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第一章 质点运动学1

第一节 质点 参考系 坐标系1

一、质点1

二、参考系1

三、坐标系2

第二节 质点的位置矢量和位移2

一、位置矢量2

二、运动方程2

三、位移3

第三节 质点的速度和加速度3

一、速度3

二、速率4

三、加速度4

四、切向加速度和法向加速度5

第四节 平面曲线运动6

一、圆周运动6

二、抛体运动8

三、运动学的两类问题9

第五节 相对运动10

练习题12

第二章 牛顿运动定律15

第一节 牛顿运动定律15

一、牛顿第一定律15

二、牛顿第二定律16

三、牛顿第三定律17

第二节 几种常见的力17

一、万有引力17

二、弹性力18

三、摩擦力18

第三节 非惯性系与惯性力19

一、非惯性系19

二、惯性力20

练习题21

第三章 力学定理与守恒定律25

第一节 动量定理和动量守恒定律25

一、质点的动量定理25

二、质点系的动量定理27

三、动量守恒定律27

第二节 机械能和功28

一、功28

二、动能定理30

三、保守力的功与势能32

四、功能原理34

五、机械能守恒定律34

六、能量守恒与转换定律36

第三节 角动量定理和角动量守恒定律36

一、角动量36

二、力矩37

三、角动量定理38

四、角动量守恒定律38

第四节 质心和质心运动定理39

一、质心39

二、质心运动定理39

练习题40

第四章 刚体的定轴转动47

第一节 刚体运动47

一、刚体的定义47

二、自由度47

三、刚体的基本运动形式47

第二节 刚体定轴转动 转动惯量48

一、刚体定轴转动的运动学描述48

二、刚体定轴转动的动力学定律49

第三节 转动惯量的计算52

一、质点对轴的转动惯量52

二、质点系对轴的转动惯量53

三、典型模型的转动惯量 平行轴定理53

第四节 定轴转动中的功能关系55

一、力矩的功55

二、定轴转动体系的动能55

三、系统的重力势能55

四、定轴转动体系的功能原理及机械能守恒定律55

练习题56

第五章 狭义相对论基础69

第一节 伽利略变换和经典力学时空观69

一、伽利略变换式69

二、经典力学的相对性原理70

三、经典力学的绝对时空观70

四、迈克耳逊-莫雷实验71

第二节 狭义相对论的基本假设 洛伦兹变换73

一、狭义相对论的基本假设73

二、洛伦兹变换73

第三节 狭义相对论时空理论75

一、同时的相对性75

二、长度收缩效应75

三、时间延缓效应77

第四节 狭义相对论动力学基础77

一、相对论中的动量和质量77

二、相对论动能78

三、质能关系式79

四、相对论能量与动量的关系79

练习题80

第六章 机械振动84

第一节 简谐振动的描述84

一、简谐振动84

二、简谐振动的振幅 周期 相位85

三、简谐振动的旋转矢量表示法88

四、简谐振动的能量90

第二节 阻尼振动 受迫振动91

一、阻尼振动91

二、受迫振动和共振现象92

第三节 简谐振动的合成94

一、同方向同频率简谐振动的合成94

二、同方向不同频率的简谐振动的合成95

三、相互垂直简谐振动的合成96

练习题97

第七章 机械波102

第一节 机械波的产生与传播102

一、机械波的产生 横波 纵波102

二、波线 波面 波前103

三、波长 周期 频率 波速103

第二节 平面简谐波的波函数104

一、平面简谐波的波函数104

二、波函数的物理意义106

第三节 波的能量107

一、波的能量107

二、波的强度108

三、声强109

第四节 惠更斯原理109

一、惠更斯原理109

二、波的衍射110

三、波的反射 折射110

第五节 波的叠加原理 波的干涉111

一、波的叠加原理111

二、波的干涉111

三、驻波113

第六节 多普勒效应115

一、多普勒效应115

二、多普勒效应公式116

练习题117

第八章 气体动理论122

第一节 热力学第零定律 热力学平衡态122

一、热力学第零定律122

二、平衡态122

三、状态参量 准静态过程123

四、理想气体状态方程124

第二节 气体分子热运动与统计规律125

一、分子热运动的基本观点125

二、分布函数和平均值126

第三节 理想气体的压强和温度128

一、理想气体分子模型128

二、理想气体的压强公式129

三、理想气体的温度131

四、气体分子的方均根速率131

第四节 能量均分定理 理想气体的内能131

一、自由度131

二、能量均分定理132

三、理想气体的内能132

第五节 麦克斯韦速率分布133

一、气体分子速率测定实验133

二、速率分布的数学表示法134

三、麦克斯韦气体分子速率分布定律135

四、三种速率135

第六节 玻耳兹曼分布律137

一、麦克斯韦-玻耳兹曼能量分布律137

二、重力场中粒子按高度的分布及等温气压公式138

第七节 分子的平均自由程和平均碰撞次数139

一、分子的平均碰撞次数139

二、分子平均自由程140

练习题141

第九章 热力学基础145

第一节 功 内能 热量145

一、功145

二、系统的内能146

三、热量147

第二节 热力学第一定律148

第三节 气体的热容149

一、气体的定容摩尔热容149

二、气体的定压摩尔热容150

第四节 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用151

一、等体过程151

二、等压过程151

三、等温过程153

第五节 热力学第一定律对理想气体绝热过程的应用155

第六节 循环过程 卡诺循环156

一、循环过程156

二、热机的效率156

三、卡诺循环157

四、逆循环制冷机的制冷系数159

第七节 热力学第二定律159

一、热力学第二定律160

二、两种表述的等价性161

第八节 可逆过程 不可逆过程 卡诺定理162

一、可逆过程与不可逆过程162

二、卡诺定理163

三、熵164

第九节 热力学第二定律的统计意义166

一、热力学第二定律的统计意义166

二、熵的玻耳兹曼关系式167

练习题167

部分练习题参考答案176

附录181

附录一 国际单位制181

附录二 矢量代数基础182

一、标量和矢量182

二、矢量合成的几何法183

三、矢量合成的解析法185

四、矢量的乘法185

五、矢量的导数和积分187

附录三 常用数学公式189

一、三角函数公式189

二、级数公式189

三、基本导数公式189

四、基本积分公式190

参考文献191