理218

9.5.4 理想气体的内能220

9.7 气体内的输运过程221

9.6 涨落现象221

9.7.1 气体内三种输运过程的宏观规律222

9.7.2 分子的平均自由程223

9.7.3 输运过程的微观解释225

9.8 相变226

9.8.1 等温相变226

9.8.2 相图227

9.8.3 真实气体范德瓦尔斯方程228

第10章 热力学定律234

10.1 准静态过程功内能和热量234

10.1.1 准静态过程234

10.1.2 准静态过程的功235

10.1.3 内能236

10.1.4 热量237

10.2 热力学第一定律热容量237

10.2.1 热力学第一定律237

10.2.2 热容238

10.2.3 热力学第一定律对理想气体的应用238

10.3 循环过程245

10.3.1 循环过程245

10.3.2 几个特殊的循环过程247

10.4 热力学第二定律250

10.4.1 热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述251

10.4.2 可逆过程和不可逆过程251

10.4.3 热力学第二定律的核心内容和统计意义252

10.4.4 卡诺定理253

10.5 熵（Entropy）254

10.5.1 克劳修斯等式与不等式255

10.5.2 态函数熵256

10.5.3 熵（差）的计算257

10.5.4 温熵图260

10.6 熵增加原理261

10.7 熵和熵增加原理的统计意义262

10.7.1 热力学几率262

10.7.2 玻耳兹曼关系264

10.7.3 热寂说265

参考答案270