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第1章 质点力学1

1.1 描述质点运动的物理量1

1.1.1 质点 参考系 坐标系1

1.1.2 描述质点运动的物理量2

1.2 牛顿运动定律5

1.2.1 牛顿第一定律5

1.2.2 牛顿第二定律6

1.2.3 牛顿第三定律6

1.3 动量 动量守恒定律6

1.3.1 冲量 质点的动量定理6

1.3.2 质点系的动量定理7

1.3.3 动量守恒定律8

1.4 能量守恒定律9

1.4.1 恒力的功9

1.4.2 变力的功9

1.4.3 功率10

1.4.4 动能定理10

1.4.5 保守力与非保守力 势能12

1.4.6 机械能守恒定律13

阅读材料 地球同步通信卫星15

内容提要15

思考题16

习题17

第2章 刚体的定轴转动19

2.1 刚体运动的描述19

2.1.1 刚体的平动和转动19

2.1.2 刚体的定轴转动状态的描述20

2.2 刚体的定轴转动定律21

2.2.1 转动惯量21

2.2.2 力矩24

2.2.3 刚体定轴转动的转动定律25

2.3 力矩的功与转动动能25

2.3.1 力矩的功25

2.3.2 转动动能26

2.3.3 转动动能定理26

2.3.4 重力矩做功与质心势能改变26

2.4 冲量矩与角动量 角动量守恒定律28

2.4.1 角动量28

2.4.2 冲量矩29

2.4.3 角动量定理29

2.4.4 角动量守恒定律29

阅读材料 轴承与润滑30

内容提要30

思考题31

习题32

第3章 气体动理论34

3.1 气体动理论的基础和方法34

3.1.1 气体动理论的基础34

3.1.2 研究分子运动的统计方法35

3.2 理想气体在平衡态下的状态方程35

3.3 理想气体的压强和温度的公式37

3.3.1 理想气体的压强37

3.3.2 理想气体的温度39

3.4 理想气体的内能40

3.4.1 分子的自由度40

3.4.2 能量均分定理41

3.4.3 理想气体的内能42

3.5 麦克斯韦速率分布律42

3.5.1 麦克斯韦速率分布函数43

3.5.2 三种统计速率44

3.6 气体分子的平均碰撞次数和平均自由程45

3.6.1 平均碰撞次数46

3.6.2 平均自由程46

阅读材料 温室效应47

内容提要48

思考题49

习题49

第4章 热力学基础51

4.1 热力学的基本概念51

4.1.1 热力学系统51

4.1.2 准静态过程52

4.1.3 功 热量 内能53

4.2 热力学第一定律及其在理想气体等值过程中的应用54

4.2.1 热力学第一定律54

4.2.2 热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用55

4.3 循环过程 卡诺循环59

4.3.1 循环过程59

4.3.2 循环效率59

4.3.3 卡诺循环60

4.4 热力学第二定律62

4.4.1 热力学过程的方向性62

4.4.2 热力学第二定律及其微观意义63

4.5 熵和熵增加原理64

4.5.1 熵65

4.5.2 熵变与过程热温比的关系65

4.5.3 熵增加原理67

阅读材料 高空的气温为什么低？67

内容提要68

思考题69

习题69

第5章 静电场71

5.1 电荷与库仑定律71

5.1.1 电荷守恒及其量子化71

5.1.2 库仑定律72

5.2 电场和电场强度73

5.2.1 电场73

5.2.2 电场强度73

5.2.3 电场强度的计算74

5.3 静电场的有源性77

5.3.1 电力线数密度77

5.3.2 电场强度通量78

5.3.3 高斯定理79

5.4 静电场的环路定理 电势82

5.4.1 静电场力的功 静电场的环路定理82

5.4.2 电势能和电势83

5.5 电势梯度86

5.5.1 等势面86

5.5.2 电势梯度86

5.6 静电场中的导体和电介质87

5.6.1 静电场中的导体87

5.6.2 静电场中的电介质90

5.7 电场能量93

阅读材料 静电应用94

内容提要94

思考题95

习题96

第6章 稳恒电流97

6.1 电源及其电动势97

6.2 温差电动势98

6.2.1 扩散电动势98

6.2.2 温差电动势99

6.3 稳恒电场与电流102

6.4 基尔霍夫定律102

6.4.1 基尔霍夫第一定律102

6.4.2 基尔霍夫第二定律103

6.4.3 基尔霍夫定律的应用103

阅读材料 大气电场105

内容提要106

思考题106

习题106

第7章 稳恒磁场108

7.1 电流及运动电荷的磁场108

7.1.1 磁场的产生108

7.1.2 磁感应强度109

7.1.3 磁场与电流及运动电荷的关系111

7.2 磁场的无源性113

7.2.1 磁感应线113

7.2.2 磁场的无源性 磁场的高斯定理114

7.3 磁场的非保守性 安培环路定理115

7.3.1 安培环路定理115

7.3.2 安培环路定理的证明115

7.3.3 安培环路定理应用举例116

7.4 磁场对电流和电荷的作用117

7.4.1 磁场对载流导线的作用117

7.4.2 磁场对运动电荷的作用119

7.4.3 磁场对载流线圈的作用121

7.5 物质的磁性122

7.5.1 磁介质的分类122

7.5.2 介质的磁化123

阅读材料 量子反常霍尔效应 神奇的磁化水124

内容提要125

思考题126

习题126

第8章 电磁感应129

8.1 法拉第电磁感应定律130

8.1.1 电磁感应现象130

8.1.2 法拉第电磁感应定律131

8.1.3 楞次定律131

8.2 动生电动势和感生电动势132

8.2.1 动生电动势132

8.2.2 感生电动势133

8.2.3 涡电流135

8.3 自感和互感135

8.3.1 自感135

8.3.2 互感137

8.4 磁场的能量138

8.5 麦克斯韦方程组 电磁波139

8.5.1 麦克斯韦的两个假说139

8.5.2 麦克斯韦方程组140

8.5.3 电磁波141

阅读材料 微波技术144

内容提要145

思考题146

习题146

第9章 振动与波148

9.1 简谐振动148

9.1.1 简谐振动的动力学方程149

9.1.2 简谐振动规律的三种表示形式150

9.1.3 简谐振动的特征量及决定因素151

9.1.4 简谐振动的能量153

9.2 阻尼振动 受迫振动 共振154

9.2.1 阻尼振动154

9.2.2 受迫振动与共振155

9.3 简谐振动的合成156

9.3.1 同方向同频率简谐振动的合成156

9.3.2 同方向不同频率简谐振动的合成 拍157

9.3.3 两个互相垂直的简谐振动的合成158

9.4 简谐波160

9.4.1 机械波的形成160

9.4.2 描述机械波的概念160

9.4.3 简谐波的波函数162

9.5 波的能量164

9.5.1 波的能量164

9.5.2 能流密度（波的强度）166

9.5.3 声强的分级166

9.6 波的衍射和干涉167

9.6.1 波的衍射 惠更斯原理167

9.6.2 波的叠加与干涉168

9.7 多普勒效应169

9.7.1 波源静止、接收器运动170

9.7.2 波源运动、接收器静止170

9.7.3 波源和接收器同时运动171

阅读材料 超声波及其应用172

内容提要173

思考题175

习题175

第10章 波动光学178

10.1 光源 单色光179

10.1.1 光源179

10.1.2 单色光179

10.2 相干光的产生180

10.3 光的干涉181

10.3.1 杨氏双缝干涉181

10.3.2 薄膜干涉182

10.4 光的衍射186

10.4.1 惠更斯-菲涅尔原理186

10.4.2 夫琅禾费单缝衍射187

10.4.3 圆孔衍射190

10.4.4 瑞利判据191

10.5 光栅分光192

10.5.1 光栅衍射的主极大193

10.5.2 光栅衍射光的极小和次极大193

10.5.3 缺级194

10.5.4 主极大条纹宽度和光栅的分辨本领194

10.5.5 光栅光谱195

10.6 光的偏振196

10.6.1 光的偏振状态及其表示196

10.6.2 偏振光的产生及检验197

10.6.3 马吕斯定律199

10.6.4 旋光色散和圆二色性200

阅读材料 立体电影202

内容提要203

思考题204

习题204

第11章 狭义相对论206

11.1 牛顿的绝对时空观 伽利略变换206

11.1.1 牛顿的绝对时空观206

11.1.2 伽利略变换 经典力学相对性原理207

11.2 狭义相对论基本原理与时空观208

11.2.1 狭义相对论基本原理208

11.2.2 狭义相对论的时空观208

11.3 洛伦兹变换209

11.3.1 洛伦兹坐标变换209

11.3.2 洛伦兹速度变换210

11.4 时间、空间的相对论效应211

11.4.1 同时的相对性211

11.4.2 时间延缓213

11.4.3 长度收缩213

11.5 质量、能量、动量的相对论效应214

11.5.1 质量的相对论效应214

11.5.2 相对论能量215

11.5.3 动量和能量的关系216

11.6 狭义相对论的实验例证216

11.6.1 光速不变原理的验证216

11.6.2 尺缩钟慢效应的验证217

11.6.3 质能关系式的验证217

11.6.4 质量对速度依赖关系的验证217

阅读材料 暗物质和暗能量 孪生子佯谬218

内容提要221

思考题222

习题222

第12章 量子力学基础224

12.1 黑体辐射 普朗克量子假设224

12.1.1 黑体辐射224

12.1.2 黑体辐射定律226

12.1.3 普朗克能量量子化假设与普朗克辐射公式227

12.2 光电效应228

12.2.1 光电效应228

12.2.2 爱因斯坦的量子解释229

12.3 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论230

12.3.1 氢原子光谱230

12.3.2 玻尔的氢原子理论231

12.4 物质的波动性质233

12.4.1 德布罗意波233

12.4.2 德布罗意波的实验验证234

12.4.3 不确定关系234

12.5 波函数 薛定谔方程236

12.5.1 波函数及其统计解释236

12.5.2 薛定谔方程237

阅读材料 扫描隧道显微镜238

内容提要239

思考题240

习题240

习题参考答案242

附录250

附录Ⅰ 国际单位制的基本单位250

附录Ⅱ 常用物理常量250

主要参考文献252