本书依照教育部教学指导委员会的课程基本要求编写，全书分为两册，涵盖大学物理课程各知识点，并包含6个专题。本书是上册，内容包括质点运动学、质点动力学、功和能、动量和角动量、刚体力学、振动、波动、狭义相对论、气体分子运动论、热力学基础和3个专题（分别为大气的运动、流体力学简介、相变热力学简介）。本书不仅可以让学生学习物理学的基本原理和方法，而且通过将物理学基本原理与大气科学相结合，加深学生对物理学原理在大气科学中应用的认识。
样章试读
目录
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前言
第一版前言
绪论 1
第1章 质点运动学 2
1.1 质点和参考系 2
1.2 描述质点运动的物理量 3
1.2.1 时间空间 3
1.2.2 过程量和状态量 4
1.2.3 位置矢量 4
1.2.4 位移矢量和路程 4
1.2.5 瞬时速度 5
1.2.6 瞬时加速度 5
1.2.7 r、v、a三个状态量的关联 7
1.3 抛体运动 8
1.3.1 运动叠加原理 8
1.3.2 运动方程和运动轨迹 9
1.4 圆周运动 11
1.4.1 匀速率圆周运动 11
1.4.2 变速率圆周运动 11
1.4.3 圆周运动的角量描述 13
1.4.4 角量和线量的转换关系 13
1.5 一般平面曲线运动和自然坐标系 15
1.5.1 一般平面曲线运动 15
1.5.2 自然坐标系 17
习题 17
第2章 质点动力学 19
2.1 牛顿运动定律 19
2.1.1 牛顿第一定律 19
2.1.2 牛顿第二定律 19
2.1.3 牛顿第三定律 21
2.1.4 国际单位制和量纲 21
2.1.5 常见的力 22
2.1.6 牛顿定律的应用 24
2.2 相对运动和非惯性系力学 29
2.2.1 运动描述的相对性 29
2.2.2 力学相对性原理（伽利略相对性原理） 32
2.2.3 直线加速运动参考系中的惯性力 33
2.2.4 匀角速转动参考系中的惯性力 34
习题 38
专题A 大气的运动 41
第3章 功和能 45
3.1 功和功率 45
3.1.1 功 45
3.1.2 功率 47
3.2 动能和动能定理 47
3.3 势能 49
3.3.1 保守力做功 49
3.3.2 势能 51
3.3.3 势能曲线 52
3.3.4 势能和保守力的微分关系 52
3.4 功能原理 53
3.4.1 质点系的动能定理 53
3.4.2 质点系的功能原理 54
3.5 机械能守恒定律 56
3.5.1 机械能守恒定律 56
3.5.2 普遍的能量转化和守恒定律 58
3.6 宇宙速度 58
3.6.1 第一宇宙速度 59
3.6.2 第二宇宙速度 59
3.6.3 第三宇宙速度 59
3.7 对称性和守恒定律 60
习题 61
第4章 动量和角动量 63
4.1 动量和动量定理 63
4.1.1 冲量 63
4.1.2 动量 64
4.1.3 质点的动量定理 64
4.2 质点系动量定理 66
4.3 动量守恒定律 66
4.4 碰撞 71
4.4.1 弹性碰撞 71
4.4.2 完全非弹性碰撞 71
4.4.3 非弹性碰撞 72
4.5 火箭飞行原理 75
4.6 质点的角动量 77
4.6.1 质点的角动量 77
4.6.2 质点角动量定理 78
4.6.3 质点角动量守恒定律 79
4.6.4 开普勒第二定律 79
4.7 质点系的角动量 80
4.7.1 质点系的角动量定理 80
4.7.2 质点系的角动量守恒定律 81
习题 81
第5章 刚体力学 85
5.1 刚体的运动 85
5.1.1 平动 85
5.1.2 刚体的定轴转动 86
5.1.3 刚体的平面运动 88
5.1.4 刚体的一般运动 88
5.2 刚体定轴转动 88
5.2.1 力矩 88
5.2.2 定轴转动定律 89
5.2.3 转动惯量及计算 90
5.3 力矩的功 转动动能 96
5.3.1 力矩的功 96
5.3.2 力矩的功率 97
5.3.3 转动动能 97
5.3.4 刚体转动动能定理 97
5.4 质心与质心运动定律 98
5.4.1 质心 98
5.4.2 质心坐标 98
5.4.3 质心运动定律 101
5.5 刚体的功和能 102
5.6 刚体的平面运动 104
5.7 刚体的角动量 角动量守恒定律 108
5.7.1 冲量矩 108
5.7.2 刚体对轴的角动量 108
5.7.3 刚体对轴的角动量定理 109
5.7.4 刚体对轴的角动量守恒定律 109
5.8 进动 115
5.8.1 进动现象 115
5.8.2 进动角速度 115
5.8.3 炮弹飞行时的进动 115
5.8.4 章动 115
习题 115
专题B 流体力学简介119
第6章 振动 123
6.1 简谐振动 123
6.1.1 振动的基本概念 123
6.1.2 简谐振动 123
6.1.3 特征量及计算 127
6.1.4 旋转矢量法和复数法 133
6.1.5 简谐振动的能量 136
6.2 简谐振动的叠加 139
6.2.1 同一直线上两个同频率简谐振动的合成 139
6.2.2 同一直线上狀个同频率简谐振动的合成 142
6.2.3 同一直线上两个频率相近的简谐振动合成 143
6.2.4 两个相互垂直的简谐振动的合成 144
6.2.5 振动的分解 频谱 147
6.3 阻尼振动、受迫振动和共振 149
6.3.1 阻尼振动 149
6.3.2 受迫振动和共振 151
习题 152
第7章 波动 156
7.1 关于波动的基本概念 156
7.1.1 波的产生和传播 156
7.1.2 横波与纵波 157
7.1.3 波面和波线 158
7.1.4 波速、波长以及波的周期和频率 158
7.1.5 波动的特征 160
7.2 简谐波 160
7.2.1 平面简谐波和波函数 160
7.2.2 波函数的物理意义 161
7.3 波动方程和波的能量 164
7.3.1 一维波函数的二阶微分形式 165
7.3.2 一维波动方程的动力学推导 165
7.3.3 波的能量 166
7.3.4 能流和能流密度 168
7.3.5 波的吸收 169
7.3.6 声波 超声波 次声波 170
7.4 惠更斯原理 172
7.4.1 惠更斯原理 172
7.4.2 波的衍射 172
7.4.3 波的反射和折射 172
7.5 波的干涉 173
7.5.1 波的叠加原理 173
7.5.2 波的干涉现象 相干波 相干波源 174
7.5.3 驻波 177
7.6 多普勒效应 181
7.6.1 现象 181
7.6.2 机械波的多普勒效应 181
7.6.3 其他波的多普勒效应 183
习题 184
第8章 狭义相对论 188
8.1 伽利略变换与经典力学的时空观 188
8.1.1 伽利略变换 188
8.1.2 经典力学的时空观 189
8.2 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换 189
8.2.1 狭义相对论产生的历史背景 189
8.2.2 狭义相对论基本原理 190
8.2.3 洛伦兹变换 191
8.3 狭义相对论的时空观 192
8.3.1 同时的相对性 192
8.3.2 时间延缓效应 193
8.3.3 长度收缩效应 193
8.4 相对论速度变换公式 194
8.5 狭义相对论动力学 196
8.5.1 质量和速度的关系 196
8.5.2 相对论力学基本方程 198
8.5.3 质量和能量的关系 198
8.5.4 能量和动量的关系 200
习题 200
第9章 气体分子运动论 202
9.1 物质的微观特征 理想气体分子模型 202
9.1.1 物质的微观特征 202
9.1.2 理想气体分子模型 203
9.2 气体状态参量 理想气体状态方程 204
9.2.1 气体系统的平衡态 204
9.2.2 气体的状态参量 204
9.2.3 理想气体状态方程 204
9.3 理想气体的压强和温度 206
9.3.1 理想气体的压强公式 206
9.3.2 温度的微观解释 207
9.4 能量均分定理 理想气体的内能 209
9.4.1 自由度 209
9.4.2 能量均分定理 210
9.4.3 理想气体的内能 210
9.5 麦克斯韦速率分布律 211
9.5.1 速率分布函数 211
9.5.2 麦克斯韦速率分布律 213
9.5.3 麦克斯韦分布律下三种特征速率 213
9.6 范德瓦耳斯方程 214
9.6.1 分子体积引起的修正 214
9.6.2 分子间引力引起的修正 215
9.7 气体分子的平均自由程 216
9.8 气体内的迁移现象 217
9.8.1 黏滞现象 218
9.8.2 热传导现象 218
9.8.3 扩散现象 219
习题 220
第10章 热力学基础 222
10.1 热力学第一定律 222
10.1.1 准静态过程 222
10.1.2 功、热量与内能 223
10.1.3 热力学第一定律 224
10.1.4 热容量 224
10.2 热力学第一定律在理想气体中的应用 225
10.2.1 等容过程 225
10.2.2 等压过程 225
10.2.3 等温过程 226
10.2.4 绝热过程 226
10.3 循环过程 卡诺循环 228
10.3.1 循环过程 228
10.3.2 卡诺循环 229
10.4 热力学第二定律 230
10.4.1 热力学第二定律的两种表述 230
10.4.2 可逆过程和不可逆过程 232
10.4.3 卡诺定理 232
10.5 熵 熵增加原理 233
10.5.1 熵 233
10.5.2 熵增加原理 234
10.6 热力学第二定律的统计意义 235
10.6.1 热力学第二定律的统计意义 235
10.6.2 熵的微观意义 236
习题 237
专题C 相变热力学简介 240
部分习题参考答案 245
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