目錄
第一篇 力學(xué)(Mechanics)
第一章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)(Kinematics of Particles) 3
第一節(jié) 參照系 質(zhì)點(diǎn) 3
一、參照系 坐標(biāo)系 3
二、質(zhì)點(diǎn) 3
第二節(jié) 位置矢量位移 4
一、位置矢量運(yùn)動(dòng)方程 4
二、位移路程 5
第三節(jié) 速度加速度 5
一、速度速率 5
二、加速度 7
第四節(jié) 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的問題 11
一、第一類問題 1 1
二、第二類問題 12
三、勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 13
四、直線運(yùn)動(dòng)的標(biāo)量表示 15
第五節(jié) 圓周運(yùn)動(dòng) 17
一、圓周運(yùn)動(dòng)中的切向和法向加速度 17
二、圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述 21
三、角量與線量的關(guān)系 22
第六節(jié) 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 25
思考題1 27
練習(xí)題1 28
第二章 力與運(yùn)動(dòng)(Force and Motion) 31
第一節(jié) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 31
一、第一定律 31
二、第二定律 31
三、第三定律 32
第二節(jié) 幾種常見的力 32
一、萬有引力 重力 33
二、彈性力 34
三、摩擦力 35
四、黏滯力 35
第三節(jié) 牛頓定律的應(yīng)用 35
第四節(jié) 慣性系與非慣性系 47
一、慣性系與非慣性系的基本概念 47
二、力學(xué)的相對(duì)性原理 48
三、非慣性系 慣性力 49
思考題2 50
練習(xí)題2 51
第三章 動(dòng)量與角動(dòng)量(Momentum & Angular Momentum) 54
第一節(jié) 動(dòng)量 沖量 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理 54
一、動(dòng)量 54
二、沖量 54
三、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理 55
第二節(jié) 質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理動(dòng)量守恒定律 57
一、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理 57
二、動(dòng)量守恒定律 59
三、火箭飛行原理 61
四、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律 63
第三節(jié) 質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量力矩 66
一、角動(dòng)量 66
二、力矩 68
第四節(jié) 質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量定理角動(dòng)量守恒定律 68
一、質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量定理 68
二、質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量守恒定律 69
三、有心力問題 70
思考題3 71
練習(xí)題3 72
第四章 功和能(Work and Energy) 74
第一節(jié) 功 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理 74
一、功 74
二、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理 77
第二節(jié) 保守力的功 勢(shì)能 80
一、保守力的功 80
二、勢(shì)能 81
三、保守力和非保守力的判斷 83
第三節(jié) 功能原理機(jī)械能守恒定律 84
一、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理 84
二、質(zhì)點(diǎn)系的功能原理 85
三、一對(duì)作用力和反作用力的功 87
四、機(jī)械能守恒定律 88
第四節(jié) 守恒定律的應(yīng)用 91
一、守恒定律的綜合應(yīng)用 91
二、守恒定律與對(duì)稱性 96
思考題4 99
練習(xí)題4 100
第五章 剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)(Rotation of Rigid Body about a Fixed Axis) 103
第一節(jié) 剛體運(yùn)動(dòng)的描述 103
一、剛體的基本運(yùn)動(dòng) 103
二、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的描述 103
第二節(jié) 剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律 107
一、力矩 107
二、轉(zhuǎn)動(dòng)定律 109
三、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 110
第三節(jié) 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理 115
一、力矩的功 115
二、剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和重力勢(shì)能 116
三、動(dòng)能定理 117
四、機(jī)械能守恒定律 118
第四節(jié) 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理和角動(dòng)量守恒定律 120
一、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理 120
二、剛體的角動(dòng)量守恒定律 121
第五節(jié) 進(jìn)動(dòng) 128
思考題5 129
練習(xí)題5 130
第六章 狹義相對(duì)論( Special Relativity) 133
第一節(jié) 經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀 133
一、力學(xué)的相對(duì)性原理 133
二、伽利略變換 133
三、絕對(duì)時(shí)空觀 134
第二節(jié) 邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn) 135
第三節(jié) 狹義相對(duì)論的基本原理洛倫茲變換 137
一、狹義相對(duì)論的基本原理 137
二、洛倫茲變換 138
第四節(jié) 狹義相對(duì)論時(shí)空觀 141
一、“同時(shí)”的相對(duì)性 141
二、長度收縮 143
三、時(shí)間延緩 145
四、因果關(guān)系的絕對(duì)性 147
第五節(jié) 狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué) 149
一、質(zhì)速關(guān)系 149
二、相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基本方程 150
三、相對(duì)論動(dòng)能 150
四、靜能、總能和質(zhì)能關(guān)系 151
五、相對(duì)論能量和動(dòng)量的關(guān)系 152
第六節(jié) 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介 151
一、廣義相對(duì)論的基本原理 154
二、廣義相對(duì)論時(shí)空特性的幾個(gè)實(shí)例 155
思考題6 157
練習(xí)題6 158
第二篇 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波(Vibration & Wave)
第七章 機(jī)械振動(dòng)( Mechanical Vibration) 161
第一節(jié) 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的描述 161
一、簡(jiǎn)諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程 161
二、描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的三個(gè)特征量 162
_三、振動(dòng)曲線 165
四、旋轉(zhuǎn)矢量表示法 165
第二節(jié) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征 168
一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程 168
二、單擺——準(zhǔn)彈性力 169
三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量 171
第三節(jié) 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 175
一、兩個(gè)同方向、同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 175
二、兩個(gè)同方向、不同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 177
三、兩個(gè)相互垂直的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 178
第四節(jié) 振動(dòng)的分解振動(dòng)頻譜 181
第五節(jié) 阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)共振 182
一、阻尼振動(dòng) 182
二、受迫振動(dòng) 183
三、共振 184
思考題7 185
練習(xí)題7 186
第八章 機(jī)械波( Mechanical Wave) 189
第一節(jié) 機(jī)械波的基本概念 189
一、機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播 189
二、橫波與縱波 190
三、波前、波面與波線 190
四、描述波的物理量 191
第二節(jié) 平而簡(jiǎn)諧波的波函數(shù) 192
一、波函數(shù) 192
二、波函數(shù)的物理意義 193
三、平面波的波動(dòng)方程 198
第三節(jié) 波的能量 199
一、波的能量密度 199
三、波的能流密度 201
三、聲波聲強(qiáng) 201
第四節(jié) 惠更斯原理波的衍射 202
一、惠更斯原理 202
二、波的衍射 203
第五節(jié) 疊加原理波的干涉 203
一、波的疊加原理 203
二、波的干涉 204
第六節(jié) 駐波 207
一、駐波現(xiàn)象 207
二、駐波特點(diǎn) 208
三、駐波波函數(shù) 208
四、半波損 209
第七節(jié) 多普勒效應(yīng)激波 211
一、多普勒效應(yīng) 211
二、激波 214
思考題8 215
練習(xí)題8 216
第三篇 熱學(xué)(Heat)
第九章 氣體動(dòng)理論(Gas Kinetics) 221
第一節(jié) 物質(zhì)的微觀模型 221
一、熱學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)概述 221
二、分子熱運(yùn)動(dòng)的基本概念 223
第二節(jié) 氣體的實(shí)驗(yàn)定律理想氣體狀態(tài)方程 225
一、氣體的實(shí)驗(yàn)定律 225
三、理想氣體模型 225
三、理想氣體的狀態(tài)方程 226
第三節(jié) 理想氣體的壓強(qiáng)和溫度公式 228
一、理想氣體的統(tǒng)計(jì)假設(shè) 228
二、理想氣體的壓強(qiáng)公式 229
三、理想氣體的溫度公式 231
第四節(jié) 能量按自由度均分定理 232
一、自由度 232
三、能量均分定理 233
三、理想氣體的內(nèi)能 234
第五節(jié) 麥克斯韋速率分布定律 236
一、速率分布概念 236
二、速率分布函數(shù) 238
三、麥克斯韋速率分布函數(shù) 238
四、三個(gè)統(tǒng)計(jì)速率 239
第六節(jié) 分子的平均碰撞頻率和平均自由程 241
思考題9 243
練習(xí)題9 244
第十章 熱力學(xué)基礎(chǔ)(Thermodynamics) 247
第一節(jié) 功 熱量 內(nèi)能 熱力學(xué)第一定律 247
一、功 熱量 內(nèi)能 247
二、熱力學(xué)第一定律 248
第二節(jié) 準(zhǔn)靜態(tài)熱力學(xué)過程 249
一、準(zhǔn)靜態(tài)過程 249
二、準(zhǔn)靜態(tài)過程的功 250
第三節(jié) 理想氣體的等容過程和等壓過程 摩爾熱容 252
一、等容過程氣體的定容摩爾熱容 252
二、等壓過程氣體的定壓摩爾熱容 252
第四節(jié) 等溫過程和絕熱過程 256
一、等溫過程 256
三、絕熱過程 257
第五節(jié) 循環(huán)過程卡諾循環(huán) 258
一、循環(huán)過程 258
二、卡諾循環(huán) 263
第六節(jié) 熱力學(xué)第二定律 265
一、熱力學(xué)第二定律的兩種表述 265
二、可逆過程和不可逆過程熱力學(xué)過程的不可逆性 266
三、兩種表述的等價(jià)性 268
第七節(jié) 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義 269
一、熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義 269
三、熱力學(xué)概率與玻耳茲曼熵 271
第八節(jié) 克勞修斯熵 272
一、熵的定義 272
二、理想氣體的熵函數(shù) 273
三、熵增加原理 274
第九節(jié) 熵增加原理的實(shí)例 275
一、功變熱過程 275
二、熱傳導(dǎo)過程 275
三、理想氣體的自由膨脹過程 276
第十節(jié) 熵與能量的退化 276
思考題10 277
練習(xí)題10 278
附錄A 矢量 281
附錄B 國際單位制的基本單位和導(dǎo)出單位 288
附錄C 一些基本物理常數(shù) 291