《大学物理 第1册 力学与热学》

第一章 质点运动学17

§1-1 参照系和坐标系时刻和时间间隔17

一、参照系17

第一篇力学17

二、坐标系18

三、时间和时间间隔19

§1-2 质点19

§1-3 描述质点运动的物理量21

一、位置矢量运动方程和轨道方程21

二、位移23

三、速度25

四、加速度28

五、切向加速度和法向加速度35

§1-4 质点运动学的基本问题41

§1-5 相对运动47

一、牛顿第一定律53

第二章 动力学与守恒定律53

§2-1 牛顿运动定律53

二、牛顿第二定律55

三、牛顿第三定律58

§2-2 牛顿运动定律的应用59

＊§2-3 非惯性系中的力学定律惯性力72

§2-4 功动能动能定理77

一、功78

二、动能和动能定理82

§2-5 保守力的功势能85

一、保守力和非保守力85

二、势能89

三、几种常见的势能函数91

§2-6 功能原理机械能守恒定律94

一、功能原理94

二、机械能守恒定律100

三、能量守恒和转换定律108

§2-7 冲量动量动量定理109

一、力的冲量109

二、动量和动量定理111

§2-8 动量守恒定律118

一、质点组动量定理118

二、动量守恒定律120

三、动量守恒定律的应用121

§2-9 碰撞125

§2-10 角动量与角动量守恒定律131

一、角动量和力矩131

二、质点的角动量定理和角动量守恒定律136

＊三、质点组角动量定理和角动量守恒定律141

§2-11 质点力学定律的综合应用143

一、刚体152

§3-1 刚体及其运动状态的描述152

第三章 刚体力学152

二、刚体运动的基本形式153

三、刚体定轴转动的描述154

四、刚体作匀速转动和匀变速转动的公式157

五、角量和线量的关系158

＊六、角速度矢量159

§3-2 质心运动定理161

一、质心162

二、质心运动定理163

§3-3 转动定理164

一、刚体定轴转动定理165

二、转动惯量167

三、转动定理的应用172

§3-4 刚体转动中的功和能176

一、力矩的功176

二、刚体的转动动能和动能定理177

三、刚体的重力势能179

§3-5 刚体的角动量定理和角动量守恒定律181

一、刚体定轴转动的角动量定理181

二、刚体角动量守恒定律183

＊§3-6 刚体的平面运动188

＊§3-7 进动191

＊第四章 流体力学194

§4-1 流体及其运动的描述194

一、理想流体194

二、流体运动的描述195

三、连续性方程197

§4-2 流体中的压强198

一、静止流体内的压强198

二、理想流体内的压强199

§4-3 伯努利方程200

一、伯努利方程200

二、伯努利方程的应用举例202

＊§4-4 流体的反作用力207

＊§4-5 流体的粘滞性209

一、粘滞定律209

二、泊肃叶公式和斯托克斯公式210

三、层流、湍流和雷诺数211

第五章 相对论力学213

§5-1 伽利略变换与力学相对性原理213

一、伽利略坐标变换式与绝对时空观213

二、伽利略速度变换公式215

三、力学相对性原理216

§5-2 狭义相对论的基本假设与洛仑兹变换218

一、狭义相对论的基本假设218

二、洛仑兹坐标变换公式219

§5-3 狭义相对论的时空观224

一、同时的相对性224

二、时间间隔的相对性228

三、长度的相对性229

四、相对论的速度变换公式233

§5-4 狭义相对论动力学基础238

一、质量和速率的关系238

二、相对论力学的基本方程242

三、质量和能量的关系242

四、能量和动量的关系246

＊§5-5 广义相对论简介246

第二篇机械振动与机械波249

第六章 机械振动249

§6-1 振动250

§6-2 简谐振动252

一、简谐振动的特点253

二、简谐振动中的位移、速度和加速度256

三、简谐振动的周期、频率和圆频率257

四、简谐振动的周相260

三、回声和混响265

五、简谐振动的能量268

六、简谐振动的旋转矢量表示法270

＊§6-3 物理系统的无阻尼自由振动274

一、复摆275

二、扭摆276

三、浮体278

四、“空气弹簧”279

五、电磁系统中的简谐振动281

§6-4 简谐振动的合成281

一、同方向同频率简谐振动的合成282

二、同方向不同频率简谐振动的合成285

三、相互垂直的同频率简谐振动的合成288

四、相互垂直不同频率简谐振动的合成291

§6-5 阻尼振动受迫振动与共振292

一、阻尼振动292

二、受迫振动295

三、共振297

＊§6-6 振动的谱302

第七章 机械波304

§7-1 波动305

一、横波和纵波305

二、波射线和波阵面306

三、振动的速度和振动传播的速度（相速）308

四、波长与波的频率316

§7-2 波动方程318

一、沿X正方向传播的平面简谐波318

二、沿X负方向传播的平面简谐波323

＊三、平面波的微分方程324

＊四、球面波的微分方程329

§7-3 波动的能量329

一、波的能量密度330

二、波的能流密度333

三、波的衰减335

一、惠更斯原理336

§7-4 惠更斯原理波的衍射336

二、波的衍射341

§7-5 波的叠加原理波的干涉342

一、波的叠加原理342

二、波的干涉343

三、驻波347

四、反射波的周相变化351

§7-6 多普勒效应354

＊§7-7 声波360

一、声波的基本特性360

二、声压和声强362

四、超声波和次声波366

§8-1 分子运动论的基本观点370

第八章 气体分子运动论370

第三篇分子物理学和热力学基础370

§8-2 统计规律性的基本概念374

一、统计规律性374

二、几率统计平均值377

§8-3 理想气体状态方程379

一、状态参量379

二、平衡态380

三、理想气体状态方程381

四、理想气体状态方程的另一种形式384

§8-4 麦克斯韦速率分布律387

一、气体分子速率的实验测定387

二、麦克斯韦速率分布律391

三、三种统计速率395

四、麦克斯韦速度分布律397

一、玻尔兹曼分布律402

§8-5 玻尔兹曼分布律重力场中粒子按高度的分布402

二、气体分子在重力场中按高度的分布404

§8-6 理想气体的温度公式407

§8-7 理想气体的压强公式409

一、理想气体的分子模型409

二、统计假设410

三、压强公式411

§8-8 能量均分定理理想气体的内能415

一、自由度416

二、能量按自由度均分定理418

三、理想气体的内能421

§8-9 分子平均碰撞频率及平均自由程423

一、分子的平均碰撞频率424

二、平均自由程427

§8-10 气体的内迁移现象429

一、扩散现象430

二、热传导现象434

三、内摩擦现象（粘滞现象）437

第九章 热力学基础442

§9-1 温度的概念442

一、热平衡和热平衡定律442

二、温度概念及温标443

＊三、国际实用温标444

§9-2 准静态过程功热量445

一、准静态过程445

二、功446

三、热量448

§9-3 热力学第一定律449

一、热力学第一定律449

二、内能热力学第一定律的数学表达式450

三、准静态过程作功的计算454

§9-4 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用457

一、等温过程458

二、等容过程460

三、等压过程461

§9-5 气体的摩尔热容量466

一、气体的定容摩尔热容量467

二、气体的定压摩尔热容量468

三、经典热容量理论的缺陷＊量子理论的修正470

§9-6 绝热过程＊多方过程473

一、绝热过程473

＊二、多方过程482

§9-7 循环过程卡诺循环484

一、循环过程484

二、卡诺循环486

三、逆循环致冷机490

§9-8 热力学第二定律495

＊二、热力学第二定律两种表述的等效性496

一、热力学第二定律的两种常用表述496

§9-9 可逆过程和不可逆过程498

一、可逆过程和不可逆过程498

二、热现象过程的不可逆性和热力学第二定律的实质502

§9-10 卡诺定理504

§9-11 熵熵增加原理507

一、熵的概念508

二、熵增加原理512

§9-12 热力学第二定律的统计意义520

一、微观态和宏观态520

二、热力学第二定律的统计意义523

三、热力学第二定律的适用范围525

第十章 实际气体、固体和相变527

§10-1 实际气体的等温线527

§10-2 范德瓦耳斯方程531

一、理想气体分子模型的修正分子间的相互作用力531

二、范德瓦耳斯方程534

＊三、范德瓦耳斯等温线538

§10-3 焦耳-汤姆逊效应实际气体的内能541

＊§10-4 固体的热学性质544

一、晶态固体和非晶态固体545

二、晶体中粒子的结合力和结合能548

三、晶体中粒子的热运动晶体的热学性质554

＊§10-5 相变561

一、状态与相561

二、液-气相变临界点562

三、固-气和固-液相变三相点563

四、克拉珀龙-克劳修斯方程565

五、相变现象的多样性569

附录A 矢量577

附录B 单位制和量纲590

附录C 常用物理常数表599

附录D 有关地球、月球、太阳、大气的数据600