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第1章 质点力学1

1.1 参考系1

1.1.1 质点1

1.1.2 参考系和坐标系1

1.2 质点运动的描述1

1.2.1 位置矢量和位移1

1.2.2 速度和加速度3

1.3 运动学的两类问题5

1.4 圆周运动7

1.4.1 圆周运动的线量描述7

1.4.2 圆周运动的角量描述9

1.5 牛顿运动定律10

1.5.1 牛顿运动定律概述11

1.5.2 四种基本的力和力学中常见的力12

1.5.3 牛顿运动定律的应用13

1.6 动量定理和动量守恒定律15

1.6.1 冲量和动量15

1.6.2 动量定理17

1.6.3 动量守恒定律20

1.7 功和能21

1.7.1 功22

1.7.2 动能定理24

1.7.3 保守力和势能25

1.7.4 机械能守恒定律29

1.8 角动量守恒定律31

1.8.1 质点的角动量31

1.8.2 质点的角动量定理32

1.8.3 角动量守恒定律33

思考题34

习题34

第2章 刚体力学37

2.1 刚体转动的描述37

2.2 转动定律39

2.2.1 力矩39

2.2.2 转动定律40

2.2.3 转动惯量42

2.3 定轴转动过程中的功和能45

2.3.1 力矩的功46

2.3.2 转动动能46

2.3.3 刚体定轴转动的动能定理47

2.4 定轴转动刚体的角动量守恒48

思考题50

习题51

第3章 气体分子动理论53

3.1 理想气体及其状态描述53

3.1.1 理想气体的微观模型53

3.1.2 理想气体的状态描述54

3.2 理想气体的压强和温度55

3.2.1 理想气体的压强公式55

3.2.2 理想气体的温度58

3.3 能量按自由度均分定理59

3.3.1 分子运动的自由度59

3.3.2 能量按自由度均分定理60

3.3.3 理想气体的内能61

3.4 麦克斯韦速率分布律62

3.4.1 速率分布函数62

3.4.2 麦克斯韦速率分布律63

3.4.3 气体分子速率的三种统计值64

思考题66

习题67

第4章 热力学基础69

4.1 热力学第一定律69

4.1.1 准静态过程的功69

4.1.2 系统的内能70

4.1.3 热量的概念71

4.1.4 热力学第一定律72

4.2 热力学第一定律对理想气体的应用72

4.2.1 等体过程72

4.2.2 等压过程73

4.2.3 等温过程75

4.2.4 绝热过程76

4.3 循环过程78

4.3.1 循环过程概述78

4.3.2 卡诺循环80

4.3.3 制冷机81

4.4 热力学第二定律82

4.4.1 热力学第二定律的表述82

4.4.2 可逆过程和不可逆过程83

4.4.3 热力学第二定律的统计意义84

思考题85

习题86

第5章 静电场89

5.1 电荷 库仑定律89

5.1.1 电荷89

5.1.2 库仑定律与叠加原理89

5.2 电场和电场强度91

5.2.1 电场91

5.2.2 电场强度91

5.2.3 静止点电荷的电场及其叠加92

5.3 高斯定律94

5.3.1 电场线和电通量94

5.3.2 高斯定律96

5.3.3 利用高斯定律求静电场的分布97

5.4 静电场环路定理 电势99

5.4.1 静电场的保守性99

5.4.2 静电场环路定理99

5.4.3 电势和电势差99

5.4.4 电势叠加原理102

5.5 静电场中的导体103

5.5.1 导体的静电平衡104

5.5.2 静电平衡导体上的电荷分布104

5.5.3 有导体存在时静电场的分析与计算105

5.5.4 静电屏蔽107

5.6 静电场中的电介质108

5.6.1 电介质的极化108

5.6.2 电介质极化对电场强度的影响109

5.7 电容器110

5.7.1 孤立导体的电容110

5.7.2 电容器的电容111

5.8 静电场的能量113

5.8.1 电容器的能量114

5.8.2 电场的能量114

思考题115

习题116

第6章 稳恒磁场119

6.1 稳恒电流 电动势119

6.1.1 电流密度矢量 稳恒电流119

6.1.2 电动势120

6.2 磁感应强度 磁通连续定理121

6.2.1 基本磁现象121

6.2.2 磁场 磁感应强度123

6.2.3 磁通量 磁通连续定理124

6.3 毕奥-萨伐尔定律125

6.3.1 毕奥-萨伐尔定律概述125

6.3.2 毕奥-萨伐尔定律的应用126

6.4 安培环路定理128

6.4.1 安培环路定理的表述和验证128

6.4.2 安培环路定理的应用130

6.5 磁场对运动电荷的作用133

6.5.1 洛仑兹力133

6.5.2 带电粒子在磁场中的运动134

6.6 磁场对载流导线的作用137

6.6.1 安培力137

6.6.2 载流线圈在均匀磁场中所受的力矩139

思考题141

习题141

第7章 电磁感应 电磁场145

7.1 电磁感应现象和法拉第电磁感应定律145

7.1.1 电磁感应现象145

7.1.2 法拉第电磁感应定律146

7.2 动生电动势和感生电动势149

7.2.1 动生电动势149

7.2.2 感生电动势152

7.3 自感和互感154

7.3.1 自感154

7.3.2 互感155

7.4 磁场的能量156

7.4.1 载流线圈中的磁能157

7.4.2 磁场的能量157

7.5 位移电流 麦克斯韦方程组158

7.5.1 位移电流158

7.5.2 麦克斯韦方程组159

思考题160

习题161

第8章 振动与波动164

8.1 简谐振动164

8.1.1 简谐振动的定义164

8.1.2 描述简谐振动的物理量165

8.1.3 简谐振动的旋转矢量法描述167

8.1.4 简谐振动的能量169

8.2 简谐振动的合成170

8.2.1 同方向同频率简谐振动的合成170

8.2.2 互相垂直的同频率的简谐振动的合成172

8.3 平面简谐波173

8.3.1 机械波的产生及其特征量173

8.3.2 平面简谐波的波动方程176

8.3.3 平面简谐波的时空周期性177

8.3.4 波的能量 能流密度179

8.4 波的叠加 波的干涉181

8.4.1 波的叠加181

8.4.2 波的干涉181

思考题182

习题182

第9章 波动光学185

9.1 光的相干性185

9.1.1 光源的发光机制185

9.1.2 光的相干性186

9.1.3 光程和光程差187

9.2 光的干涉188

9.2.1 杨氏双缝实验 洛埃镜实验188

9.2.2 等倾干涉191

9.2.3 等厚干涉193

9.3 光的衍射195

9.3.1 惠更斯-菲涅耳原理195

9.3.2 夫琅禾费单缝衍射196

9.3.3 夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器分辨本领201

9.3.4 光栅203

9.4 光的偏振206

9.4.1 光的偏振状态及其表示207

9.4.2 由介质吸收获得线偏振光208

9.4.3 反射和折射时光的偏振209

思考题211

习题212

第10章 近代物理214

10.1 从经典物理到近代物理214

10.2 狭义相对论基础215

10.2.1 经典力学的时空观215

10.2.2 狭义相对论的基本假设洛仑兹变换216

10.2.3 狭义相对论的时空观219

10.2.4 相对论质量224

10.2.5 相对论能量225

10.3 量子物理基础227

10.3.1 黑体辐射 普朗克量子假设227

10.3.2 光电效应 爱因斯坦光子理论230

10.3.3 粒子的波动性232

10.3.4 不确定关系233

10.3.5 波函数及其统计解释234

10.3.6 薛定谔方程237

思考题242

习题243

附录 常用物理基本常数表245

习题答案246

参考文献252