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1力和运动1

1.1质点运动学1

1.1.1质点运动的描述2

1.1.2质点的位矢和运动方程6

1.1.3位移和速度8

1.1.4加速度15

1.1.5运动学的两类问题20

1.2质点动力学24

1.2.1牛顿运动定律25

1.2.2相互作用力29

1.2.3牛顿运动定律的应用33

1.2.4非惯性系 惯性力40

习题144

思考题147

2时空理论51

2.1牛顿时空观51

2.1.1伽利略变换和牛顿绝对时空观51

2.1.2力学相对性原理53

2.2狭义相对论时空观55

2.2.1狭义相对论的基本假设55

2.2.2狭义相对论的时空观59

2.2.3洛伦兹坐标变换64

2.2.4洛伦兹速度变换公式68

习题271

思考题272

3功与能量74

3.1功 动能定理74

3.1.1功74

3.1.2动能定理79

3.2保守力做功与势能84

3.2.1 几种力的功84

3.2.2势能89

3.3机械能守恒定律97

3.3.1质点系动能定理97

3.3.2功能原理98

3.3.3能量转换和守恒定律100

3.3.4 机械能守恒定律100

习题3102

思考题3105

4动量与角动量107

4.1动量和冲量107

4.2动量定理108

4.2.1质点动量定理108

4.2.2质点系的动量定理111

4.3动量守恒定律112

4.4质心和质心运动定理116

4.4.1质心116

4.4.2质心运动定理118

4.4.3质心坐标系120

4.5火箭的运动120

4.6碰撞问题124

4.6.1碰撞过程124

4.6.2碰撞理论124

4.7相对论能量和动量128

4.7.1相对论动量和质量128

4.7.2相对论动力学方程131

4.7.3相对论动能132

4.7.4相对论总能量133

4.7.5相对论的动量能量关系式134

4.8质点的角动量 角动量守恒定律136

4.8.1力矩的定义136

4.8.2质点的角动量和角动量定理136

4.8.3质点角动量守恒定律137

4.9质点系的角动量定理与角动量守恒定律140

4.9.1质点系的角动量定理140

4.9.2质点系的角动量守恒定律141

习题4142

思考题4147

5刚体力学基础149

5.1刚体运动学149

5.1.1刚体运动的基本形式149

5.1.2刚体定轴转动的运动学描述151

5.2定轴转动152

5.2.1刚体定轴转动定理153

5.2.2刚体转动惯量的计算158

5.2.3定轴转动角动量守恒定律162

5.5.2.4定轴转动中的功能关系165

习题5170

思考题5174

6机械振动176

6.1简谐振动176

6.1.1简谐振动的判据176

6.1.2描述简谐振动的物理量179

6.1.3简谐振动的速度、加速度181

6.1.4简谐振动的能量182

6.1.5简谐振动的几何表示182

6.2微振动近似188

6.2.1单摆和复摆188

6.2.2微振动近似190

6.3阻尼振动 受迫振动191

6.3.1阻尼振动191

6.3.2受迫振动194

6.4振动的叠加与分解196

6.4.1同方向同频率振动的叠加196

6.4.2两个同方向不同频率振动的叠加拍197

6.4.3振动的频谱199

6.4.4相互垂直振动的叠加200

习题6202

思考题6205

7机械波207

7.1机械波的产生与传播207

7.1.1机械波的产生条件207

7.1.2机械波的传播特点208

7.1.3波长、频率和波速210

7.1.4波的几何描述211

7.2简谐波211

7.2.1一维平面简谐波的表达式211

7.2.2行波表达式的意义213

7.3简谐波的能量215

7.3.1有平面简谐波传播介质中质元的能量216

7.3.2能流和能流密度217

7.3.3声强 声强级218

7.4波的传播与叠加219

7.4.1惠更斯原理219

7.4.2波的干涉220

7.4.3驻波222

7.4.4简正模式224

7.4.5半波损失225

7.5多普勒效应227

7.5.1波源静止，观察者运动227

7.5.2波源运动，观察者静止227

7.5.3波源和观察者都运动228

习题7229

思考题7232

8平衡态234

8.1平衡态235

8.1.1平衡态235

8.1.2热力学第零定律236

8.1.3温标237

8.1.4状态方程240

8.1.5范德瓦耳斯方程241

8.2热力学系统的微观模型246

8.2.1物质的结构246

8.2.2分子作用力模型247

8.3速率分布函数与速度分布函数249

8.3.1分子速率分布函数249

8.3.2分子速度分布函数251

8.4麦克斯韦速度分布律和速率分布律254

8.4.1麦克斯韦速度分布律254

8.4.2麦克斯韦速率分布律256

8.4.3麦克斯韦速率分布律的实验验证258

8.4.4分子自由程和碰撞频率259

8.5玻耳兹曼能量分布261

8.5.1玻耳兹曼能量分布261

8.5.2重力场中的气体分子262

8.5.3能量按自由度均分定理263

8.5.4理想气体的内能266

习题8266

思考题8268

9热力学基础271

9.1热力学第一定律271

9.1.1准静态过程271

9.1.2功、内能和热量272

9.1.3热力学第一定律276

9.2热力学第一定律的应用276

9.2.1等体过程277

9.2.2等压过程278

9.2.3等温过程280

9.2.4绝热过程280

9.2.5多方过程282

9.2.6循环过程和热机的效率285

9.3热力学第二定律290

9.3.1热力学第二定律290

9.3.2可逆过程和不可逆过程292

9.3.3卡诺定理294

9.4熵297

9.4.1熵的定义297

9.4.2熵的计算299

9.4.3能量退化原理301

9.4.4温熵图303

9.5熵增加原理304

9.5.1熵增加原理304

9.2熵流和熵产生306

9.5.3玻耳兹曼关系307

习题9310

思考题9314

参考答案318