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绪论1

一、物理学的研究对象1

二、物理学与技术进步、生产实践的关系1

三、物理学的学习方法1

第一章 力学基本规律3

第一节 牛顿运动定律3

一、物理学的理想模型3

二、牛顿运动定律4

三、单位和量纲5

第二节 功和能、能量守恒定律6

一、功6

二、动能、势能8

三、功能原理10

四、机械能守恒定律11

五、能量守恒定律12

第三节 动量守恒定律12

一、动量、冲量、动量定理12

二、动量守恒定律15

第四节 刚体的转动16

一、刚体的定轴转动16

二、力矩、转动定律、转动惯量19

三、转动动能、力矩的功24

四、角动量守恒定律26

五、旋进30

第五节 物体的弹性31

一、应力和应变32

二、弹性模量33

拓展阅读35

习题37

第二章 相对论41

第一节 伽利略变换、经典力学时空观41

一、伽利略相对性原理41

二、伽利略变换41

三、经典力学的时空观42

四、经典力学时空观的困难43

第二节 狭义相对论的基本原理45

一、狭义相对性的基本假设45

二、洛仑兹变换45

三、爱因斯坦速度变换46

第三节 狭义相对论的时空观47

一、同时性的相对性47

二、长度的相对性48

三、时间的相对性49

四、相对性与绝对性51

第四节 相对论动力学52

一、质量和动量52

二、力和动能53

三、能量、质能关系55

四、能量和动量的关系56

第五节 广义相对论简介56

一、等效原理57

二、广义相对性原理58

三、广义相对论的检验58

拓展阅读59

习题59

第三章 流体的运动61

第一节 理想流体的定常流动61

一、理想流体61

二、定常流动62

三、连续性方程62

第二节 伯努利方程及其应用63

一、伯努利方程63

二、伯努利方程的应用65

第三节 黏性流体的流动69

一、牛顿黏性定律69

二、层流、湍流与雷诺数71

第四节 黏性流体的运动规律72

一、泊肃叶定律72

二、黏性流体的伯努利方程74

三、斯托克斯定律76

第五节 血液的流动76

一、血液循环的物理模型76

二、血流速度77

三、血压78

四、心脏做功78

拓展阅读79

习题80

第四章 分子动理论83

第一节 动理学理论84

一、动理学理论及其实验基础84

二、分子现象的统计规律性84

第二节 理想气体动理论基本方程85

一、理想气体物态方程85

二、理想气体动理论基本方程86

三、分子的平均平动动能88

第三节 能量均分定理88

一、自由度88

二、能量均分定理89

第四节 分子速率及其实验测定90

一、分子速率的统计分布90

二、分子速率的实验测定92

第五节 真实气体93

一、真实气体的等温线93

二、分子力95

三、范德瓦耳斯方程95

第六节 液体的表面现象98

一、表面现象与表面张力系数98

二、弯曲液面的附加压强100

三、毛细现象和气体栓塞101

四、表面活性物质及其在医药领域中的应用104

拓展阅读104

习题106

第五章 振动和波108

第一节 简谐振动108

一、简谐振动的运动方程108

二、简谐振动的特征量109

三、简谐振动的矢量图示法110

第二节 简单的非理想振动111

第三节 简谐振动的合成113

一、同方向简谐振动的合成113

二、相互垂直简谐振动的合成115

第四节 振动的分解、频谱116

一、振动的分解116

二、频谱117

第五节 简谐波117

一、机械波的产生和传播117

二、简谐波的波动方程119

三、简谐波的能量120

四、简谐波的衰减121

第六节 波的叠加原理、波的干涉122

一、波的叠加原理122

二、波的干涉122

三、驻波124

第七节 声波和超声波126

一、声强和声强级126

二、多普勒效应126

三、超声波127

四、次声波128

拓展阅读128

习题129

第六章 静电场131

第一节 库仑定律、电场强度131

一、库仑定律131

二、电场强度131

第二节 电通量、高斯定理135

一、电场线、电通量135

二、高斯定理137

第三节 电场力做功、电势、电势差141

一、静电场的环路定理141

二、电势能、电势、电势差143

三、电场强度与电势的关系146

第四节 静电场中的导体148

一、导体的静电平衡条件148

二、静电平衡时导体的性质149

三、空腔导体和静电屏蔽149

第五节 静电场中的电介质151

一、电介质的极化151

二、极化强度和极化电荷153

三、电位移、有电介质时的高斯定理155

第六节 电容157

一、孤立导体的电容157

二、电容器的电容158

三、电容器电容的计算158

第七节 静电场的能量160

一、电容器的能量160

二、电场的能量和能量密度161

第八节 压电效应及其应用163

一、压电效应163

二、压电效应的应用163

拓展阅读164

习题164

第七章 直流电路167

第一节 恒定电流167

一、电流强度和电流密度167

二、欧姆定律的微分形式169

三、电解质导电170

第二节 电源的电动势和含源电路的欧姆定律171

一、电源的电动势171

二、一段有源电路的欧姆定律172

第三节 基尔霍夫定律及其应用174

一、基尔霍夫定律174

二、基尔霍夫定律的应用175

第四节 温差电现象及其应用177

一、电子的逸出功177

二、接触电势差178

三、温差电现象及其应用179

第五节 电容器的充电和放电180

一、电容器的充电181

二、电容器的放电182

拓展阅读184

习题184

第八章 磁场189

第一节 磁场、磁感应强度189

一、磁场189

二、磁感应强度189

三、磁感应线190

四、磁通量191

第二节 电流的磁场192

一、毕奥-萨伐尔定律192

二、安培环路定理195

第三节 磁场对运动电荷的作用198

一、洛仑兹力198

二、质谱仪200

三、霍尔效应201

第四节 磁场对电流的作用、磁矩202

一、安培定律202

二、磁场对载流线圈的作用、磁矩205

第五节 磁介质207

一、磁介质207

二、磁导率、磁场强度209

三、铁磁质的磁化210

四、磁致伸缩212

拓展阅读213

习题213

第九章 电磁感应218

第一节 电磁感应定律218

一、电磁感应的基本定律218

二、有旋电场222

三、涡电流223

第二节 自感223

一、自感现象、自感系数223

二、RL电路225

第三节 磁场的能量226

第四节 电磁场及其传播229

一、位移电流229

二、麦克斯韦电磁场基本方程230

三、电磁波的产生和传播232

四、电磁波的能量233

拓展阅读234

习题237

第十章 光的波动性241

第一节 光的干涉241

一、光的相干性241

二、杨氏双缝实验242

三、劳埃镜实验243

四、光程和光程差244

五、薄膜干涉245

六、等厚干涉247

七、迈克耳孙干涉仪249

第二节 光的衍射250

一、惠更斯-菲涅耳原理250

二、单缝衍射251

三、夫朗和费圆孔衍射、光学仪器的分辨率254

四、衍射光栅、衍射光谱255

五、X射线的衍射258

第三节 光的偏振260

一、自然光和偏振光260

二、光的双折射现象263

三、椭圆偏振光和圆偏振光266

四、偏振光的干涉、色偏振267

第四节 旋光现象268

一、旋光性268

二、圆二色性269

第五节 光的吸收和散射269

一、光的吸收、朗伯-比尔定律270

二、光的散射271

拓展阅读272

习题273

第十一章 光的粒子性276

第一节 热辐射276

一、热辐射现象276

二、基尔霍夫定律276

三、黑体辐射定律277

四、普朗克量子假设280

五、光度学基础281

第二节 光电效应283

一、光电效应的基本规律283

二、爱因斯坦的光子学说284

三、光电效应的应用286

第三节 康普顿效应287

一、康普顿散射实验287

二、康普顿散射的理论解释288

第四节 光的波粒二象性290

拓展阅读291

习题291

第十二章 量子力学基础293

第一节 玻尔的氢原子结构理论293

一、氢原子光谱的规律性293

二、玻尔的氢原子理论294

第二节 实物粒子的波动性297

一、德布罗意假设297

二、电子衍射299

三、物质波的统计解释300

第三节 不确定原理301

一、坐标和动量的不确定关系式301

二、能量和时间的不确定关系式303

第四节 波函数、薛定谔方程304

一、波函数的意义和性质304

二、薛定谔方程305

三、一维势阱中运动的粒子306

第五节 氢原子及类氢原子的量子力学描述308

一、能量量子化——主量子数n309

二、角动量量子化——角量子数l309

三、空间量子化——磁量数m309

第六节 电子自旋309

一、施特恩-格拉赫实验309

二、碱金属元素光谱的双线结构310

三、电子自旋假设311

拓展阅读313

习题314

第十三章 光谱的物理基础316

第一节 光谱316

一、光谱的分类316

二、光谱与能级跃迁317

第二节 原子光谱319

一、原子光谱的特征和原子发射光谱的轮廓319

二、原子发射光谱分析320

三、原子吸收分光光度法320

四、荧光分析法320

第三节 分子光谱321

一、分子光谱的特点和分类321

二、分子的转动、振动和电子光谱321

三、红外吸收光谱322

四、紫外光谱法322

五、拉曼散射光谱323

第四节 X射线323

一、X射线的基本性质323

二、X射线的产生324

三、X射线的强度和硬度325

四、X射线谱325

五、物质对X射线的吸收328

第五节 激光330

一、激光的基本原理330

二、激光特点333

三、激光的生物效应334

拓展阅读335

习题336

第十四章 原子核338

第一节 原子核的结构和基本性质338

一、原子核的组成与质量338

二、原子核的质量亏损与结合能339

三、原子核的性质341

第二节 放射性核素的衰变定律与核反应342

一、原子核的衰变类型342

二、放射性核素的衰变定律345

三、人工核反应347

四、放射线的剂量348

第三节 核磁共振350

一、核子的自旋与磁矩350

二、原子核的自旋与磁矩351

三、核磁共振352

四、核磁共振谱354

拓展阅读357

习题357

附录一 矢量分析360

附录二 常用物理学常数365

参考文献368

索引369