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第1章 刚体力学 人体力学简介1

1.1 刚体的转动3

1.1.1 刚体的平动和转动3

1.1.2 描述刚体定轴转动的物理量4

1.1.3 角量与线量的关系4

1.2 刚体定轴转动定律5

1.2.1 力矩6

1.2.2 刚体定轴转动定律6

1.2.3 转动惯量7

1.2.4 质心 质心运动定理9

1.3 刚体定轴转动的动能定理和功能原理11

1.3.1 刚体的转动动能和势能11

1.3.2 刚体定轴转动的动能定理12

1.3.3 刚体定轴转动的功能原理和机械能守恒定律12

1.4 刚体的角动量定理和角动量守恒定律13

1.4.1 刚体对定轴的角动量13

1.4.2 刚体的角动量定理14

1.4.3 刚体的角动量守恒定律14

1.4.4 刚体的进动15

1.5 物体的弹性16

1.5.1 线应变与正应力17

1.5.2 切应变与切应力17

1.5.3 体应变与体应力18

1.5.4 骨材料的力学性质19

1.6 人体力学简介21

1.6.1 肌肉的力学性质21

1.6.2 骨的杠杆作用23

第2章 流体力学 血液流变学简介27

2.1 流体运动的描述29

2.1.1 描述流体运动的方法29

2.1.2 速度场 定常流动29

2.1.3 流线 流管29

2.2 理想流体 连续性方程30

2.2.1 理想流体30

2.2.2 连续性方程30

2.3 伯努利方程31

2.3.1 理想流体的伯努利方程31

2.3.2 伯努利方程的应用33

2.4 黏滞流体的运动36

2.4.1 牛顿黏滞定律36

2.4.2 层流与湍流 雷诺数37

2.4.3 泊肃叶定律38

2.4.4 黏滞流体的伯努利方程40

2.5 物体在流体中的运动41

2.5.1 物体在理想流体中的运动41

2.5.2 物体在黏滞流体中的运动 斯托克斯定律41

2.6 血液流变学简介42

2.6.1 流体的变形和黏度42

2.6.2 血液的黏度及其影响因素44

2.6.3 血管因素对血流的影响45

第3章 振动与波 声波 超声波49

3.1 简谐运动50

3.1.1 弹簧振子51

3.1.2 描述简谐运动的物理量51

3.1.3 简谐运动的速度和加速度52

3.1.4 简谐运动的旋转矢量表示法53

3.1.5 简谐运动的能量54

3.2 简谐运动的合成56

3.2.1 同方向同频率的简谐运动的合成56

3.2.2 同方向不同频率的简谐运动的合成拍58

3.2.3 相互垂直的简谐运动的合成 李萨如图59

3.3 阻尼振动 受迫振动 共振60

3.3.1 阻尼振动61

3.3.2 受迫振动 共振61

3.4 机械波62

3.4.1 机械波的产生和传播62

3.4.2 波动的描述63

3.5 平面简谐波64

3.5.1 平面简谐波的波函数64

3.5.2 波函数的物理意义65

3.5.3 波的能量66

3.6 波的衍射和干涉67

3.6.1 惠更斯原理 波的衍射67

3.6.2 波的干涉67

3.7 多普勒效应与超波速现象70

3.7.1 多普勒效应70

3.7.2 冲击波71

3.8 声波72

3.8.1 声波和声速72

3.8.2 声压和声强73

3.8.3 声强级和响度级74

3.9 超声波和超声诊断76

3.9.1 超声波及应用原理76

3.9.2 超声医学诊断77

第4章 分子动理论 液体的表面现象81

4.1 分子动理论的基本概念82

4.1.1 物质的微观模型82

4.1.2 宏观描述和微观描述83

4.1.3 热力学系统 平衡态83

4.1.4 理想气体的微观模型84

4.1.5 理想气体的状态方程84

4.2 理想气体的微观解释85

4.2.1 理想气体压强的统计意义85

4.2.2 温度的微观解释86

4.3 气体分子的速率分布和能量分布87

4.3.1 麦克斯韦速率分布函数88

4.3.2 分子的平均自由程和平均碰撞频率89

4.3.3 玻耳兹曼能量分布91

4.4 输运过程91

4.4.1 热传导过程91

4.4.2 扩散现象92

4.4.3 透膜输运92

4.5 液体的表面现象93

4.5.1 液体的表面张力和表面能93

4.5.2 弯曲液面的附加压强96

4.5.3 润湿与不润湿现象97

4.5.4 毛细现象98

4.5.5 气体栓塞99

4.5.6 表面活性物质与表面吸附现象100

第5章 热力学 熵与生命103

5.1 热力学的基本概念104

5.1.1 准静态过程104

5.1.2 功105

5.1.3 热量105

5.1.4 内能106

5.2热力学第一定律106

5.2.1 热力学第一定律的数学描述106

5.2.2 热力学第一定律的应用107

5.2.3 生命系统的能量交换和代谢111

5.3 循环过程 卡诺循环112

5.3.1 循环过程及其效率112

5.3.2 卡诺循环114

5.4 热力学第二定律116

5.4.1 热力学第二定律的描述116

5.4.2 热力学第二定律的统计意义116

5.4.3 卡诺定理118

5.5 熵熵增加原理118

5.5.1 熵的引入118

5.5.2 熵增加原理120

5.5.3 熵和热力学概率121

5.6 熵与生命122

5.6.1 生命的热力学基础122

5.6.2 熵与人口极限123

第6章 静电学 生物电现象127

6.1 电场 电场强度128

6.1.1 电荷128

6.1.2 库仑定律129

6.1.3 电场和电场强度129

6.1.4 电场强度的计算130

6.2 高斯定理131

6.2.1 电场线131

6.2.2 电通量132

6.2.3 高斯定理及其应用133

6.3 静电场的环路定理 电势135

6.3.1 电场力的功 静电场的环路定理136

6.3.2 电势能136

6.3.3 电势 电势差137

6.3.4 电势的计算137

6.4 静电场中的电介质140

6.4.1 电介质140

6.4.2 电介质的极化 极化强度140

6.4.3 电介质中的电场141

6.5 生物电现象142

6.5.1 生物电的发现142

6.5.2 生物电产生的原因143

6.5.3 心电图和脑电图144

第7章 恒定磁场 生物磁效应147

7.1 恒定磁场 磁感应强度148

7.1.1 磁性的起源148

7.1.2 磁场 磁感应强度149

7.2 毕奥-萨伐尔定律150

7.2.1 毕奥-萨伐尔定律的描述150

7.2.2 毕奥-萨伐尔定律的应用151

7.3 磁场中的高斯定理154

7.3.1 磁感应线154

7.3.2 磁通量 恒定磁场中的高斯定理154

7.4 安培环路定理及其应用155

7.4.1 恒定磁场的安培环路定理155

7.4.2 安培环路定理的应用155

7.5 磁场对运动电荷和电流的作用157

7.5.1 洛伦兹力157

7.5.2 霍尔效应158

7.5.3 安培力159

7.5.4 磁场对载流线圈的作用160

7.6 磁介质161

7.6.1 磁介质的分类161

7.6.2 磁介质的磁化机理162

7.6.3 有介质存在时的高斯定理和安培环路定理163

7.7 磁场的生物效应163

7.7.1 生物磁现象163

7.7.2 磁场对生物体的作用164

第8章 电磁感应 电磁场和电磁波167

8.1 法拉第电磁感应定律168

8.1.1 电磁感应定律168

8.1.2 楞次定律169

8.2 动生电动势 感生电动势170

8.2.1 动生电动势170

8.2.2 感生电动势 感生电场172

8.3 自感 互感 磁场能量173

8.3.1 自感现象173

8.3.2 互感现象174

8.4 位移电流麦克斯韦方程组175

8.4.1 位移电流175

8.4.2 全电流定律176

8.4.3 麦克斯韦方程组177

8.5 电磁波及电磁波对生物体的作用178

8.5.1 赫兹实验178

8.5.2 电磁波的性质179

8.5.3 电磁波谱180

8.5.4 电磁场对生物的作用183

第9章 波动光学185

9.1 光的干涉186

9.1.1 光的相干性186

9.1.2 光程187

9.1.3 杨氏双缝实验188

9.1.4 薄膜干涉191

9.2 光的衍射192

9.2.1 光的衍射现象192

9.2.2 单缝衍射193

9.2.3 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领195

9.2.4 光栅衍射197

9.3 光的偏振199

9.3.1 自然光与偏振光199

9.3.2 起偏器和检偏器 马吕斯定律200

9.3.3 反射光和折射光的偏振性 布儒斯特定律202

9.4 光的双折射203

9.4.1 晶体的双折射现象203

9.4.2 椭圆偏振光与圆偏振光 波片205

9.4.3 旋光物质206

第10章 几何光学 医用光学仪器209

10.1 几何光学的基本原理210

10.1.1 光的直进定律210

10.1.2 光的反射定律211

10.1.3 光的折射定律213

10.1.4 全反射 纤镜214

10.2 球面折射成像215

10.2.1 球面折射物像公式215

10.2.2 光焦度和焦距217

10.3 薄透镜成像218

10.3.1 薄透镜的物像公式218

10.3.2 薄透镜的光焦度和焦距219

10.3.3 薄透镜成像的作图法220

10.4 眼睛222

10.4.1 人眼的结构222

10.4.2 简约眼223

10.4.3 眼的调节 视力224

10.4.4 眼的屈光不正及其矫正224

10.5 放大镜227

10.6 显微镜228

10.6.1 显微镜的成像原理228

10.6.2 显微镜的分辨本领229

第11章 量子物理 量子生物学基础231

11.1 黑体辐射和普朗克量子假设233

11.1.1 热辐射233

11.1.2 黑体辐射233

11.1.3 黑体辐射公式235

11.1.4 普朗克量子假设236

11.2 光的波粒二象性236

11.2.1 光电效应236

11.2.2 爱因斯坦的光量子理论237

11.2.3 康普顿效应238

11.3 氢原子光谱和玻尔理论239

11.3.1 氢原子光谱239

11.3.2 玻尔的氢原子理论240

11.4 物质波 不确定关系242

11.4.1 德布罗意波242

11.4.2 德布罗意波的实验验证243

11.4.3 德布罗意波的统计诠释243

11.4.4 不确定关系244

11.5 波函数 薛定谔方程245

11.5.1 波函数245

11.5.2 薛定谔方程246

11.5.3 薛定谔方程的应用247

11.6 量子生物学基础253

11.6.1 量子生物学的研究方法253

11.6.2 量子生物学的研究领域255

11.6.3 量子药理学257

11.6.4 量子医学257

第12章 原子核物下 核磁共振259

12.1 原子核的基本性质261

12.1.1 原子核的组成261

12.1.2 原子核的质量和大小262

12.1.3 核素图262

12.1.4 核的自旋和磁矩262

12.2 原子核的结合能和核力264

12.2.1 原子核的结合能264

12.2.2 核力265

12.3 原子核的放射性267

12.3.1 放射性的一般现象267

12.3.2 原子核的衰变规律 半衰期269

12.3.3 放射性活度270

12.4 辐射剂量和辐射防护271

12.4.1 辐射剂量271

12.4.2 辐射防护272

12.5 放射性核素在医学上的应用273

12.5.1 示踪原理273

12.5.2 放射诊断和放射治疗274

12.6 核磁共振277

12.6.1 核磁共振的基本原理277

12.6.2 核磁共振波谱仪279

12.6.3 磁共振成像280

第13章 激光和X射线及其医学应用283

13.1 激光284

13.1.1 激光产生的原理285

13.1.2 激光的生物效应287

13.1.3 激光的医学应用288

13.1.4 医用激光器简介289

13.2 X射线290

13.2.1 X射线的产生290

13.2.2 X射线的强度和硬度291

13.2.3 X射线谱292

13.2.4 X射线的吸收294

13.2.5 X射线与物质的相互作用294

13.2.6 X射线的生物效应296

13.2.7 X射线的医学应用297

附录 常用物理常量301

参考文献302