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第一篇力学的物理基础3

引言3

第一章质点运动学5

目的与要求5

1.1参照系 质点6

1.1.1 参照系和坐标系6

1.1.2 时刻和时间9

1.1.3 质点9

1.1.4 质点的位置矢量11

1.2速度12

1.2.1 位移矢量(位移)12

1.2.2 速度14

1.3 加速度17

1.4直线运动 自由落体运动21

1.4.1 运动学的两类问题21

1.4.2 匀加速直线运动34

1.4.3 自由落体运动37

1.5 匀速率圆周运动 向心加速度44

1.6一般曲线运动 切向加速度和法向加速度47

1.6.1 变速率圆周运动的加速度47

1.6.2 一般曲线运动的加速度50

1.7质点在圆周运动中的角位移、角速度和角加速度55

1.7.1 角坐标和角位移55

1.7.2 角速度和角加速度56

1.7.3 线量与角量间的关系57

1.8用直角坐标象描述运动60

1.8.1 直角坐标系中速度和加速度的解析表示式60

1.8.2 抛射体运动65

1.9 相对运动72

第一章习题80

第二章牛顿运动定律85

目的与要求85

2.1牛顿第一定律86

2.1.1 牛顿第一定律86

2.1.2 惯性86

2.1.3 力的初步概念87

2.2牛顿第二定律89

2.2.1 牛顿第二定律89

2.2.2 质量的概念90

2.2.3 合力的概念 力的叠加原理91

2.2.4 牛顿第二定律的投影式92

2.3牛顿第三定律94

2.3.1 牛顿第三定律94

2.3.2 正确区分一对作用与反作用力和一对平衡力95

2.4力学中常见的几种力96

2.4.1 万有引力97

2.4.2 弹性力100

2.4.3 摩擦力104

2.5 牛顿定律的应用107

2.5.1运用牛顿定律解题的方法步骤107

2.5.2 牛顿定律在直线运动问题中的应用举例120

2.5.3 牛顿定律在圆周运动问题中的应用举例130

2.6惯性参照系和非惯性参照系 惯性力138

2.6.1 惯性参照系138

2.6.2 伽利略相对性原理140

2.6.3 非惯性参照系中的惯性力141

第二章习题148

第三章动量154

目的与要求154

3.1动量与冲量 质点的动量定理156

3.1.1 动量156

3.1.2 质点的动量定理157

3.1.3 冲量的概念160

3.1.4 动量定理的投影式162

3.1.5 动量定理应用举例163

3.2质点系的动量定理170

3.2.1 质点系 内力与外力170

3.2.2 质点系的动量定理170

3.3动量守恒定律174

3.3.1 质点系的动量守恒定律174

3.3.2 动量守恒定律成立的条件175

3.3.3 动量守恒定律的投影式176

3.3.4 动量守恒定律是自然界的普遍规律177

3.3.5 动量守恒定律应用举例177

3.3.6 应用动量守恒定律解题方法步骤183

3.4 火箭飞行原理184

第三章习题189

第四章功与能193

目的与要求193

4.1功 功率195

4.1.1 功195

4.1.2 功率201

4.2动能 动能定理204

4.2.1 动能定理204

4.2.2 动能的概念206

4.2.3 动能定理应用举例208

4.3保守力 势能211

4.3.1 保守力与非保守力211

4.3.2 势能217

4.4功能原理225

4.4.1 质点系的动能定理225

4.4.2 功能原理227

4.4.3 功能原理应用举例229

4.5机械能守恒定律 能量转化与守恒定律234

4.5.1 机械能守恒定律234

4.5.2 机械能守恒定律应用举例236

4.5.3 普遍能量转化与守恒定律240

4.6动量守恒定律和机械能守恒定律的联合应用243

4.6.1 球体的正碰244

4.6.2 运动过程的分段考虑250

第四章习题257

第五章刚体的转动264

目的与要求264

5.1刚体的平动、转动和定轴转动265

5.1.1 刚体265

5.1.2 平动和转动266

5.1.3 定轴转动267

5.1.4 角速度矢量269

5.2刚体的定轴转动定律272

5.2.1 力对转轴的力矩272

5.2.2 刚体的定轴转动定律275

5.2.3 转动惯量 回转半径278

5.2.4 刚体的定轴转动定律应用举例283

5.3转动刚体的功能关系287

5.3.1 刚体的转动动能287

5.3.2 力矩的功288

5.3.3 定轴转动刚体的动能定理289

5.4质心 质心运动定理292

5.4.1 质心概念292

5.4.2 质心位置的计算294

5.4.3 质心运动定理299

5.5刚体的角动量 角动量守恒定律301

5.5.1 质点对转轴的角动量301

5.5.2 刚体对转轴的角动量302

5.5.3 刚体的角动量定理303

5.5.4 角动量守恒定律304

5.6 经典力学的适用范围310

第五章习题315

力学复习题320

第二篇热学329

第六章总论329

6.1 热学的研究对象329

6.2 物质分子运动论的基本原理及其实验基础330

6.3 物质在不同聚集态时的分子内聚力与热运动334

6.4 物质分子运动论与热力学的研究方法335

6.5 微观量与宏观量336

第七章气体分子运动论(一)338

目的与要求338

7.1 气体的状态参量 平衡状态339

7.2气体的实验定律345

7.2.1 玻意尔-马略特定律345

7.2.2 盖·吕萨克定律346

7.2.3 查理定律347

7.2.4 气体定律348

7.2.5 阿伏伽德罗定律349

7.3理想气体状态方程350

7.3.1 理想气体350

7.3.2 理想气体状态方程351

7.3.3 状态方程与过程方程353

7.3.4 摩尔气体常数只的数值354

7.3.5 理想气体密度公式355

7.3.6 应用举例355

7.4气体分子运动论压强基本公式358

7.4.1 压强的成因358

7.4.2 理想气体的微观模型359

7.4.3 压强的计算360

7.4.4 压强基本公式的意义364

7.5气体分子运动论能量基本公式366

7.5.1 气体分子平均平动动能与温度的关系——能量基本公式366

7.5.2 理想气体状态方程的另一表示形式368

7.6能量按自由度均分原理 理想气体的内能372

7.6.1 运动自由度的概念373

7.6.2 气体分子运动的自由度374

7.6.3 能量按自由度均分原理376

7.6.4 理想气体的内能378

7.7气体分子热运动的统计规律381

7.7.1 气体分子热运动的基本特征381

7.7.2 气体分子热运动速率分布规律383

7.7.3 气体分子的碰撞与平均自由程395

第七章习题402

第八章气体分子运动论(二)405

目的与要求405

8.1气体中的输运过程406

8.1.1 气体中的扩散现象407

8.1.2 气体中的热传导现象411

8.1.3 内摩擦现象(粘滞现象)415

8.1.4 三种输运过程的比较421

8.2真实气体 范德瓦耳斯方程422

8.2.1 真实气体的等温线423

8.2.2 范德瓦耳斯方程427

第八章习题436

第九章热力学基础437

目的与要求437

9.1功 热量 热力学系统的内能439

9.1.1 热力学系统439

9.1.2 作功和传热是热力学系统与外界间传递能量的两种方式439

9.1.3 热力学系统的内能441

9.1.4 功、热量与内能在概念上的区别442

9.2 热力学第一定律444

9.3平衡过程中功、热量和内能增量的计算446

9.3.1 平衡过程中功的计算447

9.3.2 平衡过程中热量的计算450

9.3.3 内能增量的计算451

9.4热力学第一定律对于理想气体的等值过程的应用453

9.4.1 等容过程454

9.4.2 等压过程456

9.4.3 理想气体的定容摩尔热容量和定压摩尔热容量理论459

9.4.4 等温过程463

9.5 绝热过程466

9.6循环过程 热机循环和致冷机循环475

9.6.1 循环过程475

9.6.2 热机循环 热机效率477

9.6.3 致冷机循环 致冷系数480

9.6.4 实际热机和致冷机举例483

9.7 卡诺循环及其效率487

9.8 热力学第二定律495

9.9可逆过程与不可逆过程热力学第二定律的普遍意义501

9.9.1 热力学第二定律的普遍意义501

9.9.2 可逆过程与不可逆过程503

9.9.3 卡诺定理507

9.10 热力学第二定律的统计意义509

第九章习题518

热学复习题523

附录Ⅰ矢量的运算530

Ⅰ.1 矢量的意义和表示530

Ⅰ.2 矢量相加和相减531

Ⅰ.3 矢量分解 正交分解和解析表示式534

Ⅰ.4 矢量的乘法539

附录Ⅱ 力学单位制和量纲544

Ⅱ.1基本量和导出量 单位制544

Ⅱ.2 国际单位制(SI)545

Ⅱ.3 量纲546

力学习题答案549

力学复习题答案及部分解答554

热学习题答案557

热学复习题答案及部分解答559