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0　话说从头1

0.1　物理学　物理量　基准单位1

0.1.1 物理学1

0.1.2　物理量　标量和矢量2

0.1.3　物理量的基准单位2

0.2　法定计量单位　量纲3

0.2.1　法定计量单位3

0.2.2 在本书中使用法定计量单位的方法和具体要求6

0.2.3 量纲7

1　质点运动学9

1.1　参考系和坐标系　位矢、位移和路程10

1.1.1 参考系10

1.1.2 坐标系 空间和时间10

1.1.3 位矢11

1.1.4　运动函数 轨道方程13

1.1.5　位移13

1.2　速度　加速度14

1.2.1 速度 速率14

1.2.2　相对运动16

1.2.3 加速度17

1.3　直线运动20

1.4　抛体运动24

1.5　圆周运动25

1.5.1 变速圆周运动25

1.5.2 圆周运动的角量描述28

1.5.3 圆周运动中的线量和角量的关系29

习题131

2　质点动力学的基本定律33

2.1　牛顿定律33

2.1.1 牛顿第一定律33

2.1.2 牛顿第二定律35

2.1.3　牛顿第三定律36

2.2　力学中常见的几种力37

2.2.1 万有引力 重力37

2.2.2 弹性力39

2.2.3 摩擦力42

2.2.4 四种基本的自然力43

2.3　牛顿定律的应用示例45

2.4　非惯性系　惯性力51

习题252

3　守恒定律55

3.1　功　动能定理55

3.1.1 功 功率55

3.1.2　质点的动能定理58

3.1.3 系统的动能定理59

3.2　保守力　系统的势能62

3.2.1 重力的功62

3.2.2　万有引力的功63

3.2.3 弹性力的功63

3.2.4　保守力和非保守力 势能64

3.3　系统的功能原理　机械能守恒定律　能量守恒定律67

3.3.1 系统的功能原理67

3.3.2　机械能守恒定律68

3.3.3 能量守恒定律69

3.3.4　宇宙速度 黑洞70

3.4　冲量和动量　质点的动量定理72

3.5　系统的动量定理　动量守恒定律75

3.5.1 系统的动量定理75

3.5.2 系统的动量守恒定律76

3.6　质心　质心运动定理79

3.6.1 质心79

3.6.2　质心运动定理81

3.7　碰撞83

3.7.1 弹性碰撞83

3.7.2 完全非弹性碰撞84

3.8　力矩与角动量　质点的角动量定理85

3.8.1 质点的角动量85

3.8.2 力矩86

3.8.3 质点的角动量定理87

3.8.4 质点的角动量守恒定律87

3.9　系统的角动量定理　角动量守恒定律89

3.10　守恒定律的普遍意义　对称性90

习题391

4　刚体的定轴转动96

4.1　刚体的基本运动97

4.1.1 刚体的平动97

4.1.2 刚体的定轴转动97

4.2　刚体的转动动能　转动惯量100

4.2.1 刚体的转动动能100

4.2.2 刚体的转动惯量101

4.3　力矩的功　刚体定轴转动的动能定理102

4.3.1 力矩102

4.3.2 力矩的功104

4.3.3 刚体定轴转动的动能定理105

4.4　刚体的定轴转动定律106

4.5　刚体绕定轴转动的角动量定理　角动量守恒定律108

4.5.1 角动量 冲量矩 角动量定理108

4.5.2　角动量守恒定律109

习题4111

5　固体的弹性　流体力学简介113

5.1 固体的形变和弹性114

5.1.1 固体的形变114

5.1.2 应力与应变114

5.1.3　胡克定律　材料的弹性模量115

5.1.4 弹性体的形变势能115

5.1.5 梁的弯曲116

5.1.6　杆的扭转117

5.1.7 弹性极限和强度极限117

5.2　流体的压强118

5.2.1　静止流体内一点的压强118

5.2.2　静止流体内各点压强的分布规律119

5.2.3　帕斯卡定律120

5.2.4　阿基米德原理120

5.3　理想流体　连续性方程121

5.3.1 理想流体121

5.3.2　稳定流动122

5.3.3 流线 流管122

5.3.4　连续性方程122

5.4　理想流体稳定流动的伯努利方程123

5.5　实际流体稳定流动的伯努利方程125

习题5126

6　机械振动128

6.1　简谐运动129

6.1.1 简谐运动的基本特征129

6.1.2　简谐振子是一个理想模型130

6.1.3　简谐运动表达式131

6.1.4 简谐运动的能量132

6.2　描述简谐运动的物理量134

6.2.1 周期、频率与角频率134

6.2.2 相位和初相 振幅和初相的确定136

6.3　简谐运动的旋转矢量图示法　相位差142

6.3.1 简谐运动的旋转矢量图示法142

6.3.2　相位差143

6.4　同方向简谐运动的合成　拍145

6.4.1 同方向、同频率简谐运动的合成145

6.4.2 同方向、不同频率简谐运动的合成 拍148

6.5　相互垂直的简谐运动的合成　利萨如图150

6.5.1 相互垂直的同频率简谐运动的合成150

6.5.2 相互垂直的不同频率简谐运动的合成 利萨如图形152

6.6　阻尼振动153

6.7　受迫振动　共振154

习题6157

7　机械波161

7.1　机械波161

7.1.1　机械波的产生和传播161

7.1.2　横波和纵波162

7.2　描述机械波的一些物理量　波的几何表示164

7.2.1 周期、频率、波长与波速164

7.2.2　波的几何表示166

7.3　平面简谐波的波函数167

7.3.1 平面简谐波的波函数167

7.3.2 波函数的物理意义168

7.4　波的能量　能流密度173

7.4.1 波的能量173

7.4.2 能流密度175

7.5　惠更斯原理　波的衍射、反射和折射176

7.5.1 惠更斯原理176

7.5.2　波的衍射177

7.5.3　波的反射和折射178

7.6　波的干涉　驻波180

7.6.1 波的叠加原理180

7.6.2 波的干涉180

7.6.3 驻波183

7.7　声波　超声波185

7.7.1 声波185

7.7.2　超声波187

7.8　多普勒效应188

习题7191

8　相对论简介193

8.1　力学的相对性原理　伽利略变换194

8.1.1 力学的相对性原理194

8.1.2　伽利略变换194

8.2　狭义相对论的基本原理　洛伦兹变换196

8.2.1　狭义相对论的基本原理196

8.2.2　洛伦兹变换198

8.2.3　洛伦兹速度变换公式198

8.3　相对论的时空观200

8.3.1 同时的相对性200

8.3.2　长度的收缩201

8.3.3 时间的延缓203

8.4　狭义相对论的动力学基础205

8.4.1　质量与速率的关系205

8.4.2 质量与能量的关系207

8.4.3 能量与动量的关系209

8.5　广义相对论简介209

习题8210

9　热力学基础211

9.1　热力学系统及其平衡态　准静态过程212

9.1.1 热力学系统 平衡态212

9.1.2 物态参量212

9.1.3　准静态过程213

9.2　气体的物态方程215

9.2.1 气体的实验定律　理想气体215

9.2.2　理想气体的物态方程215

9.2.3 实际气体的物态方程218

9.3　热力学第一定律218

9.3.1 系统的内能 功与热的等效性218

9.3.2　热力学第一定律220

9.3.3　功和热量的计算221

9.4　热力学第一定律对理想气体热力学过程的应用224

9.4.1　等体过程224

9.4.2　等压过程225

9.4.3 等温过程227

9.4.4　绝热过程228

9.4.5 多方过程232

9.5　循环过程　卡诺循环233

9.5.1　循环过程233

9.5.2 正循环 热机的效率234

9.5.3　逆循环　致冷机的效率235

9.5.4　卡诺循环238

9.6　热力学第二定律　卡诺定理240

9.6.1 可逆过程和不可逆过程240

9.6.2 热力学第二定律241

9.6.3 卡诺定理243

9.7　熵　熵增加原理243

9.7.1 克劳修斯公式243

9.7.2 熵245

9.7.3 熵增加原理——热力学第二定律的数学表达式246

9.7.4　能量的退化248

9.8　自组织　耗散结构249

9.8.1 开放系统的熵变249

9.8.2　耗散结构 自组织249

习题9250

10　气体动理论简介253

10.1　气体动理论的基本观点253

10.2　气体分子热运动及其统计规律性256

10.2.1 气体分子热运动的图景256

10.2.2 大量分子热运动服从统计规律性257

10.3　理想气体的压强公式及温度的统计意义259

10.3.1 理想气体的微观模型259

10.3.2 理想气体的压强公式259

10.3.3　温度的统计意义262

10.4　能量按自由度均分定理　理想气体的内能265

10.4.1 自由度265

10.4.2　能量按自由度均分定理266

10.4.3　理想气体的内能268

10.5　气体分子运动的速率分布律269

10.5.1 分子运动的速率分布269

10.5.2　麦克斯韦速率分布律271

10.5.3　分子速率的统计平均值272

10.5.4　麦克斯韦速率分布律的实验验证275

10.6　玻耳兹曼能量分布律276

10.7　分子平均碰撞频率和平均自由程279

10.8　气体内的输运现象281

10.8.1 内摩擦现象282

10.8.2 热传导283

10.8.3　扩散283

10.9　热力学第二定律的统计诠释284

10.9.1 热力学过程不可逆性的统计意义285

10.9.2　热力学概率与熵286

习题10287

附录289

附录A　一些物理常量289

附录B　数学公式289

附录C　矢量的运算291