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绪论1

第1篇 力学7

第1章 质点运动的基本规律7

1.1几个基本概念7

1.1.1质点和质点系7

1.1.2参考系和坐标系7

1.1.3时间和空间8

1.1.4国际单位制和量纲9

1.2.描述质点运动的物理量10

1.2.1位矢10

1.2.2位移10

1.2.3速度11

1.2.4加速度12

1.3描述质点运动的坐标系13

1.3.1直角坐标系13

1.3.2自然坐标系15

1.3.3质点运动学的两类基本问题17

1.4圆周运动的角量描述22

1.4.1圆周运动的角量22

1.4.2线量和角量的关系23

1.5相对运动24

1.6牛顿运动定律及其应用27

1.6.1牛顿运动定律27

1.6.2力学中常见的三种力29

1.6.3牛顿运动定律的应用31

1.6.4惯性系和非惯性系36

1.6.5牛顿运动定律的适用范围37

1.7非惯性系中的力学定律38

1.7.1加速平动参考系中的惯性力38

1.7.2匀速转动参考系中的惯性离心力39

习题41

第2章 守恒定律46

2.1功与动能定理46

2.1.1变力做功46

2.1.2功率48

2.1.3质点的动能定理49

2.1.4质点系的动能定理52

2.2保守力与势能53

2.2.1保守力和非保守力53

2.2.2势能56

2.2.3由势能求保守力57

2.3功能定理与机械能守恒定律58

2.3.1功能定理58

2.3.2机械能守恒定律60

2.4能量守恒定律61

2.5动量定理与动量守恒定律62

2.5.1动量62

2.5.2质点的动量定理62

2.5.3质点系的动量定理66

2.5.4质点系的动量守恒定律68

2.5.5火箭飞行原理70

2.5.6碰撞71

2.6质心与质心运动定理74

2.6.1质心74

2.6.2质心运动定理76

2.7角动量定理与角动量守恒定律79

2.7.1质点的角动量79

2.7.2力对点的力矩80

2.7.3质点的角动量定理80

2.7.4质点的角动量守恒定律81

2.8守恒定律的综合应用82

2.8.1守恒定律的意义82

2.8.2守恒定律综合应用基本方法83

习题86

第3章 刚体的定轴转动92

3.1刚体运动的描述92

3.1.1刚体模型92

3.1.2刚体的平动和转动92

3.1.3刚体定轴转动的描述93

3.2转动动能与转动惯量95

3.2.1转动动能95

3.2.2转动惯量的计算96

3.3刚体定轴转动定律99

3.3.1力矩99

3.3.2转动定律100

3.3.3转动定律的应用101

3.4刚体定轴转动中的功能关系103

3.4.1力矩做功104

3.4.2刚体定轴转动的动能定理104

3.4.3刚体的重力势能105

3.4.4含有刚体力学系统的机械能守恒定律105

3.5刚体的角动量定理与角动量守恒定律107

3.5.1刚体对定轴的角动量107

3.5.2刚体定轴转动的角动量定理108

3.5.3刚体定轴转动的角动量守恒定律108

习题111

第2篇 波动学119

第4章 机械振动119

4.1简谐振动119

4.1.1简谐振动的特征119

4.1.2简谐振动的速度和加速度120

4.1.3单摆和复摆121

4.2描述简谐振动的物理量122

4.2.1振幅122

4.2.2周期122

4.2.3相位和初相123

4.2.4振幅和初相的确定124

4.3简谐振动的旋转矢量法127

4.4简谐振动的能量131

4.5简谐振动的合成134

4.5.1两个同方向同频率简谐振动的合成134

4.5.2两个同方向不同频率简谐振动的合成136

4.5.3两个相互垂直同频率简谐振动的合成138

4.5.4两个相互垂直不同频率简谐振动的合成140

4.6阻尼振动与受迫振动141

4.6.1阻尼振动141

4.6.2受迫振动142

习题144

第5章 机械波149

5.1机械波的产生与传播149

5.1.1机械波的产生149

5.1.2横波和纵波150

5.1.3波的几何描述150

5.2描述波的物理量151

5.2.1波长151

5.2.2周期和频率151

5.2.3波速151

5.3平面简谐波153

5.3.1平面简谐波的波动方程153

5.3.2平面简谐波的微分方程155

5.4平面简谐波的能量157

5.4.1波的能量157

5.4.2波的能量密度158

5.4.3波的能流和能流密度159

5.5惠更斯原理及应用160

5.5.1惠更斯原理160

5.5.2波的衍射161

5.6波的叠加原理及应用162

5.6.1波的叠加原理162

5.6.2波的干涉162

5.6.3驻波165

5.6.4半波损失167

5.6.5弦线上的驻波167

5.7多普勒效应170

习题172

第6章 波动光学177

6.1几何光学简介177

6.1.1光线177

6.1.2光的反射和折射178

6.1.3透镜180

6.2光波及其相干条件181

6.2.1光波181

6.2.2光的相干性183

6.2.3相干光的获得185

6.3光程与光程差186

6.3.1光程186

6.3.2光程差186

6.3.3附加光程差187

6.3.4使用透镜不会引起附加的光程差187

6.4光的干涉188

6.4.1杨氏双缝干涉188

6.4.2劳埃德镜实验190

6.4.3薄膜干涉193

6.4.4迈克耳孙干涉仪201

6.5光的衍射202

6.5.1光的衍射现象及其分类202

6.5.2惠更斯-菲涅耳原理204

6.5.3单缝衍射204

6.5.4圆孔衍射209

6.5.5光栅衍射211

6.5.6 X射线的衍射216

6.6光的偏振218

6.6.1自然光和线偏振光218

6.6.2起偏和检偏219

6.6.3马吕斯定理221

6.6.4布儒斯特定律222

6.6.5双折射现象224

习题225

第3篇 热学233

第7章 气体动理论233

7.1分子运动的基本概念233

7.1.1气体分子运动的实验基础233

7.1.2统计规律235

7.2理想气体的物态方程236

7.2.1气体的状态参量236

7.2.2平衡态237

7.2.3热力学第零定律238

7.2.4理想气体的物态方程238

7.3理想气体的压强公式239

7.3.1理想气体的微观模型和统计性假设239

7.3.2理想气体的压强公式240

7.4理想气体的温度公式242

7.5能量按自由度均分的统计规律244

7.5.1分子运动的自由度244

7.5.2能量均分定理245

7.5.3理想气体的内能246

7.6气体分子速率分布的统计规律247

7.6.1速率分布函数247

7.6.2麦克斯韦速率分布律248

7.6.3麦克斯韦速率分布律的应用250

7.7玻耳兹曼分布律252

7.7.1玻耳兹曼分布律252

7.7.2重力场中粒子按高度的分布253

7.7.3等温气压公式253

7.8气体分子碰撞的统计规律254

7.9真实气体的范德瓦耳斯方程257

习题260

第8章 热力学基础263

8.1热力学中的基本概念263

8.1.1准静态过程263

8.1.2内能264

8.1.3功264

8.1.4热量265

8.2热力学第一定律266

8.2.1热力学第一定律的表述266

8.2.2热力学第一定律对理想气体的应用267

8.3循环过程与卡诺循环276

8.3.1循环过程276

8.3.2卡诺循环278

8.4热力学第二定律282

8.4.1可逆过程和不可逆过程282

8.4.2热力学第二定律的两种表述283

8.5熵与熵增加原理285

8.5.1熵的引入285

8.5.2熵增加原理288

8.6热力学第二定律的统计意义290

8.6.1热力学第二定律的微观意义290

8.6.2玻耳兹曼熵公式292

习题293

习题参考答案298

附录A矢量306

附录B常用基本物理常量315

附录C本书中常用物理量的符号和单位316

参考文献319