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绪论1

1 物理学的意义1

2 物质和相互作用2

一 宇宙学的标准模型2

二 物质的微观结构 夸克的发现3

三 基本的相互作用5

四 粒子物理学的标准模型7

3 物理量的测量和单位制9

4 物理世界的层次和数量级10

第一部分 力学和相对论13

第一章 质点运动学13

1-1 质点运动的描述13

一 质点 参考系和坐标系13

二 质点运动的矢量描述13

三 直角坐标系 抛体运动15

四 平面极坐标系 横向速度和径向速度17

五 自然坐标系 切向加速度和法向加速度18

1-2 相对运动21

习题22

第二章 动量守恒和质点动力学24

2-1 惯性定律和惯性系24

2-2 质量 动量和动量守恒定律25

一 两质点间的相互作用25

二 惯性质量25

三 动量 动量守恒定律26

2-3 力 冲量和动量定理28

一 力的定义28

二 力的叠加原理 质点系动量守恒的条件29

三 牛顿运动定律30

四 冲量 动量定理30

2-4 牛顿运动定律及其应用33

一 牛顿运动定律的表述33

二 牛顿运动定律的应用33

三 自然界中常见的力35

2-5 伽利略相对性原理 非惯性系41

一 伽利略相对性原理41

二 伽利略变换42

三 非惯性系43

四 加速平动参考系中的惯性力44

五 惯性离心力45

六 科里奥利力47

习题50

第三章 机械能守恒53

3-1 机械能守恒定律53

3-2 功和功率55

一 功和能55

二 功率56

3-3 势能56

一 保守力 保守系的机械能守恒56

二 势能函数59

3-4 质心参考系65

一 动量中心系 质心65

二 质心运动定理66

三 克尼希定理 资用能66

3-5 两体碰撞69

3-6 经典分析力学中的哈密顿量73

习题76

第四章 角动量守恒80

4-1 角动量 角动量守恒定律80

4-2 力矩 角动量定理81

一 力矩 质点的角动量定理81

二 质点系的角动量定理82

三 质心系的角动量定理83

4-3 质点在有心力场中的运动87

一 质点在有心力场中运动的一般描述87

二 机械能守恒和角动量守恒 离心势能和有效势87

4-4 对称性与守恒定律92

一 对称性92

二 对称性与守恒定律92

习题96

第五章 连续体力学99

5-1 刚体运动学99

一 刚体的平移和定轴转动99

二 刚体的平面平行运动101

5-2 刚体动力学102

一 定轴转动刚体的角动量和转动惯量102

二 刚体定轴转动的角动量定理和转动定理105

三 刚体定轴转动的动能定理105

四 刚体的进动 陀螺仪108

5-3 固体的弹性111

一 弹性体中的应力和应变111

二 弹性体的拉伸和压缩112

三 弹性体的剪切形变113

5-4 流体力学114

一 流体的连续性方程114

二 理想流体的定常流动117

三 黏性流体的流动120

四 流体的旋转123

习题125

第六章 振动和波128

6-1 简谐振动128

一 描述简谐振动的特征量128

二 简谐振动的合成130

三 振动的分解 傅里叶变换134

6-2 弹性系统的振动136

一 谐振子的自由振动136

二 谐振子的阻尼振动138

三 谐振子的受迫振动和共振141

6-3 耦合振子143

一 简正模 简正频率143

二 简正坐标 简正模的叠加145

6-4 机械波的产生和传播146

一 简谐波的描述146

二 波动方程148

三 波的能量150

四 声波151

6-5 驻波152

一 驻波的形成和特点152

二 两端固定的弦中的驻波 多自由度系统的简正模153

三 半波损失154

6-6 多普勒效应155

6-7 波包 非线性波158

一 波包和群速158

二 非线性效应对波动的影响160

三 孤波和孤子160

习题161

第七章 相对论165

7-1 狭义相对论的基本假设165

一 相对论的意义165

二 狭义相对论的基本假设166

三 迈克耳孙-莫雷实验167

7-2 相对论运动学168

一 相对论变换和时空观168

二 闵可夫斯基空间 洛伦兹变换下的不变量172

三 狭义相对论的时空观173

7-3 相对论动力学178

一 动量和质量178

二 力 功和动能179

三 能量 质能关系181

四 能量-动量关系186

五 动量、能量和力的相对论变换187

7-4 广义相对论189

一 等效原理190

二 爱因斯坦的引力场方程192

三 广义相对论的检验193

习题197

第二部分 电磁学199

第八章 电相互作用 真空中的静电场199

8-1 电相互作用199

一 电荷 电荷守恒定律199

二 库仑定律 静电力的叠加原理201

三 电场和电场强度202

四 场强的叠加原理202

8-2 静电场的高斯定理206

一 电场线206

二 电场通量207

三 静电场的高斯定理208

四 静电场的高斯定理的微分形式210

8-3 静电场的环路定理 电势213

一 静电场的环路定理213

二 电势差与电势215

三 电势叠加原理216

四 等势面 电势的梯度217

习题221

第九章 静电场中的导体和电介质224

9-1 静电场中的导体224

一 导体的静电平衡条件224

二 导体壳 静电屏蔽226

三 电容和电容器228

9-2 静电场中的电介质230

一 电介质的极化230

二 极化强度和极化电荷231

三 各向同性线性电介质的极化规律234

四 电位移 有电介质时的高斯定理234

五 铁电体、永电体和压电体237

六 电介质的击穿238

9-3 静电场的能量238

一 带电体系的静电能238

二 电场的能量和能量密度242

习题244

第十章 电磁相互作用246

10-1 磁相互作用246

一 磁性现象246

二 磁场和磁感应强度246

三 洛伦兹力247

四 带电粒子在磁场中的运动247

五 霍尔效应250

10-2 运动电荷的电磁场253

一 运动电荷的电场和磁场（非相对论的）253

二 电磁场的相对论变换254

三 运动电荷的电磁场（相对论的）255

四 两个运动电荷之间的相互作用258

10-3 磁场和电流260

一 恒定电流260

二 毕奥-萨伐尔定律266

三 安培定律267

习题274

第十一章 恒定磁场和磁介质278

11-1 磁场的高斯定理和安培环路定理278

一 磁场的高斯定理 矢势278

二 安培环路定理280

11-2 有磁介质时的高斯定理和安培环路定理284

一 介质的磁化284

二 有磁介质时的高斯定理287

三 有磁介质时的安培环路定理287

11-3 介质的磁化规律290

一 顺磁质和抗磁质290

二 铁磁质292

习题295

第十二章 电磁感应297

12-1 电磁感应定律297

一 电磁感应现象的发现297

二 法拉第电磁感应定律298

三 楞次定律299

12-2 动生电动势和感生电动势300

一 动生电动势301

二 感生电动势304

三 电磁感应定律的普遍形式304

四 电磁感应与相对性原理307

12-3 互感和自感307

一 互感307

二 自感309

12-4 磁场的能量311

一 自感磁能311

二 互感磁能311

三 磁场的能量312

12-5 暂态过程314

一 LR电路的暂态过程314

二 RC电路的暂态过程315

三 LCR电路的暂态过程316

12-6 超导电性317

一 零电阻现象317

二 迈斯纳效应318

三 磁通量子化 约瑟夫森效应321

四 超导磁体的特点323

习题325

第十三章 电路328

13-1 直流电路328

一 电路中任意两点之间的电势差328

二 基尔霍夫方程组329

13-2 交流电及其简单电路333

一 交流电概述333

二 交流电路中的基本元件334

三 简单交流电路的矢量图解法336

13-3 交流电路的复数解法340

一 交流电的复数表示法340

二 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式341

13-4 交流电的功率342

一 瞬时功率和平均功率342

二 功率因数343

13-5 共振电路345

一 串联共振电路345

二 共振电路的品质因数347

三 并联共振电路348

习题349

第十四章 电磁场和电磁波353

14-1 位移电流353

一 电磁场的基本规律353

二 位移电流354

三 安培环路定理的普遍形式355

14-2 麦克斯韦方程组和边界条件357

一 麦克斯韦方程组357

二 电磁场的边界条件358

14-3 电磁波359

一 自由空间中的电磁波和平面电磁波359

二 电磁波的辐射363

三 电磁波谱367

14-4 电磁场的能量和动量368

一 电磁场的能量密度和能流密度368

二 电磁场的动量371

三 电磁场是物质的一种形态372

习题373

附录A 物理常量和数据375

附录A.1 基本物理常量（2002年国际推荐值）375

附录A.2 保留单位和标准值375

附录A.3 太阳系的基本数据（Ⅰ）376

附录A.4 太阳系的基本数据（Ⅱ）376

附录B 复数377

附录C 矢量378

附录D 矢量场的散度和旋度381

附录E 正交曲线坐标系384

参考文献386