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绪论1

一、物理学与物质世界1

二、物理学与应用技术2

三、物理学与科学思维3

四、物理学与生命科学5

第一章 人体力学的基础知识7

第一节 牛顿运动定律7

一、位移、速度、加速度7

二、牛顿运动定律9

三、动量10

第二节 功和能11

一、功11

二、动能定理11

三、势能12

四、功能原理13

五、能量守恒定律13

第三节 刚体绕固定轴的转动14

一、刚体转动的运动学14

二、刚体转动的动力学15

三、刚体的转动定理16

四、刚体转动的角动量守恒定律17

五、旋进19

第四节 物体的弹性和形变20

一、应变和应力20

二、弹性模量21

三、弹性膜的拉普拉斯公式22

四、黏弹性23

第五节 骨力学和软组织力学概述24

一、骨组织和形变24

二、骨的黏弹性及骨的外力损伤26

三、血管和肌肉的力学性质27

习题27

第二章 流体的运动29

第一节 流体的基本模型29

一、流体运动的研究方法29

二、定常流动30

三、连续性方程30

第二节 伯努利方程31

一、伯努利方程的建立31

二、伯努利方程的应用32

第三节 黏性流体的运动35

一、牛顿黏性定律36

二、层流与湍流 雷诺数37

三、黏性流体的伯努利方程38

四、斯托克斯定律38

第四节 泊肃叶定律39

一、泊肃叶定律39

二、泊肃叶定律的推导40

第五节 血液的流动41

一、人体血液循环系统中的血流特点41

二、血液的黏度及其影响因素43

习题43

第三章 振动和波46

第一节 简谐运动46

一、简谐运动方程46

二、简谐运动的矢量图表示法48

三、简谐运动的能量49

第二节 阻尼振动、受迫振动和共振50

一、阻尼振动50

二、受迫振动51

三、共振52

第三节 振动的合成与分解52

一、两个同方向同频率简谐运动的合成53

二、两个同方向频率相近的简谐运动的合成54

三、相互垂直的同频率的简谐运动的合成55

四、频谱分析原理56

第四节 波动的基本规律57

一、波的产生与描述57

二、波的基本特征量58

三、平面简谐波的波动方程59

第五节 波的能量与波的衰减60

一、波的能量60

二、能流和能流密度61

三、波的衰减61

第六节 波的叠加和干涉62

一、惠更斯原理62

二、波的干涉63

三、驻波65

习题67

第四章 声波69

第一节 声波的基本性质69

一、声压69

二、声特性阻抗70

三、声强71

第二节 声强级和响度级72

一、声强级72

二、响度级73

第三节 多普勒效应73

第四节 超声波及其在医学上的应用76

一、超声波的特性76

二、超声波的产生78

三、超声波成像的基本原理78

第五节 次声波及其军事应用81

一、次声波的特性81

二、次声波的生物效应81

三、次声武器82

习题82

第五章 分子动理论84

第一节 物质的微观模型84

第二节 理想气体分子动理论85

一、理想气体的物态方程85

二、理想气体的微观模型86

三、理想气体的压强公式86

四、理想气体的能量公式88

五、理想气体的分压定理89

第三节 气体分子速率分布和能量分布89

一、麦克斯韦速率分布律89

二、分子的平均自由程和平均碰撞频率90

三、玻尔兹曼能量分布律91

第四节 输运过程91

一、热传导过程91

二、扩散过程92

三、跨膜输运过程93

第五节 液体的表面性质93

一、表面张力和表面能93

二、弯曲液面的附加压强96

三、毛细现象和气体的栓塞97

习题99

第六章 热力学基础100

第一节 热力学基本概念100

一、热力学系统100

二、准静态过程100

三、态函数101

四、功、热量和内能101

第二节 热力学第一定律102

一、热力学第一定律102

二、热力学第一定律对理想气体的应用103

三、人体的能量交换106

第三节 热力学第二定律107

一、循环过程与热机效率107

二、热力学第二定律109

三、卡诺定理110

四、热力学第二定律的统计意义110

第四节 熵与熵增加原理111

一、克劳修斯等式111

二、熵112

三、熵增加原理113

四、生命与熵114

第五节 生命系统的热力学结构115

一、耗散结构115

二、自组织现象115

习题116

第七章 静电场117

第一节 电场与电场强度117

一、电场117

二、电场强度118

三、电场的叠加原理118

第二节 高斯定理120

一、电场线和电场强度通量120

二、高斯定理121

三、高斯定理的应用122

第三节 电势123

一、静电场力作功123

二、电势与电势差124

三、电势梯度127

第四节 静电场中的电介质127

一、电介质的极化127

二、电极化强度128

三、电介质内部的电场强度129

四、介质中的高斯定理129

第五节 静电场的能量130

一、电容 电容器130

二、电容器中的能量131

三、静电场的能量132

第六节 电偶层与生物膜电位133

一、电偶层的电势133

二、能斯特方程135

三、细胞静息状态的能斯特电位136

习题136

第八章 直流电138

第一节 恒定电流的性质138

一、电流与电流密度138

二、欧姆定律的微分形式139

第二节 基尔霍夫定律140

一、电源电动势140

二、一段含源电路的欧姆定律140

三、基尔霍夫定律及其应用141

第三节 RC电路的暂态过程143

一、电容器的充电过程143

二、电容器的放电过程144

第四节 直流电的医学应用144

一、直流电对机体的作用144

二、直流电在医学中的应用145

习题145

第九章 电流的磁场147

第一节 磁场和磁感应强度147

一、磁场147

二、磁感应强度147

三、磁通量148

第二节 描述磁场的基本定理148

一、磁场的高斯定理148

二、毕奥-萨伐尔定律149

三、毕奥-萨伐尔定律的应用149

四、安培环路定理151

第三节 磁场对运动电荷的作用152

一、洛伦兹力152

二、带电粒子在磁场中的运动153

三、霍尔效应154

四、质谱仪和回旋加速器154

第四节 磁场对载流导线的作用156

一、安培定律156

二、磁场对载流平面线圈的作用157

三、磁矩158

第五节 磁介质159

一、介质中的磁场159

二、磁介质的分类159

三、超导体及其磁学特性160

第六节 磁生物效应161

一、生物磁场161

二、磁场的生物效应161

三、磁效应的医学应用161

习题162

第十章 电磁感应与电磁场164

第一节 电磁感应164

一、电磁感应基本定律164

二、电磁感应的应用165

第二节 感应电动势166

一、动生电动势166

二、感生电动势167

第三节 磁场的能量168

一、互感与自感168

二、自感线圈的能量169

三、磁场的能量170

第四节 电磁场与电磁波170

一、位移电流170

二、麦克斯韦方程组与电磁场172

三、电磁波172

习题173

第十一章 几何光学175

第一节 球面成像175

一、单球面折射175

二、共轴球面系统178

第二节 透镜179

一、薄透镜成像公式179

二、薄透镜的组合181

三、共轴光具组182

四、柱面透镜183

五、透镜的像差184

第三节 眼185

一、眼的调节 视力185

二、屈光不正及其矫正187

第四节 放大镜和显微镜188

一、放大镜188

二、显微镜成像189

三、显微镜的分辨本领190

第五节 特种显微镜与纤镜192

一、特种显微镜192

二、纤镜193

习题194

第十二章 光的波动性196

第一节 光的干涉196

一、相干光源196

二、杨氏双缝实验197

三、光程199

四、薄膜干涉201

第二节 光的衍射203

一、单缝衍射203

二、衍射光栅205

三、圆孔衍射206

第三节 光的偏振207

一、自然光和偏振光207

二、偏振光的产生和检验208

第四节 偏振光的应用211

一、偏振光的干涉211

二、旋光性211

习题212

第十三章 光的粒子性214

第一节 黑体辐射214

一、热辐射现象214

二、基尔霍夫辐射定律215

三、黑体辐射的实验定律215

四、普朗克量子假说217

第二节 光电效应218

一、光电效应实验218

二、爱因斯坦的光子假说219

三、光子的质量与动量220

第三节 光的波粒二象性220

一、康普顿效应220

二、光的波粒二象性222

第四节 生物光子学222

一、光生物技术基础222

二、激光生物效应和医学应用224

三、生物光学成像225

四、光学生物传感器226

习题227

第十四章 X射线228

第一节 X射线的产生228

一、X射线的发生装置228

二、X射线的强度和硬度230

三、X射线谱231

第二节 X射线的基本特征233

一、X射线的性质233

二、X射线衍射234

第三节 X射线的衰减规律235

一、单能窄束X射线的吸收衰减规律235

二、质量衰减系数236

三、质量衰减系数与波长及原子序数的关系237

第四节 X射线的医学应用238

一、诊断238

二、治疗239

习题240

第十五章 原子核和放射性241

第一节 原子核的基本性质241

一、原子核的组成242

二、原子核的角动量和磁矩243

三、原子核的稳定性244

第二节 放射性核素的衰变种类244

一、α衰变245

二、β衰变245

三、γ衰变和内转换247

第三节 放射性核素的衰变规律247

一、放射性衰变规律247

二、半衰期和平均寿命248

三、放射性活度249

四、放射性平衡250

第四节 射线与物质的相互作用250

一、带电粒子与物质的相互作用250

二、γ（X）射线与物质的相互作用251

三、中子与物质的相互作用252

第五节 电离辐射防护252

一、电离辐射的生物效应252

二、电离辐射剂量单位253

三、电离辐射的防护254

第六节 放射性核素在医学上的应用254

一、放射治疗254

二、示踪诊断255

三、磁共振成像257

习题257

第十六章 相对论基础259

第一节 狭义相对论的基本假设259

一、迈克耳孙-莫雷实验260

二、经典物理的绝对时空观260

三、伽利略变换260

四、爱因斯坦的狭义相对论假说261

五、洛伦兹变换261

第二节 狭义相对论时空观263

一、同时性的相对性263

二、时间延缓264

三、长度缩短266

第三节 相对论力学基础267

一、质量的相对性267

二、相对论动能268

三、相对论质能关系269

第四节 广义相对论简介270

一、惯性质量与引力质量270

二、等效原理271

三、广义相对性原理272

四、广义相对论的三个验证273

习题274

第十七章 量子力学基础276

第一节 玻尔的氢原子理论276

一、氢原子光谱的实验规律276

二、玻尔的氢原子理论假说278

第二节 实物粒子的波动性280

一、德布罗意假设280

二、物质波的统计解释281

三、不确定关系281

第三节 薛定谔方程283

一、波函数283

二、薛定谔方程284

三、一维无限深势阱中运动的粒子285

四、势垒与隧道效应286

第四节 量子力学的原子结构理论287

一、四个量子数288

二、原子的壳层结构289

习题289

第十八章 混沌动力学基础291

第一节 混沌运动291

一、逻辑斯谛方程292

二、从周期倍化到混沌293

三、混沌区的秩序294

第二节 混沌与奇怪吸引子295

一、相空间与吸引子296

二、混沌运动和奇怪吸引子297

第三节 分形与分维299

一、分形299

二、分维300

第四节 生物混沌301

一、生物分形301

二、生物混沌302

第五节 混沌控制及其应用304

一、混沌控制304

二、脑混沌控制304

三、心脏混沌控制305

习题306

名词索引307

参考文献319