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第一篇经典力学3

第一章质点运动学3

第一节质点 参考系和坐标系3

一、质点3

二、参考系3

三、坐标系4

第二节质点运动的描述5

一、位置矢量和位移 运动方程5

二、速度6

三、加速度7

四、法向加速度与切向加速度10

知识拓展 曲率的计算11

五、圆周运动的角量表示12

第三节质点运动学的基本问题14

第四节相对运动17

习题18

第二章牛顿运动定律22

第一节牛顿运动三定律22

一、牛顿第一定律23

知识拓展 中国古代对力和运动的认识24

二、牛顿第二定律24

三、牛顿第三定律26

知识拓展 为什么滑水运动员不会沉入水中26

四、牛顿运动定律的适用范围26

第二节几种常见的力27

一、万有引力27

二、弹性力28

三、摩擦力29

四、四种基本相互作用力30

第三节牛顿运动定律的应用31

一、应用牛顿定律解决力学问题的基本方法31

二、应用举例32

第四节伽利略相对性原理 非惯性系36

一、伽利略相对性原理36

二、非惯性系 平动加速参考系中的惯性力36

知识拓展 加速度计原理38

三、惯性离心力与地球自转对物体重量的影响39

习题41

第三章 能量与动量45

第一节动能 质点动能定理45

一、功45

二、质点动能定理47

第二节保守力与非保守力做功特点 势能48

一、重力、弹力和万有引力做功的特点49

二、保守力与非保守力50

三、势能51

四、重力势能和引力势能的关系51

五、势能曲线52

第三节机械能守恒定律 能量守恒定律53

一、质点系动能定理53

二、质点系的功能原理54

三、机械能守恒定律55

四、黑洞57

五、能量守恒定律58

第四节质点与质点系的动量定理59

一、冲量 质点的动量定理59

二、质点系的动量定理61

第五节动量守恒定律及应用62

一、动量守恒定律62

二、对心碰撞64

三、火箭飞行原理68

第六节质心 质心运动定律69

一、质心70

二、质心运动定律71

习题72

第四章 刚体的定轴转动76

第一节刚体运动的描述76

一、刚体的概念76

二、刚体的平动和转动76

三、刚体的定轴转动77

第二节刚体定轴转动定律80

一、力矩80

二、刚体定轴转动定律81

三、转动惯量及计算82

四、刚体定轴转动定律的应用84

第三节刚体定轴转动的功和能87

一、力矩的功87

二、刚体定轴转动的动能87

三、刚体定轴转动的动能定理87

四、刚体的重力势能88

第四节刚体定轴转动的角动量90

一、质点的角动量90

二、刚体对定轴的角动量91

三、刚体定轴转动的角动量定理91

四、角动量守恒定律92

习题96

第二篇机械振动和机械波103

第五章 机械振动103

第一节简谐振动的描述103

一、简谐振动103

二、简谐运动的动力学方程103

三、描述简谐运动的物理量105

四、振幅和初相的确定107

知识拓展点绛唇107

知识拓展 复摆109

第二节简谐振动的旋转矢量表示法109

第三节简谐振动的能量113

一、振动的动能和势能113

二、能量的平均值和势能曲线113

第四节同方向的简谐振动的合成115

一、同方向同频率的两个简谐振动的合成115

二、同方向不同频率的两个简谐振动的合成拍117

第五节相互垂直的简谐振动的合成118

第六节阻尼振动120

第七节受迫振动和共振122

一、受迫振动122

二、共振及其应用123

知识拓展 中国古代对共振现象的认识124

习题125

第六章 机械波128

第一节机械波的产生和传播128

一、机械波产生的条件128

二、机械波的形成和传播128

三、波面与波线130

四、波的特征量130

第二节平面简谐波及其描述132

一、平面简谐波的波动方程133

二、波动方程的物理意义134

第三节波的能量138

一、波的能量和能量密度138

二、波的能流和能流密度140

第四节惠更斯原理 波的干涉141

一、惠更斯原理141

二、波的叠加原理142

三、波的干涉143

第五节驻波145

一、驻波的形成145

二、驻波方程146

知识拓展 圜丘147

三、振动的简正模式148

四、半波损失148

第六节多普勒效应150

一、波源不动，观察者运动150

二、观察者不动，波源运动150

三、波源和观察者均运动151

习题152

第三篇 热学159

第七章 气体动理论159

第一节气体动理论的基本观点159

知识拓展 中国古代的热学知识160

第二节状态 状态参量 理想气体的状态方程161

一、热力学系统161

二、平衡态161

三、描述气体系统的状态参量161

四、理想气体的状态方程162

第三节理想气体的压强164

一、理想气体的微观模型164

二、统计假设164

三、理想气体的压强公式165

第四节能量均分定理 理想气体的内能167

一、温度的本质和统计意义167

二、分子的自由度与分子能量自由度168

三、能量均分定理169

四、理想气体的内能170

第五节麦克斯韦速率分布律171

一、大量随机事件的统计规律性171

二、速率分布函数173

三、麦克斯韦速率分布律174

四、三种统计速率174

五、麦克斯韦速率分布曲线的性质175

六、麦克斯韦速率分布律的实验验证176

第六节气体分子的平均自由程和碰撞频率177

一、分子的平均自由程和平均碰撞频率177

二、平均自由程与平均碰撞频率之间的关系177

习题179

第八章 热力学基础182

第一节功 热量和内能182

一、准静态过程的功182

二、热量183

三、内能184

第二节热力学第一定律及其在理想气体特殊过程中的应用184

一、热力学第一定律184

二、热力学第一定律在理想气体特殊过程中的应用185

第三节大气的垂直温度梯度191

第四节循环过程 卡诺循环194

一、循环过程194

二、热机及其效率195

三、致冷机196

四、卡诺循环197

第五节热力学第二定律 卡诺定理199

一、热力学第二定律199

二、可逆过程和不可逆过程201

三、卡诺定理202

第六节熵和熵增加原理203

一、克劳修斯等式203

二、熵增加原理204

三、热力学第二定律的统计意义207

知识拓展 文学作品中描写的熵变211

知识拓展 信息与熵212

习题213

习题答案220