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绪论1

第一章 医用力学基础5

第一节 刚体的定轴转动5

一、描述刚体转动的物理量6

二、转动动能和转动惯量8

三、力矩和转动定律10

四、刚体的角动量11

五、刚体的进动13

第二节 应力 应变 弹性模量15

一、应力15

二、应变16

三、弹性模量17

第三节 骨骼与肌肉的力学性质18

一、骨骼的力学性质18

二、肌肉的力学性质20

第四节 作用于骨骼上的力22

一、人体平衡的力学条件23

二、人体中的杠杆作用23

三、作用在髋关节上的力27

四、作用在脊柱上的力28

习题一30

第二章 振动33

第一节 简谐振动33

一、简谐振动方程33

二、简谐振动的特征量34

三、简谐振动的矢量图示法36

四、简谐振动的能量37

第二节 阻尼振动 受迫振动 共振38

一、阻尼振动38

二、受迫振动39

三、共振40

第三节 简谐振动的合成41

一、两个同方向、同频率简谐振动的合成41

二、两个同方向、不同频率简谐振动的合成43

三、振动谱44

四、两个同频率、互相垂直的简谐振动的合成45

第四节 振动在医学中的应用46

一、机械振动对人体的生物效应46

二、振动测量技术在医疗上的应用48

习题二50

第三章 波动 声波52

第一节 波动方程52

一、机械波的产生52

二、波面 波线53

三、波速、波长、周期和频率53

四、波函数54

第二节 波的能量57

一、波的能量 能量密度57

二、波的强度 能流密度58

三、波的衰减59

第三节 惠更斯原理与波的干涉59

一、波的叠加原理59

二、惠更斯原理59

三、波的干涉61

四、驻波63

第四节 声波66

一、声速66

二、声压和声阻66

三、声强和声强级67

四、响度级和等响曲线69

第五节 多普勒效应70

第六节 超声波及其医学应用73

一、超声波的产生和接收73

二、超声波的特性74

三、超声波在医学中的应用75

习题三79

第四章 液体的流动81

第一节 理想液体的流动81

一、理想液体的定常流动81

二、液流连续性原理82

第二节 伯努利方程及其应用84

一、伯努利方程84

二、伯努利方程的应用86

第三节 实际液体的流动90

一、实际液体的黏性与黏度90

二、血液的黏度91

三、实际液体的伯努利方程92

四、湍流与雷诺数93

第四节 泊肃叶定律94

一、泊肃叶定律94

二、血液的流动及血压在血流过程中的分布97

第五节 斯托克斯定律98

习题四99

第五章 液体的表面现象102

第一节 表面张力和表面能102

一、表面张力102

二、液体的表面层和表面能104

第二节 弯曲液面的附加压强107

一、弯曲液面的附加压强107

二、液泡内外的压强差109

第三节 毛细现象 气体栓塞110

一、润湿作用110

二、毛细现象111

三、气体栓塞113

第四节 表面吸附和表面活性物质114

习题五116

第六章 气体动理论与热力学定律118

第一节 气体动理论118

一、气体动理论的基本概念118

二、理想气体物态方程120

三、理想气体的压强公式121

四、理想气体的能量公式123

五、麦克斯韦速率分布律126

六、玻耳兹曼能量定律128

七、气体的溶解 高压氧疗130

第二节 热力学第一定律131

一、热力学系统与平衡态131

二、准静态过程131

三、功、热量和内能132

四、热力学第一定律134

第三节 理想气体的热力学过程135

一、等体过程135

二、等压过程136

三、等温过程137

四、绝热过程137

第四节 热力学第一定律的应用139

一、人体的能量交换与基础代谢139

二、体温的恒定和控制140

三、卡诺循环142

四、制冷机144

第五节 热力学第二定律146

一、可逆过程与不可逆过程146

二、热力学第二定律147

三、卡诺定理147

四、熵的概念与熵增原理148

五、生命系统的熵变150

六、热力学第二定律的统计意义150

习题六152

第七章 真空中的静电场154

第一节 电场 电场强度154

一、电荷 库仑定律154

二、电场与电场强度155

三、场强叠加原理157

第二节 高斯定理160

一、电场线160

二、电场强度通量161

三、高斯定理162

四、高斯定理应用举例164

第三节 静电场力的功 电势168

一、静电场力的功168

二、静电场的环路定理169

三、电势能 电势 电势差170

四、电势的计算171

五、等势面 场强与电势的关系172

第四节 电偶极子 电偶层175

一、电偶极子电场的电势175

二、电偶层176

第五节 静电场中的电介质177

一、电介质的极化177

二、电介质中的静电场180

第六节 心电知识181

一、心电的产生和心电偶181

二、空间心电向量环181

三、心电图导联182

习题七184

第八章 恒定电流186

第一节 电流的描述186

一、电流线186

二、电流187

三、电流密度188

四、恒定电流190

第二节 欧姆定律190

一、物质的导电性与超导现象190

二、欧姆定律191

第三节 含源电路的欧姆定律192

一、一段含源电路的欧姆定律192

二、闭合电路的欧姆定律193

第四节 基尔霍夫电路方程194

一、节点电流方程194

二、回路电压方程194

第五节 直流电在医学中的应用196

一、人体的导电性196

二、直流电对机体的作用197

三、离子透入疗法197

习题八198

第九章 电磁现象201

第一节 磁场 磁感应强度 磁通量201

一、磁场201

二、磁感应强度202

三、磁通量202

第二节 电流的磁场204

一、毕奥-萨伐尔定律204

二、安培环路定理208

第三节 磁场对电流的作用212

一、磁场对运动电荷的作用212

二、磁场对载流导线的作用216

三、磁场对载流线圈的作用 磁矩217

第四节 磁介质218

一、磁介质218

二、顺磁质和抗磁质的磁化机制219

三、铁磁质220

第五节 电磁感应222

一、电磁感应定律222

二、动生电动势224

三、感生电动势 感生电场225

四、自感 互感226

第六节 磁场的医学应用229

一、生物的磁场现象229

二、磁场的生物效应229

三、磁场疗法230

四、核磁共振231

习题九231

第十章 波动光学234

第一节 光的干涉234

一、光的相干性234

二、光程 光程差235

三、杨氏双缝干涉236

四、劳埃德镜239

五、薄膜干涉240

六、等厚干涉242

七、迈克耳孙干涉仪245

第二节 光的衍射246

一、单缝衍射247

二、圆孔衍射250

三、光栅衍射252

第三节 光的偏振253

一、自然光和偏振光254

二、起偏与检偏 马吕斯定律255

三、部分偏振光的获得 布儒斯特定律257

四、光的双折射现象与二向色性258

五、物质的旋光性261

第四节 波动光学的应用262

一、CD播放原理262

二、计算机芯片的制作264

三、糖量计264

习题十265

第十一章 几何光学268

第一节 球面折射268

一、单球面的折射268

二、共轴球面系统270

第二节 透镜271

一、薄透镜成像公式272

二、透镜组合273

三、像差274

第三节 共轴球面系统的基点和成像公式275

一、共轴球面系统的三对基点276

二、作图成像法276

三、成像公式277

第四节 眼睛278

一、眼球的结构简介278

二、眼睛的光学系统279

三、眼的分辨本领280

四、眼的调节及非正常眼的矫正282

第五节 放大镜 显微镜285

一、放大镜285

二、显微镜286

三、显微镜的分辨本领287

四、电子显微镜289

第六节 纤镜291

一、光学纤维导光原理291

二、纤镜及其医疗应用292

习题十一293

第十二章 X射线294

第一节 X射线的基本性质294

第二节 X射线的产生295

第三节 X射线的强度和硬度296

一、X射线的强度296

二、X射线的硬度296

第四节 X射线谱297

一、连续X射线谱297

二、标识X射线谱298

第五节 X射线的吸收300

第六节 医用X射线透视与摄影装置302

一、医用X射线透视装置302

二、医用X射线摄影装置304

第七节 X射线CT简介305

一、X射线CT装置成像基本原理305

二、X射线CT装置的基本结构309

三、X射线CT的图像特点与临床应用311

习题十二312

第十三章 原子核和放射性313

第一节 原子核的结构与基本性质313

一、原子核的组成313

二、原子核的大小与密度314

三、结合能 原子核的稳定性315

四、原子核的自旋和磁矩317

五、核力318

第二节 原子核的放射性衰变319

一、α衰变319

二、β衰变和电子俘获320

三、γ衰变和内转换322

第三节 核衰变的规律323

一、核衰变定律323

二、半衰期和平均寿命323

三、统计涨落现象325

四、放射性活度326

五、级联衰变和放射平衡327

第四节 射线与物质的相互作用331

一、带电粒子与物质的相互作用331

二、光子与物质的相互作用332

三、中子与物质的相互作用334

第五节 射线的探测、剂量与防护334

一、射线的探测334

二、射线的剂量337

三、剂量当量338

四、有效剂量340

五、天然本底辐射340

六、辐射防护341

第六节 放射性核素的医学应用344

一、放射治疗与γ刀344

二、示踪原子346

三、放射性核素成像346

习题十三350

第十四章 量子力学基础352

第一节 光的波粒二象性352

一、黑体辐射352

二、光电效应354

三、康普顿效应355

第二节 氢原子结构的玻尔理论357

一、氢原子光谱的规律性357

二、玻尔的氢原子理论357

第三节 微观粒子的波粒二象性360

一、德布罗意波360

二、电子衍射360

三、不确定关系361

第四节 薛定谔方程363

一、薛定谔方程的建立363

二、一维无限深势阱364

三、势垒 隧道效应366

四、扫描隧穿显微镜367

五、薛定谔方程在原子分子中的应用368

第五节 激光369

一、激光的产生370

二、光学谐振腔371

三、激光的特点372

四、激光的生物效应373

五、激光在医学中的应用376

习题十四377

第十五章 狭义相对论和广义相对论379

第一节 伽利略变换379

一、经典力学的绝对时空观和相对性原理379

二、伽利略变换380

第二节 狭义相对论基本原理381

一、迈克耳孙-莫雷实验381

二、狭义相对论的基本原理383

三、洛伦兹变换384

四、洛伦兹速度变换385

第三节 狭义相对论的时空观387

一、时间延缓387

二、长度收缩389

三、同时性的相对性391

四、因果律和信号速度391

五、光的多普勒效应392

第四节 相对论动力学393

一、动量和质量393

二、力和动能394

三、质能关系396

四、能量和动量的关系396

第五节 广义相对论简介397

一、等效原理397

二、广义相对性原理399

三、引力场的时空特性399

四、引力坍缩与黑洞401

五、引力波401

习题十五402

附录A 国际单位制403

附录B 常用物理学常量405

习题参考答案406

参考文献413