大学物理学(上册)(微课版)

第 1章质点运动学
1．1 参考系、坐标系和物理模型 4
一、参考系 4
二、坐标系 4
三、物理模型 4
1．2 位置矢量、位移、速度和加速度 5
一、位置矢量、运动方程和轨道方程 5
二、位移和路程 6
三、速度和速率 6
四、加速度 8
1．3 质点的曲线运动描述 10
一、曲率和曲率半径 10
二、自然坐标系 11
三、平面曲线运动 11
四、平面极坐标系 13
五、圆周运动 13
1．4 运动学中的两类问题 16
一、已知质点的运动方程，求速度和加速度 16
二、已知加速度和初始条件，求速度和运动方程 17
1．5 相对运动 20
本章提要 23
本章习题 24
第 2章质点动力学
2．1 牛顿运动定律 28
一、牛顿第 一定律（惯性定律）与惯性参考系 28
二、牛顿第二定律、惯性质量与引力质量 29
三、牛顿第三定律 29
四、牛顿第二定律的应用举例 30
*
五、量纲式和量纲 34
*
2．2 非惯性系与惯性力 35
一、在变速直线运动参考系中的惯性力35
二、在匀角速转动的非惯性系中的惯性力——惯性离心力 37
三、科里奥利力 38
2．3 动量、动量守恒定律和*质心运动定理 38
一、冲量与质点的动量定理 39
二、质点系的动量定理 40
三、质点系的动量守恒定律 41
四、动量定理和动量守恒定律的应用举例 42
*
五、质心和质心运动定理 45
2．4 功、动能、势能与机械能守恒定律 48
一、功与功率 48
二、动能与动能定理 52
三、势能 53
*
四、势能曲线 55
五、质点系的动能定理与功能原理 56
六、机械能守恒定律与宇宙速度 58
七、碰撞 61
八、能量转化与守恒定律 62
*
2．5 理想流体的性质及伯努利方程 64
一、理想流体 65
二、不可压缩流体的连续性方程 65
三、流体动力学的处理方法——伯努利方程 67
四、伯努利方程的应用 69
本章提要 72
本章习题 73
第3章刚体力学基础
3．1 刚体的定轴转动 79
一、刚体 79
二、刚体的基本运动 79
三、刚体定轴转动的描述 80
3．2 力矩、转动定律与转动惯量 82
一、力矩 83
二、刚体定轴转动的转动定律 83
三、转动惯量 84
四、平行轴定理 87
五、转动定律的应用举例 87
3．3 转动动能、力矩做功与刚体定轴转动的动能定理 90
一、转动动能 90
二、力矩做功 90
三、刚体定轴转动的动能定理 91
3．4 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律 92
一、质点的角动量、角动量定理及角动量守恒定律 93
二、刚体对轴的角动量与刚体定轴转动的角动量定理 96
三、刚体对轴的角动量守恒定律 97
本章提要 102
本章习题 103
第4章相对论
4．1 伽利略相对性原理与经典力学的绝对时空观 109
一、伽利略相对性原理与伽利略变换 109
二、经典力学的绝对时空观 110
4．2 绝对参考系的否定——迈克耳孙-莫雷干涉实验 111
4．3 狭义相对论基本原理与洛伦兹变换 113
一、狭义相对论的基本原理 113
二、洛伦兹变换 114
三、洛伦兹速度变换 114
4．4 狭义相对论时空观 117
一、同时的相对性 117
二、长度的相对性 118
三、时间间隔的相对性 119
4．5 狭义相对论动力学 121
一、动量、质量与速度的关系 121
二、狭义相对论力学的基本方程 123
三、质量与能量的关系 123
四、动量与能量的关系 125
*
4．6 广义相对论简介 126
一、广义相对论的等效原理 126
二、广义相对论时空特性的几个例子 126
本章提要 130
本章习题 132
第5章机械振动
5．1 简谐振动的动力学 136
一、弹簧振子模型 136
二、微振动的简谐近似 137
5．2 简谐振动的运动学 139
一、简谐振动的运动学方程 139
二、描述简谐振动的3个重要参量 139
三、简谐振动的旋转矢量表示法 141
5．3 简谐振动的能量 145
5．4 简谐振动的合成 148
一、同方向、同频率简谐振动的合成148
二、同方向、不同频率简谐振动的合成及拍 150
*
三、多个同方向、同频率简谐振动的合成 151
*
四、两个相互垂直的同频率简谐振动的合成 152
*
5．5 阻尼振动、受迫振动和共振 154
一、阻尼振动 154
二、受迫振动 156
三、共振 156
本章提要 159
本章习题 160
第6章机械波
6．1 机械波的形成和传播 167
一、机械波产生的条件 167
二、横波和纵波 167
三、波线和波面 169
四、简谐波 169
*
五、物体的弹性形变 169
六、描述波动的几个主要物理量 170
6．2 平面简谐波 172
一、平面简谐波的波函数 172
二、波函数的物理意义 173
6．3 波的能量及能流密度 179
一、波的能量和能量密度 179
二、波的能流和能流密度 180
三、波的吸收 181
6．4 惠更斯原理及波的叠加和干涉 182
一、惠更斯原理 182
二、波的叠加原理 184
三、波的干涉 185
6．5 驻波 188
一、驻波方程 188
二、驻波振幅与相位分布特征 189
三、相位跃变与半波损失 191
*
四、简正模式 191
6．6 多普勒效应 194
*
冲击波 196
本章提要 199
本章习题 201
第7章气体动理论基础
7．1 平衡态、温度及理想气体物态方程 210
一、平衡态与状态参量 210
二、热力学第零定律及温度 211
三、理想气体物态方程 212
7．2 理想气体的压强和温度公式 213
一、理想气体的微观模型和统计假设213
二、理想气体压强公式 214
三、温度的本质和统计意义 215
7．3 能量均分定理与理想气体的内能 216
一、自由度 216
第二篇 热学
二、能量均分定理 217
三、理想气体的内能 218
7．4 麦克斯韦速率分布律 219
一、气体分子速率的实验测定 219
二、气体分子的速率分布函数 220
三、麦克斯韦速率分布律简介 221
四、 3种统计速率 222
*
7．5 玻尔兹曼能量分布律和等温气压
公式 224
一、玻尔兹曼能量分布律 224
二、重力场中的等温气压公式 225
7．6 分子的平均碰撞频率和平均自由程 226
一、平均碰撞频率 227
二、平均自由程 227
*
7．7 气体的输运现象 229
一、黏滞现象 229
二、热传导现象 230
三、扩散现象 231
*
7．8 真实气体的范德瓦尔斯方程 232
本章提要 235
本章习题 236
第8章热力学基础
8．1 准静态过程、功和热量 241
一、准静态过程 241
二、功和热量 242
三、准静态过程的功和热量 242
8．2 热力学第 一定律 244
一、热力学第 一定律的表述 244
二、热力学第 一定律在理想气体等值过程中的应用 244
三、气体的摩尔热容 246
四、绝热过程 249
五、循环过程和卡诺循环 252
8．3 热力学第二定律 256
一、热力学第二定律的两种表述 256
二、自然过程的方向性 257
三、可逆过程与不可逆过程 258
8．4 卡诺定理和克劳修斯熵 259
一、卡诺定理 259
二、克劳修斯等式和不等式 260
三、克劳修斯熵 261
8．5 熵增加原理与热力学第二定律的统计意义 262
一、熵增加原理 262
二、热力学第二定律的微观本质及统计意义 265
三、玻尔兹曼关系 267
*
8．6 耗散结构与信息熵 268
一、耗散结构 268
二、信息熵 269
本章提要 271
本章习题 273
附录Ⅰ 矢量 277
一、矢量的表示 277
二、矢量的加法和减法 278
三、矢量的乘法 279
四、矢量的微分 280
五、矢量的积分 281
附录Ⅱ 国际单位制（SI） 282