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第一部分力学1

力学定律和公式1

一、质点运动学1

参照系、坐标系1

位置矢量、运动学方程1

位移、路程1

速度1

加速度2

直线运动3

平面曲线运动和空间曲线运动4

抛射体运动6

二、质点力学6

力6

牛顿定律8

动量、冲量8

功、能9

力矩、动量矩11

质点力学的基本定理、守恒定律11

有心力运动12

质心15

三、质点系力学15

质心运动定理16

质点系动量定理、动量守恒定律16

质点系动能定理、机械能守恒定律16

质点系动量矩定理、动量矩守恒定律17

碰撞18

变质量物体运动20

两体问题21

力学相对性原理22

伽利略变换22

四、力学相对性原理 非惯性系22

平动非惯性系23

转动非惯性系24

非惯性系中质点系力学基本定理24

地球自转对物体运动的影响25

五、刚体运动学28

刚体的平动28

刚体的定轴转动28

刚体的平面平行运动29

刚体的定点转动30

六、刚体静力学32

基本公理32

自由刚体的运动32

力系的简化33

力系平衡条件(方程)33

绳索平衡34

七、刚体动力学35

刚体的转动惯量、动量矩、动能35

刚体运动微分方程37

定轴转动38

平面平行运动38

六、弹性力学39

定点转动、欧拉动力学方程39

弹性体拉伸、压缩40

弹性体的剪切形变40

圆杆的扭转41

梁的弯曲41

应力分析41

应变分析43

应力和应变关系44

九、流体力学46

流体运动学46

理想流体动力学48

流体静力学49

粘滞流体运动50

十、振动52

简谐振动的运动方程52

简谐振动表示法55

简谐振动的能量55

简谐振动的合成55

振动的分解58

阻尼振动58

受迫振动59

耦合振子、简正模60

连续系统简正模61

膜的振动63

板的振动63

十一、波64

波的基本概念64

波动方程65

波的能量、能流密度65

波的叠加66

多普勒效应67

十二、声学68

声波的基本概念68

声波的辐射70

声波在管中的传播71

声波的接收72

室内声场74

十三、分析力学75

虚功原理75

达朗贝尔原理、动力学普遍方程77

第一类拉格朗日方程78

第二类拉格朗日方程79

非完整系统的饶斯方程80

多自由度系统的微振动81

受有耗散力系统的拉格朗日方程81

哈密顿正则方程83

泊松括号、泊松定理84

正则变换85

哈密顿-雅可比方程、雅可比定理87

力学中的变分原理87

十四、特殊相对论88

洛仑兹变换88

由洛仑兹变换得出的几项结果89

质量和速度的关系90

质量和动量的变换90

能量91

相对论的动力学方程91

不变量92

四维矢量、间隔92

相对论的四维形式93

电荷密度和电流密度的变换95

矢势和标势的变换95

电磁场的变换95

电磁场方程的四维形式96

力学数表98

表1-1 均匀薄截面的几何性质98

表1-2 一些质量均匀分布物体的质心118

表1-3 一些质量均匀分布物体的转动惯量119

表1-4 静摩擦系数表121

非金属材料间的静摩擦系数121

金属材料间的静摩擦系数123

表1-5 密度表125

固态元素的密度125

一些无机化合物在固态时的密度128

一些固体在20℃时的密度130

钢的密度131

铝合金的密度132

镍合金的密度133

铅合金的密度133

钴合金的密度133

铜合金的密度134

塑料的密度135

干燥空气的密度136

纯水在一个大气压下的密度137

水银在一个大气压下的密度139

一些元素和无机化合物在液态时的密度139

一些液态有机化合物的密度142

液态碳氟化物和氯氟化物的密度143

在不同温度和压力下水的密度143

在不同温度和压力下重水的密度145

在不同温度和压力下水银的密度146

在不同温度和压力下甲醇的密度146

在不同温度和压力下酒精的密度147

在不同温度和压力下丙酮的密度148

在不同温度和压力下乙醚的密度148

表1-6 弹性系数和弹性常数表149

立方晶系的弹性系数和弹性常数149

六方晶系的弹性系数和弹性常数153

四方晶系的弹性系数和弹性常数154

三方晶系的弹性系数和弹性常数155

斜方晶系的弹性系数156

单斜晶系的弹性系数和弹性常数157

表1-7 弹性和强度常数表158

金属的弹性和强度常数158

铁和钢合金的弹性相强度常数161

表1-8 一些固体的弹性模量和泊松系数163

表1-9 一些物质的相对体积163

表1-10 粘滞系数表166

水的粘滞系数166

液态氯化铅的粘滞系数167

液态溴化钠的粘滞系数167

液态氯化钾的粘滞系数167

液态碘化汞的粘滞系数168

过热水蒸气的粘滞系数168

空气的粘滞系数170

几种气体的粘滞系数170

表1-11 声的传播速度表171

在气体中声的传播速度171

在液体中声的传播速度172

在固体中声的传播速度174

表1-12 建筑材料的吸音系数175

一些液体的表面张力系数176

表1-13 表面张力系数表176

水对空气的表面张力系数176

一些液态金属的表面张力系数179

一些有机物水溶液对空气的表面张力系数180

第二部分热力学统计物理181

热力学统计物理定律和公式181

一、热力学第零定律与状态方程181

热力学第零定律181

气体状态方程181

三个与状态方程有关的系数182

二、热力学第一定律与内能183

功183

热力学第一定律184

理想气体的内能——焦耳定律184

热容量与摩尔热容量185

理想气体准静态过程的主要公式185

热机效率与致冷系数186

理想气体可逆卡诺循环的效率与致冷系数186

卡诺定理187

热力学第二定律的数学表达式187

热力学第二定律187

三、热力学第二定律与熵187

可逆过程热力学基本微分方程188

理想气体的熵188

四、热力学函数188

焓189

自由能189

吉布斯函数190

吉布斯-亥姆霍兹方程190

特性函数191

麦克斯韦关系式192

五、热力学函数偏导数间的关系192

熵的计算公式(TdS方程)193

内能计算公式与焦耳系数193

焓的计算公式193

定压热容量与定容热容量之差194

物态方程与热容量间的关系194

焦耳-汤姆逊效应194

电热效应与热电效应的关系195

磁致伸缩效应与压磁效应的关系195

六、单元复相系平衡196

单元开系热力学微分方程196

克拉伯龙方程与蒸汽压方程197

交界面为曲面时单元复相系平衡条件197

单元复相系平衡条件197

临界半径198

厄伦菲斯方程198

七、多元复相系平衡，化学平衡与第三定律198

多元复相系的热力学微分方程198

多元复相系的平衡条件199

吉布斯相律199

单相化学平衡条件199

热力学第三定律200

质量作用定律与平衡常数200

八、非平衡热力学201

不可逆过程热力学基本方程201

熵流与熵产生201

宏观线性定律201

昂色格倒易关系201

最小熵产生定理201

推广的最小熵产生定理202

局域超熵产生判据202

反应扩散方程202

理想气体的压强公式203

理想气体的微观模型203

九、气体分子运动论的基本概念203

物质的微观模型203

温度的微观解释204

阿伏加德罗定律与道尔顿分压定律204

能量均分定理与理想气体的内能204

十、近独立粒子统计理论205

等几率原理205

近独立粒子系统的微观状态数205

三个统计分布206

经典统计的适用条件207

麦克斯韦速率分布207

计算热力学量公式208

十一、近独立粒子统计理论的应用208

固体定容热容量209

十二、系综理论211

正则分布211

正则分布的热力学公式212

巨正则分布212

巨正则分布的热力学公式212

十三、非平衡统计213

输运过程的宏观规律213

输运系数与微观量间的关系214

分子按自由程的分布214

气体分子的平均自由程214

气体分子的碰撞频率214

玻耳兹曼方程215

金属的电导率215

玻耳兹曼积分微分方程215

H定理216

主方程216

十四、涨落理论216

爱因斯坦涨落公式217

巨正则系综的能量与粒子数涨落217

正则系综的能量涨落217

散差的普遍公式217

单元开系热力学量小涨落的一般公式218

单元闭系基本热力学量涨落公式218

布朗运动的爱因斯坦公式218

尼奎斯公式218

热力学统计物理数表219

表2-1 不同化学元素对铂的热电动势219

化学元素对铂的热电动势219

重要的热电偶金属对铂的热电动势221

一些合金对铂的热电动势222

表2-2 不同物质的常数α、b值223

表2-3 不同物质的临界温度、压强和体积227

表2-4 维里系数及其对温度的导数232

氦的第二维里系数232

氖的第二维里系数及其对温度的导数233

氩的第二维里系数及其对温度的导数234

氪的第二维里系数及其对温度的导数236

氙的第二维里系数及其对温度的导数238

氮的第二维里系数及其对温度的导数239

氧的第二维里系数及其对温度的导数240

氢的第二维里系数241

水蒸气的第二维里系数242

重水蒸气的第二维里系数243

二氧化碳的第二维里系数244

甲烷的第二维里系数及其对温度的导数245

氘(D2)的第二维里系数247

不同物质的第三维里系数247

表2-5 各种物质的膨胀系数249

单质的线膨胀系数249

一些化合物与合金的线膨胀系数261

液体的体膨胀系数β以及α、b、c值265

元素在25℃时的？266

表2-6 各种物质在不同压强下体积与原体积比？266

无机化合物在25℃时的？268

固体在25℃时的？273

表2-7 不同气体的定容热容量283

氮气的？283

氩气的？285

表2-8 不同气体的定压热容量287

空气的？287

氩气的？288

氢气的？289

氮气的？290

氧气的？291

表2-9 不同气体的熵292

空气的？292

氩气的？293

氢气的？294

氮气的？295

氧气的？296

表2-10 不同物质的潜热297

表2-11 金属的蒸汽压方程常数A、B、C306

键化合物的生成热与燃烧热307

表2-12 不同物质的生成热与燃烧热307

元素与无机化合物的生成热308

碳化合物的生成热与燃烧热312

表2-13 某些物质的唯象系数315

表2-14 爱因斯坦？316

表2-15 德拜？317

表2-16 德拜特征温度？与电子常数γ318

表2-17 不同物质的热传导系数320

稀薄的无机气体的热传导系数320

稀薄的有机气体的热传导系数320

固体的热传导系数321

液体的热传导系数321

表2-18 不同物质间扩散系数324

标准状态下气体间的扩散系数D324

25℃时稀溶液的扩散系数325

金属的扩散系数D328

第三部分电磁学330

电磁学定律和公式330

一、静电场330

库仑定律330

电场强度330

高斯定理332

电位差与电位333

静电场中的导体和电介质335

带电电容器的电场及电容器的电容335

静电场的能量337

电场力338

二、稳恒电流与电路340

电流连续性方程340

导体内的稳恒电场340

电源的电动势340

电阻，电阻率及其与温度的关系341

功率，焦耳定律342

欧姆定律342

基尔霍夫定律344

电阻的串联和并联345

安培计和伏特计347

电桥平衡条件347

电池的串联和并联348

电压源和电流源348

叠加定理349

等效电源定理349

Y-△电路的等效变换350

安培定律351

三、稳恒磁场351

毕奥-萨伐尔定律352

磁学中的高斯定理353

安培环路定理353

几种不同载流回路的磁场354

磁介质中的磁场356

磁场对载流导线的作用357

带电粒子在磁场中的运动358

偶极子公式360

简单磁路361

电磁感应定律364

四、电磁感应与暂态过程364

自感应365

互感应365

几种不同导体的电感366

磁场能量367

RC电路的暂态过程368

RL电路的暂态过程370

RLC电路的暂态过程371

五、正弦交流电路374

电阻、电容和电感在交流电路中的特性375

正弦交流电的瞬时值375

简单的串、并联交流电路377

正弦交流电的复数表示法380

复阻抗与复导纳380

交流电路的复数运算法382

互感线圈的串联和并联386

欧姆定律和基尔霍夫定律的复数形式387

交流电的功率387

谐振电路389

六、电磁场与电磁波391

麦克斯韦方程组392

媒质的电磁性质方程393

边界条件394

坡印亭定理396

麦克斯韦张力张量397

电磁场的动量守恒定律398

达朗贝尔方程及其解398

振荡电偶极子的场400

电磁波的传播402

电磁波谱405

液体的相对介电常数407

固体的相对介电常数407

表3-1 相对介电常数表407

电磁学数表407

气体的相对介电常数408

表3-2 电介质的介电强度408

表3-3 电阻率及其温度系数表409

金属的电阻率及其温度系数409

金属在熔融状态时的电阻率411

合金和碳的电阻率及其温度系数412

绝缘材料的电阻率412

表3-4 常用化学元素的标准电势413

表3-5 几种温差电偶的温差电动势414

表3-6 某些金属和合金的逸出功416

表3-7 物质的电化当量417

表3-8 功率比、电压比、电流比的分贝数换算表418

表3-9 逆磁和顺磁物质的磁化率420

表3-10 磁性材料性能表422

硬磁材料的性能422

软磁材料的性能423

粉末磁铁的性能423

表3-11 铁磁体、铁氧体的居里温度424

表3-12 霍耳系数425

表3-13 集些导体的透入深度和表面电阻426

表3-14 超导金属的临界温度和临界磁场427

表3-15 几种实用超导材料的主要性能429

表3-16 超导体同位素效应的指数430

第四部分光学431

光学定律和公式431

一、几何光学431

几何光学基本定律431

全反射及其应用432

近轴光学公式433

二、光学仪器437

像差公式437

光度学的基本概念438

助视仪器的放大率440

光学仪器的分辨本领441

分光仪器的角色散率442

棱镜折射率443

法布里-珀罗干涉仪443

三、波动光学443

光的干涉443

薄膜光学449

光的衍射452

光的偏振459

光的吸收、散射和色散463

四、光的量子性464

绝对黑体464

光的微粒性467

五、现代光学简介468

激光的基本原理468

信息光学471

光学数表472

表4-1 光速测量一览表472

表4-2 光学纤维材料配比的数值孔经475

表4-4 一些物质至空气的临界角476

表4-3 各种玻璃在5893A处的临界角476

表4-5 几种常用无色光学玻璃表477

表4-6 各种材料对可见光的反射系数478

表4-7 一些材料的表面对“白炽”光的反射系数479

表4-8 在透镜焦平面上，夫琅和费衍射花样的能量分布480

表4-9 一些实际光源光亮度的近似值481

表4-10 一些实际情况下的光照度值481

表4-11 太阳辐射的吸收系数482

表4-12 可见光的波长482

表4-13 夫琅和费谱线(太阳光谱)483

表4-14 激光波长表484

表4-15 拉曼激光和拉曼线490

一些物质的平均发射本领492

表4-16 物质的发射本领表492

一些材料的光谱发射本领494

表4-17 元素的光电效应功函数496

表4-18 物质的旋光率表498

固体的旋光率498

液体的旋光率499

溶液的旋光率500

酸和碱的旋光性502

表4-19 克尔常数表503

液体(无机物)的费尔德常数V504

表4-20 物质的费尔德常数表504

气体的费尔德常数V504

液体(有机物)的费尔德常数V505

水溶液的费尔德常数V506

顺磁体的费尔德常数V506

铁磁体的费尔德常数V506

固体的费尔德常数V507

表4-21 折射率和温度系数表508

人造蓝宝石对寻常光的折射率508

红宝石的折射率509

方解石对寻常光和非寻常光的折射率及温度系数510

石英晶体的折射率和温度系数511

闪锌矿对寻常光的折射率512

尖晶石的折射率513

金红石的折射率513

钛酸锶的折射率514

氧化镁的折射率和温度系数515

砷硫玻璃的折射率516

砷化铟的折射率和消光系数517

硅的折射率518

硫化锌的折射率519

硝酸钠的折射率519

硒的折射率519

硫化镉对寻常光和非寻常光的折射率520

钼酸钙的折射率521

氯化钠的折射率和温度系数521

氯化铊的折射率523

氯化银的折射率524

氯化钾的折射率525

溴化铯的折射率527

溴化铊-氯化铊的折射率529

溴化钾的折射率530

溴化铊的折射率530

碘化铯的折射率531

碘化钾的折射率535

磷酸二氢钾的折射率535

碳化硅的折射率536

锗的折射率和温度系数536

萤石的折射率和温度系数537

氟化钙的折射率和温度系数539

氟化钡的折射率541

氟化钠的折射率543

氟化镁的折射率和温度系数544

氟化锂的折射率545

氟化铅的折射率546

钼酸铅的折射率547

氟化镧的折射率547

磷化铟的折射率和消光系数548

磷酸二氢铵对寻常光和非寻常光的折射率551

钛酸钙的折射率552

磷化镓的折射率和消光系数552

锑化铟的折射率和消光系数556

锑化镓的折射率和消光系数557

砷化镓的折射率558

一些物质水溶液的折射率559

20℃时蔗糖水溶液的折射率560

麦芽糖水溶液在20℃和25℃的折射率563

纯水的折射率565

气体的折射率566

空气的折射率567

水、乙醇和二硫化碳相对于空气的折射率570

第五部分量子物理572

量子物理定律和公式572

一、原子物理学572

原子的基本状况572

氢原子能级和辐射573

多电子原子577

原子的电子壳层结构580

X射线581

二、原子核物理学583

原子核的基本性质583

原子核的放射性衰变585

原子核模型595

原子核反应598

基本粒子601

微粒的波粒二象性602

三、量子力学基础602

波函数和薛定谔方程604

量子物理数表615

表5-1 氢原子光谱615

表5-2 某些元素的明线发射光谱波长616

表5-3 单质元素的第一电离能、电子亲合性618

表5-4 原子壳层的电子结合能621

表5-5 单质元素的晶体结构、原子半径、离子半径628

表5-6 常用物质的X射线质量吸收系数634

表5-7 常用物质的γ射线质量吸收系数635

表5-8 放射性衰变计算表637

表5-9 按能量大小排列的γ射线能量标准639

表5-10 按能量大小排列的α发射体的主要α粒子能量和强度642

表5-11 一些α衰变链母体或子体核的主要α粒子能量和强度645

表5-12 宽束γ射线在不同减弱倍数时的铅层厚度646

表5-13 质子的电离损耗和射程、能量关系647

表5-14 观测到穆斯堡尔效应的原子核特性649

表5-15 某些核反应及其反应能653

表5-16 各种探测器的主要性能比较656

表5-17 基本粒子表659

稳定粒子表660

介子表666

重子表673

第六部分物理学的数学工具681

数学基本概念和公式681

一、代数运算681

集合及其运算681

数及其运算683

一元n次方程686

线性方程组688

排列、组合与二项式定理689

逻辑代数690

直线692

二、几何图形692

凸多边形694

圆锥曲线698

常见几何体的体积和表面积703

坐标系与坐标变换710

三、初等函数713

幂函数713

指数函数和对数函数714

三角函数715

反三角函数722

双曲函数726

反双曲函数730

指数函数、三角函数和双曲函数的关系732

四、微分学733

序列与函数的极限733

单变量函数的导数与微分736

多变量函数的微分741

五、积分学743

不定积分743

定积分758

多重积分765

曲线积分和曲面积分768

不同类型积分的关系770

六、级数770

级数及其运算770

幂级数775

三角级数782

无穷乘积787

七、特殊函数789

Г-函数789

B-函数791

椭圆积分793

贝塞耳函数796

勒让德多项式802

切比雪夫多项式804

八、积分变换和变分法806

拉普拉斯变换806

傅立叶变换812

变分法817

九、常微分方程821

一阶微分方程821

变系数二阶线性微分方程825

常系数线性微分方程828

十、偏微分方程832

偏微分方程的一股概念与定解问题832

一阶偏微分方程834

二阶偏微分方程836

十一、线性代数847

行列式847

矩阵849

线性空间与线性变换852

特征值与特征矢量854

矢量代数856

十二、矢量和张量856

矢量分析859

张量代数867

张量分析869

十三、概率论869

事件与概率869

一维随机变量及其分布872

二维随机变量及其分布877

随机变量的数字特征879

表6-1 数学常数表883

数学常用数表883

表6-2 乘方、方根表884

表6-3 对数表888

常用对数表888

自然对数表895

表6-4 指数函数表902

指数函数ex表902

指数函数e-x表904

表6-5 三角函数表905

正弦和余弦表905

正切与余切表911

表6-6 双曲函数表922

表6-7 度与孤度互化表924

度、分、秒化弧度表924

弧度化度、分、秒表925

表6-8 特殊函数表926

Г-函数表926

贝塞尔函数表927

勒让德多项式表929

椭圆积分数值表932

误差函数表936

泊松分布数值表950

表6-9 统计用表950

正态分布数值表953

x2-分布数值表955

t-分布数值表957

F-分布数值表959

附录963

一、我国法定计量单位963

二、法定计量单位名词解释967

三、物理量的名称、单位和量纲970

四、常见物理量单位换算关系表990

五、物理学常用的常数1021

六、拉丁字母及希腊字母1033