[醉染正版]医学物理学学习指导 王光昶 贺兵 科学出版社

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医学物理学学习指导
	曾用价	35.00
	出版社	科学出版社
	版次	1
	出版时间	2016年08月
	开本	16
	作者	无
	装帧	平装
	页数	236
	字数	350
	ISBN编码	9787030484536

本书是根据“医学物理学”课程教学的基本要求，结合医学生教学培养的特点并针对学习“医学物理学”课程中存在的问题和遇到的困难，总结多年的教学实践经验和成果编写的.练习和复习是学习过程中不可缺少的重要环节，而解题是加深对基本概念和基本定律理解和掌握的一个重要手段.
本书是王光昶、贺兵主编的《医学物理学》的配套学习指导用书，全书内容分16章，每章均由教学基本要求、内容提要、解题指导、教材案例分析、教材习题解答、自测题及自测题答案7部分组成，是学习“医学物理学”内容的十分有用的工具.本书旨在启发、培养，进而提高医学生的自学能力和认识问题、分析问题、解决问题的能力，帮助其提高学习效率.

目录
前言
第1章 力学基础1
一、教学基本要求1
二、内容提要1
三、解题指导3
四、教材案例分析6
五、教材习题解答6
六、自测题10
七、自测题答案14
第2章 物体的弹性与形变18
一、教学基本要求18
二、内容提要18
三、解题指导19
四、教材案例分析20
五、教材习题解答22
六、自测题24
七、自测题答案25
第3章 流体的运动27
一、教学基本要求27
二、内容提要27
三、解题指导29
四、教材案例分析31
五、教材习题解答32
六、自测题37
七、自测题答案40
第4章 机械振动和机械波声波42
一、教学基本要求42
二、内容提要42
三、解题指导47
四、教材案例分析48
五、教材习题解答50
六、自测题56
七、自测题答案61
第5章 分子动理论63
一、教学基本要求63
二、内容提要63
三、解题指导66
四、教材案例分析67
五、教材习题解答67
六、自测题70
七、自测题答案72
第6章 热力学基础74
一、教学基本要求74
二、内容提要74
三、解题指导75
四、教材案例分析77
五、教材习题解答78
六、自测题82
七、自测题答案83
第7章 静电场85
一﹑教学基本要求85
二、内容提要85
三、解题指导90
四、教材案例分析93
五、教材习题解答94
六、自测题104
七、自测题答案109
第8章 直流电111
一、教学基本要求111
二、内容提要111
三、解题指导114
四、教材案例分析116
五、教材习题解答116
六、自测题120
七、自测题答案123
第9章 磁场与电磁感应124
一、教学基本要求124
二、内容提要124
三、解题指导128
四、教材案例分析131
五、教材习题解答132
六、自测题137
七、自测题答案138
第10章 波动光学141
一、教学基本要求141
二、内容提要141
三、解题指导144
四、教材案例分析145
五、教材习题解答146
六、自测题149
七、自测题答案152
第11章 几何光学155
一、教学基本要求155
二、内容提要155
三、解题指导160
四、教材案例分析162
五、教材习题解答163
六、自测题167
七、自测题答案170
第12章 量子力学基础172
一、教学基本要求172
二、内容提要172
三、解题指导176
四、教材案例分析177
五、教材习题解答178
六、自测题183
七、自测题答案185
第13章 X射线187
一、教学基本要求187
二、内容提要187
三、解题指导189
四、教材案例分析190
五、教材习题解答190
六、自测题192
七、自测题答案194
第14章 原子核和放射性196
一、教学基本要求196
二、内容提要196
三、解题指导201
四、教材案例分析202
五、教材习题解答203
六、自测题204
七、自测题答案207
第15章 激光及其医学应用209
一、教学基本要求209
二、内容提要209
三、解题指导210
四、教材案例分析211
五、教材习题解答211
六、自测题212
七、自测题答案215
第16章 磁共振成像217
一、教学基本要求217
二、内容提要217
三、解题指导218
四、教材案例分析218
五、教材习题解答219
六、自测题222
七、自测题答案223
参考文献225
附录 常用物理常数226

第1章 力学基础
一、教学基本要求
1.熟悉质量、时间和长度等基本物理量和国际单位制以及量纲.
2.建立运动学的基本概念：质点、参照系、位移、速度、加速度、角速度和角加速度，掌握描述质点运动状态的方法.
3.理解力、力矩、动量、动能、功、功率、转动惯量和角动量的概念.
4.能运用牛顿运动定律、动量守恒、动能定理、转动定律、角动量守恒等定律，分析和解决基本力学问题.
5.了解惯性系和非惯性系以及离心力的概念.
6.了解转动惯量在医学领域中的应用.
二、内容提要
1.物理量及其描述
物理量是指物理学中量度物体属性或描述物体运动状态及其变化过程的量，它们通过物理定律及其方程建立相互间的关系.互相独立的基本物理量有长度、质量、时间、电流、热力学温度、光强度和物质的量，其国际单位制(SI制)分别为米(m)、千克(kg)、秒(s)、安(A)、开(K)、坎(cd)和摩尔(mol)，其余的物理量可由基本物理量导出，叫做导出物理量，其单位由量纲式给出.
2.运动的描述
质点：忽略物体的形状和大小，把它看成一个具有它的质量的几何点.
位置矢量：用来确定质点在空间位置的矢量，即.
位移：质点在一段时间内位置矢量的改变量，即.
速度：表示位置矢量随时间的变化率，即.
加速度：表示速度随时间的变化率，即.
运动方程积分形式：若质点在力的作用下作匀加速直线运动，假设在t=0时刻，质点的位移是r0，速度是v0，则t=t时刻，质点的位移r和速度.v分别为位移、速度和加速度是运动学中很重要的三个物理量，具有瞬时性、相对性和矢量性的特点.所谓瞬时性，是指这三个物理量一般都随时间而变，它们的量值都是某一瞬时的量值；所谓相对性，是指这三个物理量都是相对于我们选定的那一个参照系.对不同参照系可有不同的量值；所谓矢量性，是指这三个物理量都是矢量，必须同时指明它们的大小和方向，必须按照矢量的法则进行计算.
3.力学基本定律
牛顿**定律：任何物体(质点)都有保持其原有的静止或匀速直线运动状态，除非其他物体的作用迫使它改变这种运动状态为止.
牛顿第二定律：物体的动量对时间的变化率与它所受的合力∑F成正比，并沿合力的方向，即.
牛顿第三定律：两个物体之间的作用力总是相互的，而且它们大小相等，方向相反，即.
惯性系：牛顿运动定律可以适用的参照系.
动量：物体的质量m和速度v的乘积称为物体的动量即.
冲量：物体所受合外力对该时间的累积效应，即.
动量定理：在时间内，物体的动量变化量等于该时间内物体所受合外力对时间的累积效应.
冲力：在物体碰撞和冲击过程中，两物体相互作用的时间很短，作用力迅速达到很大的量值.如果我们知道了物体碰撞过程前后动量的变化量和时间t，就可以算出冲力的平均值F，即.
功：质点从a到b沿曲线轨道运动，力F对质点所做的功.
功率：一个力所做的功对时间的变化率(即单位时间内该力对质点做功的多少).
dt动能：物体的动能与物体的质量m和运动速度v有关，即.
动能定理：外力对物体所做元功dA等于物体的动能改变量.
系统机械能守恒：若外力对系统不做功，且系统内无耗散力做功，则系统的机械能保持不变，有常量.
4.刚体的定轴转动
刚体：固体的理想化模型，是指在外力作用下，形状和大小均不会发生变化的物体.角位移：转动平面内任意质点到固定点的矢径在任意时间t内所扫过的角度，即角速度：描述刚体转动的快慢程度，即.
角加速度：描述刚体角速度变化的快慢程度，即.
角位移θ、角速度ω和角加速度α是以角度为基础描述刚体转动的物理量，称为角量.刚体作定轴转动时，其中任意各质点的线位移s、线速度v和线加速度a也是描述刚体转动的物理量，称为线量.线位移s与角位移θ的增量之间的关系为.
转动动能：等于组成刚体的各个可视为质点的体积元所具有的动能之和，即.与质点运动动能相比较，可以看出与物体的质量m是相对应的.
转动惯量：刚体转动惯性的度量，即.
对刚体的转动效应，即.
将F沿平行和垂直于转轴分解为Fy和Fzx，只有Fzx产生对y轴的转动效应，即.
转动定律：刚体相对于某一定轴所受的合外力矩的大小等于刚体对该定轴的转动惯量与在此合外力矩作用下获得的角加速度的乘积，即.角动量：质点矢径r与其动量.
v的矢积，即冲量矩：刚体所受合外力矩对时间t的累积效应，即角动量定理：作定轴转动的刚体所受到的冲量矩等于刚体对该转轴的角动量的增量，即.
角动量守恒定律：在定轴转动中，如果刚体所受到的外力对转轴产生的合力矩为零，即.
旋进：自转刚体的转轴绕着另一条轴线的转动称为旋进(也称进动).
5.转动惯量在医学领域中的应用
基于刚体绕定轴转动力学原理，建立复摆转动力学模型来测定下肢假肢转动惯量，可以有效地对下肢假肢的性能做一个合理的功能评价.
三、解题指导
例1想一想是瞬时速度的大小吗？如果已知质点的运动方程为x=x(t)，y=y(t)，能否先用r=x2+y2求出r，再根据v=ddrt求得质点的瞬时速度的大小？
解质点作曲线运动时，位置矢量的大小和方向都在变化.如图1-1所示.r是位置矢量，其大小为的大小，有.表示位置矢量大小随时间的变化率.瞬时速度的大小.故不能写成.
图1-1
例2高空走钢丝演员的体重为50kg，为了安全起见，演员腰上系一根长5.0m的弹性安全带.当演员不慎跌下时，如果弹性缓冲时间为1.0s，那么在缓冲时间内安全带给演员的平均作用力是多少？如果弹性缓冲时间为0.05s，平均作用力又是多少？
解演员跌下可看成两个过程.
(1)物体作自由落体运动，初始速度为0.设人下落h=5.0m后的速度为v0，其量值为.
(2)物体由初始动量变为静止，人的初始动量为mv0，末动量为零.设安全带给人的平均作用力为F，取竖直向上为正，根据动量定理有通过对该题的计算，说明缓冲时间对安全带的平均作用力有很大的影响.在日常生活中，通常采取延长缓冲时间的措施来减小平均作用力，增加安全性.
例3一飞轮的直径为0.3m，质量为5kg，边缘绕有绳子.现有恒力拉绳子的一端，使其由静止均匀地加速，经0.5s后角速度达到10rs..假设飞轮可看作实心圆柱体，求
(1)飞轮的角速度及在这段时间内转过的圈数；
(2)拉力的大小及在这段时间内拉力所做的功；
(3)开始拉动后，t=10s时飞轮的角速度及轮缘上一点的速度.
解(1)飞轮作匀加速转动，则有.
当t=0.5s时角速度为，则.飞轮在0.5s内转过的圈数
(2)设实心圆柱体的半径为r(r=0.15m)，转动惯量为I=1mr2.由刚体的转动定律这段时间内拉力所做的.
(3)当t=10s时，飞轮的角速度，轮缘上一点的速度.
例4一根长为l、质量为m的均匀细棒，绕一条与它的轴线垂直的转轴转动，求它的转动惯量(图1-2).
图1-2
解在棒的长度上取无穷小量dx，则.
(a)当转轴通过棒的一端时
(b)当转轴通过棒的中心时
四、教材案例分析
案例1-1某患者，牙痛寝食难安，无法忍受就医，被确诊为口腔下颚左大牙坏死，需要做拔牙手术.
问题
1.拔牙所需的外力有哪些，牙拔除术所使用的方法包含哪些力学原理？
2.拔牙的阻力有哪些，是怎样产生的？
分析
1.拔牙所需的外力有拉力、压力、摩擦力、弹性力等，经典的牙拔除的使用方法曾被归纳为三种基本力学原理：楔力原理、杠杆原理和轮轴原理.
2.牙拔除的困难主要在于骨阻力(骨质覆盖)与牙阻力(牙齿本身的不正位置和解剖形态，后者包括牙根的数目或根尖弯曲等).
案例1-2
患者，男性，45岁，建筑工人.半小时前从高空坠落，患者感腰痛、活动受限及双下肢麻木无力.平时无昏迷呕吐史，无大小便失禁.根据正、侧位CR片发现双跟骨骨折，L1椎体压缩性骨折，上肢软组织擦伤，膝部软组织挫伤.据其工友描述：事发当天，陈某在工地20多米高空施工，因不慎从脚手架上摔下，在下落过程中，上身被防护网钩挂了一下，昀后肢及臀部着地在工地的沙堆上.
问题
1.分析整个坠落过程中，哪些因素起到了减轻伤害的作用？
2.假如这些因素使患者着地时间延长9倍，则作用在患者上的损伤力减少多少？
分析
1.整个坠落过程中起到减轻伤害作用的因素有：防护网钩、工地的沙堆、该工人的臀部.
2.根据动量定理可知，力的时间累积效应是使物体动量改变的原因.当动量的改变为常数时，冲力作用的时间越长，冲力就越小.假如这些因素使患者着地时间延长9倍，则作用在患者上的损伤力就应为F，则损伤力就减少了8F.
五、教材习题解答
1-1国际单位制中基本单位有哪些？
答米(m)、千克(kg)、秒(s)、安(A)、开(K)、坎(cd)和摩尔(mol).
1-2设汽车行驶时所受阻力f与汽车的横截面积S、空气的密度ρ成正比，且和速度v的平方成正比.若采用国际单位制，试写出f、S、ρ和v2的关系式；比例系数的单位如何？
答关系式；比例系数k无单位.

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