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第1章 质点运动学1

1.1 质点的位置和位移2

1.1.1 参考系和坐标系2

1.1.2 位置矢量和运动方程3

1.1.3 路程和位移4

1.2 速度和加速度5

1.2.1 速度5

1.2.2 不同参考系中的速度变换7

1.2.3 加速度8

1.3 抛体运动11

1.4 圆周运动13

1.4.1 圆周运动的描述13

1.4.2 圆周运动的加速度16

1.4.3 一般平面曲线运动的加速度18

本章提要19

练习题21

第2章 质点动力学24

2.1 牛顿运动定律25

2.1.1 牛顿第一定律25

2.1.2 牛顿第二定律26

2.1.3 牛顿第三定律27

2.1.4 惯性系28

2.2 几种常见的力29

2.2.1 万有引力29

2.2.2 弹力31

2.2.3 摩擦力31

2.3 牛顿运动定律的应用32

2.4 功和功率 动能定理36

2.4.1 恒力的功36

2.4.2 变力的功 功率36

2.4.3 几种常见的力做的功39

2.4.4 动能 动能定理40

2.5 势能 机械能守恒定律43

2.5.1 保守力与非保守力43

2.5.2 势能43

2.5.3 功能原理 机械能守恒定律44

2.6 冲量 动量定理47

2.6.1 冲量47

2.6.2 动量定理49

2.7 动量守恒定理 碰撞51

2.7.1 动量守恒定理51

2.7.2 碰撞53

本章提要56

练习题58

第3章 刚体力学63

3.1 刚体的平动和定轴转动64

3.1.1 刚体的平动和转动64

3.1.2 刚体定轴转动的角量描述64

3.1.3 角量与线量66

3.2 力矩 刚体平衡的条件68

3.2.1 力矩68

3.2.2 刚体平衡的条件70

3.3 转动定律72

3.3.1 转动定律72

3.3.2 转动惯量73

3.3.3 平行轴定理75

3.4 刚体定轴转动中的功和能76

3.4.1 力矩的功和功率76

3.4.2 刚体定轴转动的转动动能77

3.4.3 刚体定轴转动的动能定理78

3.5 刚体定轴转动的角动量及其守恒定理81

3.5.1 角动量81

3.5.2 力矩与角动量的关系83

3.5.3 角动量守恒定律84

本章提要88

练习题90

第4章 流体力学95

4.1 流体静力学基础96

4.1.1 密度96

4.1.2 静止流体内的压强96

4.1.3 帕斯卡原理和阿基米德原理98

4.2 液体的表面张力99

4.2.1 液体的微观结构100

4.2.2 液体的表面张力101

4.2.3 液体的表面张力系数102

4.2.4 表面能103

4.3 附加压强 毛细现象105

4.3.1 弯曲液面的附加压强105

4.3.2 球形液面的附加压强106

4.3.3 浸润和不浸润107

4.3.4 毛细现象109

4.4 理想流体的稳定流动110

4.4.1 理想流体110

4.4.2 稳定流动 流线 流管111

4.4.3 连续性方程111

4.5 伯努利方程及其应用113

4.5.1 伯努利方程113

4.5.2 伯努利方程的应用115

4.6 黏滞流体的流动116

4.6.1 层流116

4.6.2 泊肃叶公式 黏滞系数117

4.6.3 湍流118

本章提要120

练习题121

第5章 静电场124

5.1 电荷 库仑定律125

5.1.1 电荷125

5.1.2 电荷的量子化126

5.1.3 库仑定律126

5.1.4 静电力的叠加127

5.2 电场 电场强度128

5.2.1 电场128

5.2.2 单个点电荷产生的电场129

5.2.3 电场强度的叠加原理130

5.2.4 电荷连续分布的带电体产生的电场132

5.3 电通量 高斯定理134

5.3.1 电场线134

5.3.2 电通量135

5.3.3 高斯定理137

5.3.4 高斯定理的应用138

5.4 静电场的环路定理 电势141

5.4.1 静电场的环路定理141

5.4.2 电势能143

5.4.3 电势 电势差144

5.4.4 电势的计算145

5.5 等势面 电场强度与电势梯度148

5.5.1 等势面148

5.5.2 电场强度与电势梯度149

5.6 静电场中的导体151

5.6.1 导体的静电平衡条件151

5.6.2 静电平衡时导体上电荷的分布152

5.6.3 静电屏蔽155

5.7 电容和电容器155

5.7.1 孤立导体的电容155

5.7.2 电容器的电容156

5.7.3 电容器的串联和并联158

5.8 静电场中的电介质159

5.8.1 电介质对电容的影响 相对电容率159

5.8.2 电介质的极化161

5.8.3 有电介质时的高斯定理162

5.9 电场的能量164

本章提要167

练习题170

第6章 稳恒磁场175

6.1 稳恒电流 电流密度176

6.1.1 稳恒电流 漂移速度176

6.1.2 电流密度177

6.2 磁场 磁感应强度179

6.2.1 基本的磁现象179

6.2.2 磁场 磁感应强度180

6.3 带电粒子在磁场中的运动181

6.3.1 洛伦兹力181

6.3.2 带电粒子在均匀磁场中的运动183

6.3.3 带电粒子在非均匀磁场中的运动185

6.4 带电粒子在正交场中的运动举例186

6.4.1 回旋加速器186

6.4.2 霍尔效应187

6.5 毕奥－萨伐尔定律190

6.5.1 毕奥－萨伐尔定律190

6.5.2 毕奥－萨伐尔定律的应用191

6.6 磁场的高斯定理和安培环路定理193

6.6.1 磁通量 磁场的高斯定理193

6.6.2 安培环路定理194

6.6.3 安培环路定理的应用196

6.7 磁场对电流的作用198

6.7.1 安培力198

6.7.2 两平行长直导线之间的相互作用200

6.7.3 载流线圈在磁场中所受的力与力矩201

6.8 磁场中的磁介质203

6.8.1 磁介质 相对磁导率203

6.8.2 磁介质的磁化204

6.8.3 介质中的安培环路定理207

本章提要209

练习题212

第7章 电磁感应 电磁场216

7.1 电源 电动势217

7.2 电磁感应定律218

7.2.1 电磁感应现象218

7.2.2 法拉第电磁感应定律219

7.2.3 楞次定律220

7.3 动生电动势222

7.3.1 动生电动势的产生222

7.3.2 动生电动势的计算223

7.4 感生电动势225

7.4.1 感生电动势的产生225

7.4.2 感生电场与静电场227

7.4.3 感生电动势的计算227

7.4.4 涡电流228

7.5 自感和互感229

7.5.1 自感229

7.5.2 互感232

7.6 磁场的能量234

7.7 位移电流 麦克斯韦方程组235

7.7.1 位移电流 安培-麦克斯韦定理236

7.7.2 麦克斯韦方程组238

本章提要240

练习题241

第8章 气体动理论245

8.1 基本概念246

8.1.1 阿伏伽德罗常数246

8.1.2 热运动246

8.1.3 分子间的作用力247

8.1.4 状态参量 平衡态248

8.1.5 热平衡 温度 温标248

8.1.6 理想气体的宏观描述249

8.2 理想气体的压强与温度251

8.2.1 理想气体的微观模型251

8.2.2 大量气体分子的统计假设252

8.2.3 理想气体的压强与温度253

8.3 理想气体的内能256

8.3.1 自由度256

8.3.2 能量均分定理258

8.3.3 理想气体的内能258

8.4 麦克斯韦速率分布律260

8.4.1 麦克斯韦速率分布函数260

8.4.2 三种统计速率261

8.5 气体分子的平均自由程264

本章提要267

练习题269

第9章 热力学基础271

9.1 改变内能的两种方式 准静态过程272

9.1.1 内能272

9.1.2 改变内能的两种方式272

9.1.3 准静态过程274

9.1.4 准静态过程的功274

9.2 热力学第一定律 能量守恒定律276

9.2.1 热力学第一定律276

9.2.2 能量守恒定律277

9.3 热力学第一定律的应用279

9.3.1 等体过程 摩尔定容热容279

9.3.2 等压过程 摩尔定压热容280

9.3.3 等温过程282

9.3.4 绝热过程283

9.4 热机与制冷机 卡诺定理286

9.4.1 可逆过程与不可逆过程286

9.4.2 热机288

9.4.3 卡诺热机289

9.4.4 制冷机290

9.4.5 卡诺定理293

9.5 热力学第二定律293

9.5.1 热力学第二定律的两种表述293

9.5.2 两种表述的等效性295

9.6 热力学第二定律的微观解释 熵296

9.6.1 有序和无序297

9.6.2 气体的自由膨胀297

9.6.3 熵 熵增加原理298

本章提要300

练习题303

第10章 简谐运动307

10.1 简谐运动的描述308

10.1.1 简谐运动方程308

10.1.2 描述简谐运动的特征量309

10.1.3 振幅和初相位的确定313

10.2 简谐运动的能量313

10.3 旋转矢量315

10.4 简谐运动的合成317

10.4.1 两个同方向同频率简谐运动的合成317

10.4.2 两个同方向不同频率的简谐运动的合成319

10.4.3 两个相互垂直的简谐运动的合成321

10.5 外力作用下的振动323

10.5.1 阻尼振动323

10.5.2 受迫振动 共振326

本章提要329

练习题330

第11章 机械波333

11.1 机械波的形成和传播334

11.1.1 机械波的形成334

11.1.2 横波与纵波335

11.1.3 波动的描述336

11.1.4 波线、波面和波前338

11.2 平面简谐波340

11.2.1 平面简谐波的波函数341

11.2.2 波函数的物理意义342

11.3 波的强度 声波的响度345

11.3.1 波动能量的传播345

11.3.2 波的强度345

11.3.3 声强和响度346

11.4 波的衍射348

11.4.1 惠更斯原理348

11.4.2 波的衍射349

11.5 波的干涉350

11.5.1 波的叠加350

11.5.2 波的干涉350

11.6 驻波353

11.6.1 驻波的形成353

11.6.2 驻波方程355

11.6.3 半波损失356

11.6.4 谐波357

11.7 多普勒效应359

11.7.1 波源不动，观察者运动360

11.7.2 观察者不动，波源运动360

11.7.3 观察者与波源同时运动361

本章提要364

练习题366

第12章 光学370

12.1 几何光学371

12.1.1 光的反射和折射定律371

12.1.2 全反射373

12.1.3 平面上的反射与折射成像374

12.1.4 薄透镜374

12.2 光的相干性 光程377

12.2.1 光是一种电磁波377

12.2.2 光的相干性378

12.2.3 相干光的获得378

12.2.4 光程 光程差379

12.2.5 薄透镜不产生附加光程差380

12.3 分波面干涉380

12.3.1 杨氏双缝干涉实验381

12.3.2 劳埃德镜383

12.4 分振幅干涉385

12.4.1 等倾干涉385

12.4.2 等厚干涉388

12.4.3 迈克耳孙干涉仪391

12.5 光的衍射393

12.5.1 光的衍射现象393

12.5.2 惠更斯－菲涅耳原理394

12.5.3 单缝的夫琅禾费衍射394

12.5.4 圆孔衍射和光学仪器的分辨率397

12.6 衍射光栅400

12.6.1 光栅衍射条纹的形成400

12.6.2 光栅光谱402

12.7 光的偏振402

12.7.1 自然光与偏振光403

12.7.2 偏振片 马吕斯定律404

12.7.3 布儒斯特定律406

12.7.4 光的双折射与旋光现象407

本章提要410

练习题413

第13章 狭义相对论417

13.1 经典的相对性原理 伽利略变换418

13.1.1 经典的时空观和相对性原理418

13.1.2 伽利略变换419

13.2 狭义相对论的基本原理420

13.2.1 经典的相对性原理与电磁规律420

13.2.2 狭义相对论的两个基本假设421

13.3 洛伦兹变换422

13.3.1 洛伦兹坐标变换422

13.3.2 相对论速度变换424

13.4 狭义相对论的时空观425

13.4.1 同时的相对性426

13.4.2 长度的收缩428

13.5 狭义相对论动力学基础432

13.5.1 相对论动量和质量432

13.5.2 相对论力学的基本方程434

13.5.3 相对论能量434

13.5.4 动量与能量的关系436

本章提要439

练习题442

第14章 量子力学基础444

14.1 黑体辐射 普朗克量子假说445

14.1.1 热辐射445

14.1.2 黑体与黑体辐射445

14.1.3 黑体辐射的实验规律446

14.1.4 普朗克量子假说447

14.2 光电效应 爱因斯坦方程448

14.2.1 光电效应的实验规律448

14.2.2 经典理论解释光电效应遇到的困难450

14.2.3 光子 爱因斯坦方程450

14.3 波粒二象性452

14.3.1 光的波粒二象性452

14.3.2 粒子的波动性453

14.4 概率波454

14.5 不确定性关系456

本章提要459

练习题461

附录1 常用的导数和积分公式463

附录2 物理量的名称、符号和单位464

附录3 常用物理常量466

附录4 希腊字母表467

参考文献468