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第0章　引言1

0.1 物理学2

0.2　物理量3

0.2.1　标量和矢量3

0.2.2　物理量的基准单位3

0.3　法定计量单位　量纲4

0.3.1　法定计量单位4

0.3.2 在本书中使用法定计量单位的方法和具体要求7

0.3.3 量纲10

第1章　质点运动学12

1.1　参考系和坐标系 位矢 位移和路程14

1.1.1　参考系14

1.1.2 坐标系 尺和时钟14

1.1.3　位矢15

1.1.4　运动函数　轨道16

1.1.5　位移和路程17

1.2　速度　相对运动18

1.2.1 速度　速率18

1.2.2　相对运动21

1.3　变速运动　加速度23

1.4　直线运动26

1.5　抛体运动30

1.6 圆周运动32

1.6.1 圆周运动的角量描述32

1.6.2 自然坐标系 变速圆周运动33

1.6.3 圆周运动中角量与线量的关系35

习题37

第2章　质点动力学的基本定律42

2.1 牛顿定律42

2.1.1　牛顿第一定律43

2.1.2　牛顿第二定律44

2.1.3　牛顿第三定律47

2.2　力学中常见的力　示力图48

2.2.1 万有引力 引力场48

2.2.2　重力场 重力50

2.2.3 弹性力51

2.2.4　摩擦力53

2.2.5 四种基本的自然力55

2.3　牛顿运动定律的应用示例57

2.4　非惯性系　惯性力66

习题68

第3章　力学中的守恒定律72

3.1　功　功率73

3.2　动能　质点的动能定理76

3.3　系统　系统的动能定理78

3.3.1 系统78

3.3.2 系统内力的功79

3.3.3 系统的动能定理80

3.4　保守力的功　系统的势能82

3.4.1 重力的功82

3.4.2　弹性力的功83

3.4.3 万有引力的功84

3.4.4　保守力和非保守力84

3.4.5 势能85

3.5 系统的功能原理　机械能守恒定律　能量守恒定律89

3.5.1 系统的功能原理89

3.5.2　机械能守恒定律90

3.5.3 应用功、能关系求解动力学问题的方法和步骤91

3.5.4　能量守恒定律93

3.6 冲量与动量　质点的动量定理94

3.7　系统的动量定理　动量守恒定律　碰撞99

3.7.1 系统的动量定理99

3.7.2 系统的动量守恒定律100

3.7.3　碰撞103

3.8　质心　质心运动定理107

3.8.1 系统的运动方程107

3.8.2　质心的位置110

3.9　力矩与角动量　质点的角动量守恒定律112

3.9.1　质点的角动量112

3.9.2 力矩113

3.9.3　质点的角动量定理114

3.9.4 质点的角动量守恒定律114

3.10　系统的角动量守恒定律116

3.10.1 系统的角动量116

3.10.2 系统所受的力矩 力偶矩116

3.10.3 系统的角动量定理 系统的角动量守恒定律117

3.11　关于守恒定律的简短回溯118

习题119

第4章　刚体力学基础　弹性体简介126

4.1　刚体的基本运动形式127

4.1.1 刚体的平动127

4.1.2 刚体的定轴转动128

4.2　刚体定轴转动的转动动能　转动惯量131

4.3　力矩的功 刚体定轴转动的动能定理133

4.3.1 力矩133

4.3.2 力矩所做的功134

4.3.3 刚体定轴转动的动能定理135

4.4　刚体的定轴转动定律138

4.5　刚体定轴转动的角动量定理　角动量守恒定律140

4.5.1 角动量 冲量矩 角动量定理140

4.5.2 角动量守恒定律140

4.6　固体的弹性143

4.6.1 固体的形变143

4.6.2　应力与应变143

4.6.3　胡克定律 固体材料的弹性模量144

4.6.4 弹性体的形变势能145

4.6.5 弹性极限和强度极限146

习题147

第5章　机械振动152

5.1　简谐运动152

5.1.1 简谐运动的基本特征152

5.1.2 简谐振子是一个理想模型154

5.1.3 简谐运动表达式155

5.1.4 简谐运动的能量157

5.2　描述简谐运动的物理量159

5.2.1 周期、频率和角频率159

5.2.2　相位和初相　振幅和初相的确定161

5.3　简谐运动的旋转矢量图示法　相位差168

5.3.1 简谐运动的旋转矢量图示法168

5.3.2　相位差169

5.4 同方向简谐运动的合成　拍171

5.4.1 同方向、同频率简谐运动的合成171

5.4.2 同方向、不同频率简谐运动的合成 拍173

5.5　相互垂直的简谐运动的合成　李萨如图形175

5.5.1 相互垂直的同频率简谐运动的合成175

5.5.2 相互垂直的不同频率简谐运动的合成 李萨如图形177

5.6 阻尼振动178

5.7　受迫振动180

习题183

第6章　机械波188

6.1　机械波的产生和传播188

6.1.1 机械波的产生条件188

6.1.2　横波和纵波189

6.2　描述波的一些物理量　波的几何表示191

6.2.1 波速191

6.2.2 波长、频率与波速之间的基本关系192

6.2.3　波的几何表示——波线、波面、波前194

6.3　平面简谐波的波函数194

6.3.1 平面简谐波的波函数194

6.3.2　波函数的物理意义196

6.3.3 平面波波动方程200

6.4　波的能量　能流密度201

6.4.1 波的能量201

6.4.2 能流密度202

6.5　惠更斯原理　波的衍射、反射和折射203

6.5.1　惠更斯原理203

6.5.2　波的衍射204

6.5.3　波的反射和折射206

6.6　波的干涉　驻波207

6.6.1 波的叠加原理207

6.6.2 波的干涉208

6.6.3　驻波211

6.7　声波　超声波　次声波213

6.7.1 声波213

6.7.2　超声波215

6.7.3 次声波216

6.8　多普勒效应　艏波217

6.8.1 多普勒效应217

6.8.2　艏波220

习题221

第7章　相对论简介225

7.1　力学的相对性原理　伽利略变换226

7.1.1 力学的相对性原理226

7.1.2　伽利略变换226

7.2　狭义相对论的基本原理　洛伦兹变换228

7.2.1 狭义相对论的基本原理228

7.2.2　洛伦兹变换230

7.2.3　洛伦兹速度变换公式231

7.3 同时的相对性　时空的相对论效应232

7.3.1 同时的相对性232

7.3.2　长度的收缩（尺缩效应）234

7.3.3 时间延缓235

7.4　狭义相对论的动力学基础237

7.4.1 质量与速率的关系 狭义相对论的运动方程237

7.4.2 质量与能量的关系240

7.4.3 能量与动量的关系242

7.5　广义相对论简介　宇宙的奥秘243

习题245

第8章　热力学基础247

8.1 热力学系统及其平衡态　准静态过程248

8.1.1 热力学系统 平衡态248

8.1.2 气体的状态参量 热力学第零定律248

8.2　气体的物态方程250

8.2.1 理想气体的物态方程250

8.2.2 实际气体的物态方程253

8.3　热力学第一定律253

8.3.1 系统的内能 功与热的等效性253

8.3.2 准静态过程中的功255

8.3.3 热力学第一定律256

8.4　理想气体的热力学过程　摩尔热容258

8.4.1　等体过程　摩尔定容热容258

8.4.2　等压过程　摩尔定压热容259

8.4.3　等温过程261

8.4.4　绝热过程263

8.5　循环过程266

8.5.1　循环过程266

8.5.2　正循环 热机的效率268

8.5.3　逆循环 制冷机的制冷系数269

8.5.4　卡诺循环270

8.6　热力学第二定律274

8.6.1 可逆过程和不可逆过程274

8.6.2 热力学第二定律275

8.6.3　卡诺定理277

8.7　熵　熵增加原理277

8.7.1　克劳修斯公式277

8.7.2 熵278

8.7.3 熵增加原理 热力学第二定律的数学表达式280

8.7.4　能量品质的退化281

习题283

第9章　气体动理论287

9.1　气体动理论的基本概念288

9.1.1 物质结构的分子特征288

9.1.2 气体分子热运动及其统计规律性290

9.2　理想气体的压强和温度292

9.2.1　理想气体的微观模型292

9.2.2　理想气体的压强公式293

9.2.3　温度及其微观意义295

9.3　气体分子运动的速率分布律298

9.3.1 气体分子速率分布规律性及其描述298

9.3.2　麦克斯韦速率分布律300

9.3.3　分子热运动的三种统计速率301

9.4　分子的平均碰撞频率和平均自由程304

9.5　能量按自由度均分定理306

9.5.1 自由度306

9.5.2 能量按自由度均分定理307

9.5.3　理想气体的内能 摩尔热容308

9.6　气体内的输运现象310

9.6.1 内摩擦现象310

9.6.2　热传导311

9.6.3　扩散312

9.7　热力学第二定律的统计意义313

9.7.1　理想气体自由膨胀不可逆性的微观解释314

9.7.2 热力学第二定律的统计意义315

9.7.3 熵的微观意义——熵和热力学概率316

习题317

附录320

附录A　一些物理常量320

附录B　常用天文学常量321

附录C　数学公式321

附录D　矢量的运算323