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模块1　力学2

第1章　质点运动学2

1.1 质点　参考系　运动方程2

1.1.1 质点2

1.1.2　参考系和坐标系3

1.1.3　运动方程3

1.1.4　时间和时刻4

1.2　位移　速度　加速度4

1.2.1 位矢4

1.2.2　位移5

1.2.3　速度5

1.2.4　加速度6

1.3 圆周运动9

1.3.1 切向加速度和法向加速度9

1.3.2 圆周运动的加速度10

1.3.3 圆周运动的角量描述10

1.3.4　线量和角量的关系12

1.4　相对运动　伽利略坐标变换13

1.4.1　伽利略坐标变换式13

1.4.2　速度变换14

1.4.3　加速度变换15

1.5　习题17

第2章　牛顿运动定律21

2.1　牛顿运动定律21

2.1.1　牛顿第一定律22

2.1.2　牛顿第二定律22

2.1.3　牛顿第三定律24

2.2　几种常见的力24

2.2.1 万有引力24

2.2.2 重力26

2.2.3 弹性力27

2.2.4　摩擦力27

2.3 牛顿定律应用举例28

2.4　非惯性系　惯性力33

2.5 习题35

第3章　运动的守恒定律39

3.1 动量定理39

3.1.1　质点的动量定理39

3.1.2　质点系的动量定理40

3.2　动量守恒定律44

3.3 质心运动　火箭飞行问题46

3.3.1 质心46

3.3.2　质心运动定律48

3.3.3 火箭飞行51

3.4　保守力与非保守力　势能52

3.4.1 功52

3.4.2　保守力与非保守力53

3.4.3 势能55

3.4.4　势能曲线56

3.5 功能原理　能量守恒定律57

3.5.1　质点的动能定理57

3.5.2　质点系的动能定理58

3.5.3　质点系的功能原理59

3.5.4　机械能守恒定律59

3.5.5　能量守恒定律62

3.6　碰撞问题62

3.7　对称性与守恒定律65

3.7.1 对称性65

3.7.2　守恒定律与对称性66

3.8 习题67

第4章　刚体的转动72

4.1 刚体　刚体的运动72

4.1.1 刚体的平动和转动72

4.1.2　定轴转动的角量和线量73

4.2　力矩　转动惯量　定轴转动定律74

4.2.1 力矩74

4.2.2　转动定律76

4.2.3　转动惯量和平行轴定理77

4.3　角动量　角动量守恒定律81

4.3.1　质点的角动量和角动量守恒定律81

4.3.2 刚体定轴转动的角动量定理84

4.3.3 刚体定轴转动的角动量守恒定律85

4.4 刚体定轴转动的功能关系87

4.4.1 力矩的功和功率87

4.4.2　刚体的转动动能88

4.4.3 刚体绕定轴转动的动能定理88

4.5 进动91

4.6 习题92

模块2　热学98

第5章　气体动力学98

5.1 热运动的描述　理想气体的状态方程98

5.1.1 气体的状态参量98

5.1.2　平衡态　准静态过程99

5.1.3　理想气体的状态方程99

5.2　分子热运动的统计规律性100

5.3　压强公式　压强的统计意义102

5.3.1　理想气体的微观模型102

5.3.2　理想气体的压强公式及统计意义102

5.4　理想气体分子的平均平动动能与温度的关系104

5.5 能量均分定理　理想气体的内能105

5.5.1　分子的自由度105

5.5.2　能量按自由度均分定理106

5.5.3　理想气体的内能107

5.6　气体分子的速率分布108

5.6.1　速率分布曲线108

5.6.2　麦克斯韦气体分子速率分布律109

5.6.3　三种统计速率109

5.7　玻尔兹曼能量分布定律＊重力场中的等温气压公式111

5.7.1　玻尔兹曼能量分布律111

5.7.2 重力场中的等温气压公式112

5.8　分子碰撞　平均自由程113

5.9　气体的运输现象115

5.9.1　粘滞现象115

5.9.2　热传导现象116

5.9.3　扩散现象117

5.10　实际气体的范德瓦耳斯方程117

5.10.1　分子体积引起的修正118

5.10.2　分子引力引起的修正118

5.10.3　范德瓦尔斯方程119

5.11 习题120

第6章　热力学基础124

6.1　准静态过程　功　热量　内能124

6.1.1　准静态过程124

6.1.2 功125

6.1.3　热量125

6.1.4 内能126

6.2　热力学第零定律和第一定律126

6.2.1　热力学第零定律126

6.2.2　热力学第一定律127

6.3　理想气体的等体过程和等压过程127

6.3.1　等体过程128

6.3.2　等压过程128

6.3.3　等体摩尔热容　等压摩尔热容129

6.4　理想气体的等温过程和绝热过程＊多方过程132

6.4.1　等温过程132

6.4.2　绝热过程134

6.4.3　绝热线和等温线135

6.4.4　多方过程137

6.5　循环过程　卡诺循环139

6.5.1 循环过程139

6.5.2　热机和制冷机140

6.5.3　卡诺循环141

6.6　热力学第二定律　卡诺定理145

6.6.1 热力学第二定律的两种表述145

6.6.2　可逆过程与不可逆过程146

6.6.3　卡诺定理147

6.7　熵　熵增加原理147

6.7.1 熵147

6.7.2　熵变的计算149

6.7.3 熵增加原理150

6.7.4　熵增加原理与热力学第二定律151

6.8　热力学第二定律的统计意义151

6.8.1　玻尔兹曼关系式152

6.8.2　热力学第二定律的统计意义153

6.9　耗散结构　信息熵153

6.9.1　耗散结构153

6.9.2　信息熵154

6.10　习题155

模块3　电磁学164

第7章　真空中的静电场164

7.1 电荷　库仑定律164

7.1.1 电荷164

7.1.2　电荷的量子化165

7.1.3　电荷守恒定律165

7.1.4　库仑定律165

7.2 电场　电场强度矢量167

7.2.1 电场167

7.2.2　电场的强度167

7.2.3 电场强度叠加原理168

7.2.4　电场强度的计算169

7.2.5　电偶极子在均匀场中的力矩174

7.3 电场强度通量　高斯定理174

7.3.1 电场线175

7.3.2　电场强度通量175

7.3.3　高斯定理176

7.3.4　高斯定理的应用178

7.4　静电场的环路定理　电势182

7.4.1　静电场力的功182

7.4.2　静电场的环路定理183

7.4.3 电势能184

7.4.4　电势　电势差185

7.4.5 电势叠加原理185

7.5　等势面　电场强度与电势梯度的关系189

7.5.1 等势面189

7.5.2　场强与电势关系190

7.6　习题193

第8章　静电场中的导体与电介质196

8.1　静电场中的导体196

8.1.1　静电感应　导体的静电平衡196

8.1.2　静电平衡时导体上的电荷分布197

8.1.3 空腔导体内外的静电场与静电屏蔽199

8.2　静电场中的电介质201

8.2.1　电介质的极化201

8.2.2　电极化强度矢量　电极化强度与极化电荷的关系202

8.2.3　介质中的静电场202

8.2.4　有电介质时的高斯定理电位移203

8.3 电容与电容器205

8.3.1　孤立导体的电容205

8.3.2 电容器的电容206

8.3.3 电容器电容的计算206

8.3.4　电容器的串联和并联208

8.4　静电场的能量209

8.5 电容器的充放电212

8.5.1 电容器充电212

8.5.2　电容器放电213

8.6 习题214

第9章　恒定电流的磁场217

9.1 恒定电流217

9.1.1 电流　电流密度217

9.1.2　电源电动势219

9.1.3　欧姆定律的微分形式220

9.2　磁感应强度221

9.2.1　基本磁现象221

9.2.2　磁感应强度矢量222

9.3 电流的磁场　毕奥-萨伐尔定律223

9.3.1　毕奥-萨伐尔定律223

9.3.2　毕奥-萨伐尔定律的应用224

9.3.3　运动电荷的磁场227

9.4　磁通量　磁场的高斯定理228

9.4.1　磁感应线和磁通量228

9.4.2　磁场的高斯定理229

9.5　安培环路定理230

9.5.1 安培环路定理230

9.5.2　安培环路定理的应用231

9.6　带电粒子在电场和磁场中的运动234

9.6.1 洛伦兹力234

9.6.2　带电粒子在电磁场中的运动和应用234

9.6.3 霍尔效应236

9.7　磁场对载流导线的作用238

9.7.1　磁场对载流导线的作用力——安培力238

9.7.2　载流线圈的磁矩　磁场对载流线圈的作用242

9.7.3　磁力的功244

9.8　磁场中的磁介质245

9.8.1　磁介质245

9.8.2　磁介质的磁化　磁化强度246

9.8.3　磁介质中的安培环路定理磁场强度247

9.9　铁磁质248

9.9.1　磁质的磁化规律磁滞回线248

9.9.2　磁性材料的分类249

9.9.3　磁畴250

9.10　习题250

第10章　电磁感应与电磁场256

10.1 电磁感应定律256

10.1.1 电磁感应现象256

10.1.2　法拉第电磁感应定律257

10.1.3　楞次定律258

10.2　动生电动势259

10.3　感生电动势262

10.3.1　感生电场　感生电动势262

10.3.2　电子感应加速器264

10.3.3 涡电流265

10.4　自感与互感266

10.4.1 自感系数　自感电动势266

10.4.2　互感系数　互感电动势267

10.5　磁场的能量269

10.6　位移电流　麦克斯韦电磁场理论270

10.6.1　位移电流　全电流定律271

10.6.2　麦克斯韦方程组的积分形式电磁场273

10.7　习题275

复习题答案280

参考文献291