大學(xué)物理（上冊）

目 錄 
前 言 
第1部分 力學(xué) 
第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué) 3 
1.1 質(zhì)點(diǎn)和參考系 3 
1.1.1 質(zhì)點(diǎn) 3 
1.1.2 參考系 4 
1.1.3 坐標(biāo)系 4 
1.2 描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的物理量 5 
1.2.1 時(shí)間和空間 5 
1.2.2 過程量和狀態(tài)量6 
1.2.3 位置矢量 6 
1.2.4 位移矢量和路程7 
1.2.5 瞬時(shí)速度矢量 8 
1.2.6 瞬時(shí)加速度矢量 10 
1.2.7 位矢、速度、加速度的關(guān)系 12 
1.3 拋體運(yùn)動(dòng) 14 
1.3.1 運(yùn)動(dòng)疊加原理14 
1.3.2 運(yùn)動(dòng)方程和運(yùn)動(dòng)軌跡 15 
1.4 質(zhì)點(diǎn)的圓周運(yùn)動(dòng) 17 
1.4.1 勻速率圓周運(yùn)動(dòng) 17 
1.4.2 變速率圓周運(yùn)動(dòng) 17 
1.4.3 圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述 19 
1.4.4 角量和線量的轉(zhuǎn)換關(guān)系 21 
1.5 一般平面曲線運(yùn)動(dòng)和自然坐標(biāo)系 23 
1.5.1 一般平面曲線運(yùn)動(dòng) 23 
1.5.2 自然坐標(biāo)系 25 
習(xí)題 28 
氣象物語A 大氣的運(yùn)動(dòng) 29 
A.1 空氣質(zhì)點(diǎn)模型 29 
A.2 空氣質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)描述 30 
第2章 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 32 
2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 32
2.1.1 牛頓第一定律 (慣性定律) 32 
2.1.2 牛頓第二定律 33 
2.1.3 牛頓第三定律 35 
2.2 國際單位制和量綱 36 
2.2.1 單位制 36 
2.2.2 量綱 36 
2.3 常見的力 37 
2.3.1 基本的自然力 37 
2.3.2 常見技術(shù)上的力 39 
2.4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 41 
2.4.1 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的兩類問題 41 
2.4.2 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問題解題步驟 41 
2.4.3 例題 41 
2.5 相對運(yùn)動(dòng)和非慣性系力學(xué) 46 
2.5.1 運(yùn)動(dòng)描述的相對性 46 
2.5.2 力學(xué)相對性原理 (伽利略相對性原理) 50 
2.5.3 平動(dòng)加速運(yùn)動(dòng)參考系中的慣性力 51 
2.5.4 勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)參考系中的慣性力 53 
習(xí)題 58 
氣象物語B 大氣動(dòng)力學(xué) 61 
B.1 作用于空氣的力 61 
B.2 大氣運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程 65 
第3章 運(yùn)動(dòng)的守恒量和守恒定律 67 
3.1 質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理 67 
3.1.1 動(dòng)量 沖量 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量定理 67 
3.1.2 質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理 71 
3.2 動(dòng)量守恒定律 73 
3.3 功 功率 動(dòng)能定理 75 
3.3.1 功 75 
3.3.2 功率 78 
3.3.3 動(dòng)能定理 79 
3.4 保守力與非保守力 勢能 81 
3.4.1 保守力做功特點(diǎn) 81 
3.4.2 保守力與非保守力 保守力做功的數(shù)學(xué)表達(dá)式 83 
3.4.3 勢能 84 
3.4.4 勢能與保守力的微分關(guān)系 85 
3.4.5 勢能曲線 86 
3.5 質(zhì)點(diǎn)系功能原理 機(jī)械能守恒定律 87
3.5.1 質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理 87 
3.5.2 質(zhì)點(diǎn)系功能原理 89 
3.5.3 機(jī)械能守恒定律 89 
3.6 碰撞 90 
3.6.1 彈性碰撞 91 
3.6.2 完全非彈性碰撞 91 
3.6.3 非彈性碰撞 92 
3.7 能量守恒定律 94 
3.8 角動(dòng)量 角動(dòng)量守恒定律 95 
3.8.1 角動(dòng)量 95 
3.8.2 力矩 96 
3.8.3 角動(dòng)量定理 96 
3.8.4 質(zhì)點(diǎn)系角動(dòng)量定理 97 
3.8.5 角動(dòng)量守恒定律 98 
習(xí)題 99 
第4章 剛體力學(xué) 105 
4.1 剛體運(yùn)動(dòng)學(xué) 105 
4.1.1 剛體 105 
4.1.2 平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng) 105 
4.1.3 定軸轉(zhuǎn)動(dòng) 107 
4.1.4 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角量描述 107 
4.1.5 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)角量和線量的關(guān)系 110 
4.2 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)定理 112 
4.2.1 力對軸的力矩 112 
4.2.2 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)定理推導(dǎo) 113 
4.2.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 115 
4.3 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理 121 
4.3.1 力矩的功 122 
4.3.2 力矩的功率 123 
4.3.3 轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能 123 
4.3.4 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理 123 
4.4 質(zhì)心與質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理 124 
4.4.1 質(zhì)心 124 
4.4.2 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理及質(zhì)心運(yùn)動(dòng)守恒定律 127 
4.5 剛體系統(tǒng)的功能原理及機(jī)械能守恒定律 129 
4.5.1 剛體的重力勢能 129 
4.5.2 剛體系統(tǒng)的機(jī)械能 129 
4.5.3 剛體系統(tǒng)的功能原理 129
4.5.4 剛體系統(tǒng)的機(jī)械能守恒定律 129 
4.6 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理及角動(dòng)量守恒定律 131 
4.6.1 角動(dòng)量定理 131 
4.6.2 角動(dòng)量守恒定律 133 
4.7 剛體的平面運(yùn)動(dòng) 137 
4.7.1 平動(dòng) 137 
4.7.2 轉(zhuǎn)動(dòng) 138 
4.7.3 純滾動(dòng)條件(無滑滾動(dòng)) 138 
4.7.4 剛體平面運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 141 
習(xí)題 141 
氣象物語C 流體力學(xué)簡介 144 
C.1 理想流體模型 144 
C.2 理想流體的連續(xù)性方程 145 
C.3 伯努利方程 146 
第2部分 振動(dòng)與波動(dòng) 
第5章 機(jī)械振動(dòng) 151 
5.1 簡諧振動(dòng) 151 
5.1.1 振動(dòng)的基本概念 152 
5.1.2 簡諧振動(dòng) 152 
5.1.3 簡諧振動(dòng)的特征量及計(jì)算 157 
5.1.4 旋轉(zhuǎn)矢量法和復(fù)數(shù)法 166 
5.1.5 簡諧振動(dòng)的能量 170 
5.2 簡諧振動(dòng)的疊加 174 
5.2.1 同一直線上兩個(gè)同頻率簡諧振動(dòng)的合成 174 
5.2.2 同一直線上n個(gè)同頻率簡諧振動(dòng)的合成 177 
5.2.3 同一直線上兩個(gè)頻率相近的簡諧振動(dòng)合成 178 
5.2.4 同一振子同時(shí)參與兩個(gè)相互垂直的簡諧振動(dòng)的合成 179 
5.2.5 振動(dòng)的分解頻譜 183 
5.3 阻尼振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振 186 
5.3.1 阻尼振動(dòng)186 
5.3.2 受迫振動(dòng)和共振 188 
習(xí)題 190 
第6章 波動(dòng) 193 
6.1 關(guān)于波動(dòng)的基本概念 193 
6.1.1 波的產(chǎn)生和傳播 193 
6.1.2 橫波與縱波 194 
6.1.3 波面和波線 195
6.1.4 波速、波長以及波的周期和頻率 196 
6.1.5 波動(dòng)的特征 198 
6.2 簡諧波 198 
6.2.1 平面簡諧波和波函數(shù) 198 
6.2.2 波函數(shù)的物理意義 199 
6.3 波動(dòng)方程和波的能量 204 
6.3.1 一維波函數(shù)的二階微分形式 204 
6.3.2 一維波動(dòng)方程的動(dòng)力學(xué)推導(dǎo) 204 
6.3.3 波的能量 205 
6.3.4 能流和能流密度 208 
6.3.5 波的吸收 210 
6.3.6 聲波 超聲波 次聲波 211 
6.4 惠更斯原理與波的傳播 212 
6.4.1 惠更斯原理 212 
6.4.2 波的衍射 213 
6.4.3 波的反射和折射 213 
6.5 波的干涉 214 
6.5.1 波的疊加原理 214 
6.5.2 波的干涉現(xiàn)象 相干波 相干波源 215 
6.5.3 駐波 218 
6.6 多普勒效應(yīng) 223 
6.6.1 多普勒現(xiàn)象 223 
6.6.2 機(jī)械波的多普勒效應(yīng) 224 
6.6.3 其他波中的多普勒效應(yīng) 227 
習(xí)題 227 
第3部分 近代物理學(xué) I 
第7章 狹義相對論 233 
7.1 伽利略變換與經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀 233 
7.1.1 伽利略變換 233 
7.1.2 絕對時(shí)空觀 234 
7.2 狹義相對論基本原理 洛倫茲變換 235 
7.2.1 狹義相對論產(chǎn)生的歷史背景 235 
7.2.2 狹義相對論基本原理 236 
7.2.3 洛倫茲變換 237 
7.3 狹義相對論的時(shí)空觀 239 
7.3.1 同時(shí)的相對性 239 
7.3.2 時(shí)間延緩效應(yīng) 240
7.3.3 長度收縮效應(yīng) 240 
7.3.4 相對論速度變換 242 
7.4 狹義相對論動(dòng)力學(xué) 244 
7.4.1 質(zhì)速關(guān)系 244 
7.4.2 相對論力學(xué)基本方程 246 
7.4.3 質(zhì)量和能量的關(guān)系 246 
7.4.4 能量和動(dòng)量的關(guān)系 248 
習(xí)題 249 
第4部分 熱學(xué) 
第8章 氣體動(dòng)理論 253 
8.1 平衡態(tài)理想氣體物態(tài)方程 253 
8.1.1 物質(zhì)的微觀特征 253 
8.1.2 氣體的狀態(tài)參量 255 
8.1.3 氣體系統(tǒng)的平衡態(tài) 256 
8.1.4 理想氣體狀態(tài)方程 256 
8.2 理想氣體的壓強(qiáng)和溫度 259 
8.2.1 理想氣體的壓強(qiáng)公式 259 
8.2.2 溫度的微觀解釋 261 
8.2.3 氣溫和氣壓 262 
8.3 能量均分原理 理想氣體的內(nèi)能 263 
8.3.1 自由度 263 
8.3.2 能量均分原理 265 
8.3.3 理想氣體的內(nèi)能 265 
8.4 麥克斯韋速率分布律 267 
8.4.1 速率分布函數(shù) 267 
8.4.2 麥克斯韋速率分布律 269 
8.4.3 麥克斯韋分布律下三種特征速率 270 
8.5 氣體分子的平均自由程 271 
8.6 范德瓦耳斯方程 274 
8.6.1 分子自身體積引起的修正 274 
8.6.2 分子間引力引起的修正 274 
8.7 氣體內(nèi)的遷移現(xiàn)象 276 
8.7.1 黏滯現(xiàn)象 276 
8.7.2 熱傳導(dǎo)現(xiàn)象 277 
8.7.3 擴(kuò)散現(xiàn)象 278 
習(xí)題 279
第9章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 281 
9.1 功 熱量和內(nèi)能 282 
9.1.1 準(zhǔn)靜態(tài)過程 282 
9.1.2 功熱量與內(nèi)能 282 
9.2 熱力學(xué)第一定律 284 
9.3 摩爾熱容 理想氣體的等容過程和等壓過程 284 
9.3.1 熱容量 284 
9.3.2 等容過程 285 
9.3.3 等壓過程 286 
9.4 理想氣體的等溫過程和絕熱過程 287 
9.4.1 等溫過程 287 
9.4.2 絕熱過程 287 
9.5 循環(huán)過程 卡諾循環(huán) 290 
9.5.1 循環(huán)過程 290 
9.5.2 卡諾循環(huán) 291 
9.6 熱力學(xué)第二定律 294 
9.6.1 熱力學(xué)第二定律的兩種表述 294 
9.6.2 可逆過程和不可逆過程 295 
9.6.3 卡諾定理 296 
9.7 熵 熵增原理 297 
9.7.1 熵 2