大學(xué)物理學(xué)要義與釋疑：上冊（第2版）

第1篇力學(xué)

前言

第1章運(yùn)動(dòng)學(xué)

1．1位移、速度和加速度

1．1．1參考系、坐標(biāo)系

1．1．2位移、速度、加速度的定義

1．1．3速度?瘙經(jīng)和加速度a的基本性質(zhì)

1．2質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的常用公式

1．2．1勻加速直線運(yùn)動(dòng)

1．2．2圓周運(yùn)動(dòng)和平面曲線運(yùn)動(dòng)

1．2．3角量與線量的關(guān)系

1．3相對運(yùn)動(dòng)，速度相加原理及其適用范圍

1．3．1相對運(yùn)動(dòng)與速度相加原理

1．3．2古典力學(xué)的時(shí)空觀與速度相加原理的適用范圍

1．4解題的基本要求(不限于運(yùn)動(dòng)學(xué))

1．5典型例題

1．6幾個(gè)容易混淆的概念

1．6．1|Δr|與|Δr|，|Δ?瘙經(jīng)|與|Δv|

1．6．2速度的合成、分解與伽利略速度變換關(guān)系

1．6．3運(yùn)動(dòng)的合成、分解與運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性

第2章牛頓定律

2．1牛頓三定律的內(nèi)容

2．2對牛頓三定律的認(rèn)識

2．2．1慣性與慣性運(yùn)動(dòng)

2．2．2牛頓第二定律的表達(dá)式

2．2．3牛頓定律科學(xué)概括了力的概念

2．2．4牛頓定律應(yīng)用的對象是質(zhì)點(diǎn)

2．3牛頓定律和參考系

2．3．1牛頓定律并非在所有的參考系中都可以應(yīng)用

2．3．2牛頓第一定律定義了慣性參考系

2．3．3力學(xué)中常用的三個(gè)慣性系

2．4受力分析的難點(diǎn)——摩擦力的分析

2．4．1常見力中接觸力的特點(diǎn)

2．4．2靜摩擦力方向的分析

2．4．3隨轉(zhuǎn)臺勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)物體的相對運(yùn)動(dòng)趨勢的分析

2．5應(yīng)用牛頓定律解題的一般方法

2．6典型例題

2．7非慣性系中力和加速度之間的關(guān)系

2．7．1在非慣性系中引入慣性力

2．7．2慣性力不是相互作用力

2．7．3非慣性系與力場的等效性

2．7．4重力和地球的引力

2．7．5科里奧利力

2．7．6非慣性系中牛頓定律的應(yīng)用舉例

第3章動(dòng)量與角動(dòng)量

3．1動(dòng)量與角動(dòng)量的基本概念和基本規(guī)律

3．1．1動(dòng)量與角動(dòng)量的基本概念和有關(guān)的物理量

3．1．2動(dòng)量與角動(dòng)量的基本定律

3．1．3動(dòng)量概念和角動(dòng)量概念的對比

3．1．4動(dòng)量守恒條件和角動(dòng)量守恒條件的對比

3．2用動(dòng)量定理對變質(zhì)量問題的分析

3．2．1經(jīng)典力學(xué)中變質(zhì)量問題的含義

3．2．2變質(zhì)量問題的一般公式

3．3角動(dòng)量守恒與行星運(yùn)動(dòng)

3．3．1行星運(yùn)動(dòng)是平面運(yùn)動(dòng)

3．3．2對開普勒第二定律的證明

3．3．3遠(yuǎn)、近日點(diǎn)速率的關(guān)系

3．4典型例題

3．5質(zhì)心參考系

3．5．1質(zhì)心參考系是零動(dòng)量參考系

3．5．2質(zhì)心系不一定是慣性系

3．5．3質(zhì)心系與慣性系中角動(dòng)量的關(guān)系

3．5．4質(zhì)心系中角動(dòng)量定理的形式

3．6對某些問題的進(jìn)一步說明與討論

3．6．1對動(dòng)量守恒條件的再討論

3．6．2動(dòng)量守恒定律和牛頓第三定律實(shí)質(zhì)上是彼此等價(jià)的

3．6．3為何在地球—衛(wèi)星系統(tǒng)中研究動(dòng)量關(guān)系不能選地球?yàn)閰⒖枷?br />
3．6．4一種處理變質(zhì)量問題的錯(cuò)誤做法

3．6．5角動(dòng)量概念和規(guī)律適用于作直線運(yùn)動(dòng)的物體嗎

第4章功與能

4．1功與能的基本概念

4．1．1功

4．1．2保守力

4．1．3動(dòng)能

4．1．4勢能

4．1．5機(jī)械能

4．2功與能的主要規(guī)律及基本聯(lián)系

4．2．1功與能的主要規(guī)律

4．2．2功與能的基本聯(lián)系

4．3利用功能關(guān)系解題的基本步驟

4．4典型例題

4．5質(zhì)心系中的功能關(guān)系

4．5．1柯尼希定理

4．5．2質(zhì)心系中的功能原理

4．5．3質(zhì)點(diǎn)系相對于慣性系的運(yùn)動(dòng)的分解

4．5．4質(zhì)心系中碰撞問題的研究

4．6對某些問題的進(jìn)一步說明與討論

4．6．1關(guān)于功的定義的幾種不同說法

4．6．2動(dòng)量與動(dòng)能的對比

4．6．3“一對力”的功

4．6．4關(guān)于保守力及勢能概念的深入說明

4．6．5重力勢能與萬有引力勢能的關(guān)系

4．6．6從一對對內(nèi)力做功分析彈簧勢能變化的方法

4．6．7質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量、角動(dòng)量和機(jī)械能是否能在任何慣性系中同時(shí)守恒

4．6．8為何在地球—衛(wèi)星系統(tǒng)中研究能量關(guān)系時(shí)可以選擇地球?yàn)閰⒖枷?br />
4．6．9為什么不能說物體在彈性碰撞的過程中動(dòng)能守恒

4．6．10汽車啟動(dòng)過程中有關(guān)功、能、動(dòng)量等若干力學(xué)問題的討論

第5章剛體

5．1剛體的基本概念

5．1．1剛體的幾種運(yùn)動(dòng)形式

5．1．2剛體的重要物理量和表達(dá)式

5．2剛體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律

5．2．1剛體的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律

5．2．2關(guān)于剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的規(guī)律

5．2．3剛體的動(dòng)力學(xué)規(guī)律

5．3典型例題

5．4對某些問題的進(jìn)一步說明與討論

5．4．1圓盤純滾動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)定律

5．4．2轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤嚙合時(shí)的角動(dòng)量守恒問題

5．4．3滑冰運(yùn)動(dòng)員作旋轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)的動(dòng)力學(xué)分析

5．4．4圓盤純滾動(dòng)中靜摩擦力所做的功

5．4．5為什么角速度與轉(zhuǎn)心(基點(diǎn))的位置無關(guān)

5．4．6角位移是否為矢量

5．4．7剛體角動(dòng)量L和角速度ω的關(guān)系是否可寫成L=Jω的形式

第6章振動(dòng)

6．1簡諧振動(dòng)的基本概念

6．1．1簡諧振動(dòng)的定義

6．1．2簡諧振動(dòng)的特征量

6．1．3相位差

6．1．4簡諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)

6．2簡諧振動(dòng)所服從的基本定律

6．2．1服從牛頓定律

6．2．2服從機(jī)械能守恒定律

6．3描述和求解簡諧振動(dòng)的基本方法

6．3．1描述簡諧振動(dòng)的方法

6．3．2判斷一個(gè)振動(dòng)是不是簡諧振動(dòng)的方法

6．3．3從運(yùn)動(dòng)學(xué)求解簡諧振動(dòng)的方法

6．3．4從動(dòng)力學(xué)求解簡諧振動(dòng)的方法

6．4簡諧振動(dòng)的合成(疊加)

6．4．1簡諧振動(dòng)合成的實(shí)質(zhì)與方法

6．4．2兩個(gè)同頻率的簡諧振動(dòng)的合成

6．4．3兩個(gè)不同頻率的簡諧振動(dòng)的合成

6．4．4振動(dòng)合成的逆問題——振動(dòng)的分解

6．5阻尼振動(dòng)

6．5．1阻尼振動(dòng)的方程和表達(dá)式

6．5．2阻尼振動(dòng)的特點(diǎn)(重點(diǎn)討論弱阻尼情形)

6．5．3弱阻尼、過阻尼、臨界阻尼

6．6受迫振動(dòng)與共振

6．6．1受迫振動(dòng)的振動(dòng)方程和表達(dá)式

6．6．2受迫振動(dòng)的特點(diǎn)

6．6．3共振

6．6．4無阻尼自由諧振動(dòng)和穩(wěn)態(tài)受迫振動(dòng)的對比

6．7典型例題

6．8對某些問題的進(jìn)一步說明與討論

6．8．1反相和反向

6．8．2相位角和方位角

6．8．3振動(dòng)曲線的畫法

6.8．4用旋轉(zhuǎn)矢量表示簡諧振動(dòng)的速度和加速度

6．8．5簡諧振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能和振動(dòng)能

6．8．6組合彈簧振動(dòng)系統(tǒng)的等效勁度系數(shù)

6．8．7彈簧質(zhì)量不能忽略時(shí)彈簧振子的固有頻率

6．8．8求振動(dòng)周期舉例

6．8．9組合彈簧振動(dòng)系統(tǒng)的橫向微小振動(dòng)

6．8．10物體在穩(wěn)定平衡位置附近的微小振動(dòng)不一定都是簡諧振動(dòng)

6．8．11單擺是個(gè)理想化模型

6．8．12單擺大幅度擺動(dòng)的周期

6．8．13用振幅矢量法研究受迫振動(dòng)

6．8．14阻尼振動(dòng)系統(tǒng)的能量

第7章波動(dòng)

7．1波動(dòng)的基本概念

7．1．1波的傳播的概念

7．1．2波的特征量

7．1．3波形曲線

7．1．4波的表達(dá)式

7．1．5波動(dòng)方程

7．1．6波的能量及其特點(diǎn)

7．2與波的傳播特性有關(guān)的原理、現(xiàn)象和規(guī)律

7．2．1惠更斯原理

7．2．2入射波、反射波、透射波間的振幅關(guān)系和相位關(guān)系

7．2．3多普勒效應(yīng)及其規(guī)律

7．3與波的疊加特性有關(guān)的原理、現(xiàn)象和規(guī)律

7．3．1疊加原理

7．3．2波的干涉現(xiàn)象及其規(guī)律

7．3．3駐波的形成及特點(diǎn)

7．3．4兩端固定繩的自由振動(dòng)、簡正模式

7．4電磁波

7．5典型例題

7．6對某些問題的進(jìn)一步說明與討論

7．6．1振動(dòng)曲線和波形曲線的聯(lián)系——波動(dòng)概念的應(yīng)用

7．6．2機(jī)械波的多普勒效應(yīng)公式的推導(dǎo)

7．6．3光的多普勒效應(yīng)

7．6．4波的能量到哪去了

7．6．5關(guān)于波的相干條件中“振動(dòng)方向相同”一項(xiàng)的討論

7．6．6駐波是不是波

7．6．7入射波和反射波振幅不等時(shí)的疊加

7．6．8在完全反射的情況下媒質(zhì)邊界處是否可能既不是波節(jié)又不是波腹

7．6．9關(guān)于駐波能量的討論

7．6．10由駐波疊加為行波

7．6．11有趣的“拍”現(xiàn)象

7．6．12相速度與群速度

7．6．13復(fù)振幅法

第8章狹義相對論基礎(chǔ)

8．1狹義相對論的基本原理

8．1．1狹義相對論的基本假設(shè)

8．1．2相對論是對古典時(shí)空觀和牛頓力學(xué)的徹底革命

8．2相對論的時(shí)空觀

8．2．1洛倫茲變換

8．2．2同時(shí)性的相對性

8．2．3時(shí)序

8．2．4時(shí)間延緩

8．2．5長度縮短

8．2．6洛倫茲速度變換

8．2．7洛倫茲加速度變換

8．3相對論力學(xué)

8．3．1相對論質(zhì)量

8．3．2相對論動(dòng)量

8．3．3相對論動(dòng)量變化率

8．3．4相對論動(dòng)能

8．3．5相對論能量

8．3．6相對論動(dòng)量和能量的關(guān)系

8．3．7相對論動(dòng)量和能量變換

8．3．8相對論動(dòng)量變化率的變換

8．4典型例題

8．5對某些問題的進(jìn)一步說明與討論

8．5．1狹義相對論的起源

8．5．2雙生子效應(yīng)(雙生子佯謬)

8．5．3高速運(yùn)動(dòng)物體的視狀

8．5．4能否選光子為參考系

8．5．5光速c是否是宇宙間的極限速度

8．5．6動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律同時(shí)滿足相對性原理


第2篇熱學(xué)

前言

1. 熱學(xué)的研究對象和方法

2. 統(tǒng)計(jì)規(guī)律

3. 熱學(xué)系統(tǒng)的微觀描述和宏觀描述

4. 平衡態(tài)

5. 熱力學(xué)第零定律、溫度、溫標(biāo)

6. 幾個(gè)問題

第9章氣體分子動(dòng)理論

9．1概述

9．1．1基本概念

9．1．2主要研究內(nèi)容

9．2主要模型和假設(shè)

9．2．1理想氣體狀態(tài)方程

9．2．2理想氣體的微觀模型

9．2．3蘇則朗模型

9．2．4平衡態(tài)理想氣體分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)假設(shè)

9．3氣體分子動(dòng)理論的幾個(gè)重要結(jié)果

9．3．1壓強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)解釋與理想氣體壓強(qiáng)公式

9．3．2溫度的統(tǒng)計(jì)解釋

9．3．3麥克斯韋速率分布律

9．3．4內(nèi)能

9．3．5范德瓦爾斯氣體和范德瓦爾斯方程

9．3．6碰撞頻率和自由程

9．3．7輸運(yùn)過程

9．4典型例題

9．5對某些問題的進(jìn)一步說明與討論

9．5．1對內(nèi)能的進(jìn)一步討論

9．5．2麥克斯韋速度分布律

9．5．3由麥克斯韋速度分布律推導(dǎo)麥克斯韋速率分布律

9．5．4玻耳茲曼分布律

9．5．5單位時(shí)間內(nèi)碰到器壁上的分子數(shù)

9．5．6用麥克斯韋速度分布律求壓強(qiáng)

9．5．7分子按動(dòng)能的分布律

9．5．8麥克斯韋速度分布律是研究理想氣體各種規(guī)律的出發(fā)點(diǎn)

第10章熱力學(xué)基礎(chǔ)

10.1關(guān)于熱力學(xué)過程的概念

10.1.1準(zhǔn)靜態(tài)過程

10.1.2準(zhǔn)靜態(tài)過程中系統(tǒng)對外界做的功

10.1.3可逆過程

10.1.4不可逆過程

10.1.5循環(huán)過程

10.1.6絕熱過程

10.1.7等值過程

10.2熱力學(xué)過程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系——熱力學(xué)第一定律

10.2.1熱力學(xué)第一定律

10.2.2內(nèi)能

10.2.3功

10.2.4熱量

10.2.5熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用

10.2.6熱機(jī)的效率和制冷機(jī)的制冷系數(shù)

10.2.7卡諾循環(huán)

10.3熱力學(xué)過程中方向性的規(guī)律——熱力學(xué)第二定律

10.3.1熱力學(xué)第二定律

10.3.2卡諾定理

10.3.3熵和熵增加原理

10.3.4克勞修斯等式和熵的計(jì)算

10.4典型例題

10.5對某些問題的進(jìn)一步說明與討論

10.5.1熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)解釋

10.5.2從宏觀上看功和熱的差異

10.5.3熱力學(xué)溫標(biāo)及其與理想氣體溫標(biāo)的一致性

10.5.4熱力學(xué)第二定律的開爾文表述和克勞修斯表述等價(jià)性的證明

10.5.5多個(gè)熱源的熱機(jī)能否只吸熱不放熱

10.5.6等體過程中對克勞修斯等式和不等式的分析

10.5.7熱力學(xué)第二定律對物性的約束、克拉珀龍方程

10.5.8內(nèi)能和熱量在熱力學(xué)中的定義

10.5.9在純熱力學(xué)理論中熵概念的導(dǎo)出

10.5.10熱力學(xué)第三定律
參考文獻(xiàn)