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绪论1

第一篇 力学10

第1章　质点运动学10

1.1 时间、空间与量纲11

1.2　质点运动的描述14

1.2.1　质点　参考系　坐标系14

1.2.2　位置矢量与运动方程15

1.2.3　位移与路程16

1.2.4　速度16

1.2.5　加速度18

1.3 圆周运动　切向加速度和法向加速度22

1.4　相对运动28

本章提要31

阅读材料（一）33

思考题34

习题36

第2章　质点动力学38

2.1　牛顿运动定律38

2.1.1　牛顿第一定律38

2.1.2　牛顿第二定律39

2.1.3　牛顿第三定律40

2.1.4　牛顿定律的应用41

2.2　惯性系与非惯性系力学44

2.2.1　惯性系与非惯性系44

2.2.2　惯性力46

2.2.3　科里奥利力49

2.3　冲量　动量守恒定律52

2.3.1　冲量　质点的动量定理52

2.3.2　质点系的动量定理54

2.3.3　动量守恒定律56

2.4　功和能　机械能守恒定律60

2.4.1　功　功率60

2.4.2　质点的动能定理64

2.4.3　质点系的功能原理65

2.4.4　机械能守恒定律与能量守恒定律70

本章提要74

阅读材料（二）76

思考题80

习题82

第3章　刚体的定轴转动88

3.1　刚体运动的描述88

3.1.1　平动和转动88

3.1.2　定轴转动的角量描述89

3.2　刚体定轴转动定律　转动惯量91

3.2.1 力矩91

3.2.2　转动定律93

3.2.3　转动惯量94

3.2.4　转动定律应用举例98

3.3　刚体定轴转动的功和能100

3.3.1　力矩的功100

3.3.2　转动动能101

3.3.3 刚体定轴转动的动能定理101

3.3.4　刚体的重力势能102

3.4　角动量定理　角动量守恒定律104

3.4.1　质点的角动量105

3.4.2　刚体对定轴的角动量106

3.4.3　刚体的角动量定理107

3.4.4　角动量守恒定律及其应用107

3.5　碰撞110

3.6　刚体的进动113

本章提要115

阅读材料（三）117

思考题121

习题122

第4章　狭义相对论126

4.1　爱因斯坦基本假设126

4.1.1　力学相对性原理和伽俐略变换126

4.1.2　狭义相对论产生的实验基础和历史条件129

4.1.3　爱因斯坦基本假设（狭义相对论基本原理）133

4.2　洛伦兹变换134

4.2.1　洛伦兹坐标变换134

4.2.2　洛伦兹速度变换138

4.3　狭义相对论时空观139

4.3.1　“同时性”的相对性140

4.3.2　时间膨胀141

4.3.3 长度收缩142

4.3.4 因果关系的绝对性145

4.4　相对论动力学基础146

4.4.1　相对论质速关系146

4.4.2　相对论动力学的基本方程147

4.4.3　相对论动能148

4.4.4　静能、总能和质能关系148

4.4.5　能量和动量的关系151

本章提要152

阅读材料（四）154

思考题160

习题161

第5章　机械振动163

5.1　简谐振动163

5.1.1　简谐振动的方程（简谐振动的速度和加速度）163

5.1.2　描述简谐振动的特征量165

5.1.3　旋转矢量法168

5.1.4　简谐振动的实例170

5.1.5　简谐振动的能量173

5.2　简谐振动的合成174

5.2.1 两个同方向同频率简谐振动的合成174

5.2.2 两个同方向不同频率的简谐振动的合成177

5.2.3　相互垂直的简谐振动的合成179

5.3　阻尼振动　受迫振动　共振181

5.3.1　阻尼振动181

5.3.2　受迫振动　共振182

5.4　振动的分解184

5.5　非线性振动简介185

本章提要187

阅读材料（五）189

思考题194

习题195

第6章　机械波199

6.1　机械波的产生和传播199

6.1.1　机械波的形成199

6.1.2　描述波动的物理量200

6.2　平面简谐波的波动方程202

6.3　波的能量206

6.3.1　波的能量和能量密度206

6.3.2　波的能流和能流密度207

6.3.3　球面波　波的吸收208

6.4　波的衍射　干涉209

6.4.1　惠更斯原理　波的衍射209

6.4.2　波的叠加原理　波的干涉211

6.5　驻波213

6.5.1　驻波的形成213

6.5.2　驻波的波动方程214

6.5.3　半波损失216

6.5.4　弦线振动的简正模式217

6.6　多普勒效应218

6.7　非线性波简介220

本章提要221

阅读材料（六）224

思考题230

习题231

第二篇　热物理学236

第7章　气体动理论236

7.1　平衡态　温度　理想气体状态方程236

7.1.1　平衡态236

7.1.2　温度237

7.1.3　理想气体状态方程238

7.1.4　统计规律的基本概念238

7.2　理想气体的压强240

7.2.1　理想气体的微观模型　平衡状态气体的统计假设240

7.2.2　理想气体压强公式及其统计意义241

7.3　温度的微观本质243

7.3.1　温度的微观解释243

7.3.2　方均根速率244

7.4　能量均分定理　理想气体的内能245

7.4.1　分子的自由度245

7.4.2　能量均分定理247

7.4.3　理想气体的内能248

7.5　麦克斯韦速率分布248

7.5.1　麦克斯韦速率分布律249

7.5.2　三个统计速率251

7.6　玻耳兹曼分布255

7.7　气体分子的平均碰撞频率和平均自由程258

7.8　气体内的输运过程260

7.8.1　内摩擦现象（粘滞现象）260

7.8.2　热传导现象261

7.8.3　扩散现象262

本章提要264

阅读材料（七）267

思考题269

习题270

第8章　热力学基础272

8.1　准静态过程272

8.1.1　准静态过程272

8.1.2　内能、功和热量273

8.1.3　准静态过程的功和热量274

8.2　热力学第一定律275

8.2.1　热力学第一定律275

8.2.2　热力学第一定律对理想气体平衡过程的应用276

8.3　循环过程和卡诺循环283

8.3.1　循环过程283

8.3.2　卡诺循环284

8.4　热力学第二定律289

8.4.1　热力学第二定律289

8.4.2　热力学第二定律两种表述的等效性290

8.4.3　可逆与不可逆过程291

8.4.4　卡诺定理293

8.5　热力学第二定律的统计意义　熵295

8.5.1　热力学第二定律的统计意义295

8.5.2　熵　熵增原理297

8.5.3　熵的热力学表示299

8.5.4　熵与能量退化　开放系统熵变304

本章提要307

阅读材料（八）309

思考题315

习题316

附录Ⅰ 国际单位制（SI）318

附录Ⅱ 常用基本物理常量表320

附录Ⅲ 物理量的名称、符号和单位（SI）一览表321

附录Ⅳ 空气、水、地球、太阳系一些常用数据324

附录Ⅴ 历年诺贝尔物理学奖获得者325

习题答案331