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第1章 质点运动学 1

1.1位置矢量和位移 1

1.1.1参照系与坐标系 1

1.1.2位置矢量（运动方程） 2

1.1.3位移矢量 3

1.2速度和加速度 4

1.2.1速度 4

1.2.2加速度 5

1.3运动的相对性 7

1.3.1直线运动 7

1.3.2相对运动 8

1.4平面曲线运动 9

1.4.1抛体运动 9

1.4.2圆周运动 10

阅读材料1科学家简介 伽利略 14

阅读材料2全球定位系统和质点运动学 15

复习与小结 17

练习题 18

第2章 质点动力学 20

2.1牛顿运动定律 20

2.1.1牛顿运动定律的内容 20

2.1.2牛顿运动定律所涉及的基本概念和物理量 20

2.1.3常见的几种力 21

2.1.4牛顿运动定律的应用 23

2.2动量 动量守恒定律 27

2.2.1质点的动量及动量定理 27

2.2.2质点组的动量定理 28

2.2.3动量守恒定律及其意义 29

2.3动能 动能定理 32

2.3.1功 32

2.3.2功率 33

2.3.3质点的动能定理 33

2.3.4质点组的动能定理 34

2.4势能 机械能转化及守恒定律 38

2.4.1保守力及保守力的功 38

2.4.2势能 39

2.4.3功能原理 40

2.4.4机械能转化和机械能守恒定律 40

2.4.5能量转化和能量守恒定律 40

阅读材料3科学家简介 牛顿 44

阅读材料4火箭与宇宙速度 45

复习与小结 48

练习题 50

第3章 刚体的定轴转动 53

3.1刚体定轴转动的运动学 53

3.2刚体定轴转动的动力学 55

3.2.1刚体定轴转动的转动定律 55

3.2.2刚体定轴转动的动能定理 61

3.2.3刚体定轴转动的角动量守恒定律 63

3.2.4开普勒定律 68

阅读材料5科学家简介 开普勒 68

阅读材料6人造地球卫星 69

复习与小结 71

练习题 72

第4章 气体动理论 76

4.1理想气体的压强和温度 76

4.1.1状态参量 平衡态 76

4.1.2理想气体模型 76

4.1.3理想气体状态方程 77

4.1.4统计假设 77

4.1.5理想气体的压强 78

4.1.6理想气体的温度 80

4.2能均分定理 理想气体的热力学能 81

4.2.1自由度 81

4.2.2能量按自由度均分定理 82

4.2.3理想气体的热力学能 83

4.3麦克斯韦速率分布律 三种统计速率 83

4.3.1麦克斯韦速率分布律 83

4.3.2最概然速率、平均速率和方均根速率 85

4.4气体分子碰撞和平均自由程 86

4.4.1分子的平均自由程和碰撞频率 86

4.4.2平均自由程和平均碰撞频率的关系 86

阅读材料7科学家简介 克劳修斯 88

阅读材料8真空的获得 89

复习与小结 92

练习题 93

第5章 热力学基础 95

5.1热力学第零定律 温度 95

5.1.1热力学第零定律 95

5.1.2温度和温标 96

5.1.3热力学温标 97

5.1.4摄氏温标和华氏温标 98

5.2热力学第一定律及其应用 98

5.2.1热量、功和热力学能 98

5.2.2热力学第一定律 99

5.2.3准静态过程 99

5.2.4理想气体的等体、等压和等温过程 101

5.2.5气体的摩尔热容 102

5.2.6理想气体的绝热过程 104

5.3循环过程 卡诺循环 106

5.3.1循环过程 106

5.3.2卡诺循环 107

5.4热力学第二定律 卡诺定理 109

5.4.1热力学第二定律 109

5.4.2可逆过程和不可逆过程 111

5.4.3卡诺定理 111

阅读材料9科学家简介 开尔文 112

阅读材料10“熵”简介 113

复习与小结 116

练习题 118

第6章 静电场 121

6.1库仑定律 电场强度 121

6.1.1电荷的量子化 121

6.1.2电荷守恒定律 121

6.1.3库仑定律 122

6.1.4电场强度 123

6.1.5由点电荷引起的电场 124

6.1.6由连续电荷分布引起的电场 124

6.1.7喷墨打印 125

6.2高斯定理及其应用 129

6.2.1电场线 129

6.2.2电场强度通量 130

6.2.3高斯定理 131

6.2.4高斯定理的应用 132

6.3电势 135

6.3.1静电场力是保守力 135

6.3.2静电场的环路定律 136

6.3.3电势能 电势 137

6.3.4由点电荷引起的电势 137

6.3.5由连续电荷分布引起的电势 138

6.4静电场中的导体和电介质 140

6.4.1导体的静电平衡 140

6.4.2静电平衡时导体上的电荷分布 141

6.4.3尖端放电 静电屏蔽 141

6.4.4从原子观点看电介质 143

6.4.5电介质中的高斯定理 144

6.5电容 电场能量 145

6.5.1电容器的电容 145

6.5.2电容的计算 146

6.5.3电容器的充电 148

6.5.4心脏除颤器 148

6.5.5静电场的能量 能量密度 148

阅读材料11科学家简介 库仑 150

阅读材料12静电的应用 151

复习与小结 154

练习题 155

第7章 稳恒磁场 159

7.1磁场 磁感应强度 159

7.1.1磁场 159

7.1.2磁感应强度 160

7.1.3洛伦兹力 161

7.2毕奥—萨伐尔定律及其应用 161

7.2.1毕奥—萨伐尔定律 161

7.2.2毕奥—萨伐尔定律应用举例 162

7.3磁场的高斯定理和安培环路定理 164

7.3.1磁感线 164

7.3.2磁通量 高斯定理 164

7.3.3安培环路定理 165

7.3.4安培环路定理应用举例 167

7.4磁场对运动电荷和载流导线的作用 169

7.4.1带电粒子在磁场中的运动 169

7.4.2霍耳效应 170

7.4.3回旋加速器 172

7.4.4安培定律 172

7.4.5电磁轨道炮 173

7.4.6均匀磁场对载流线圈的作用 174

7.5磁介质中的磁场 176

7.5.1磁介质的分类 176

7.5.2磁介质中的安培环路定理 178

7.5.3铁磁质 179

阅读材料13科学家简介 法拉第 181

阅读材料14超导 182

复习与小结 184

练习题 185

第8章 电磁感应 189

8.1电磁感应的基本定律 189

8.1.1电磁感应现象 189

8.1.2法拉第电磁感应定律 189

8.1.3楞次定律 190

8.1.4电吉他 190

8.2动生电动势 感生电动势 192

8.2.1动生电动势 192

8.2.2感生电动势 194

8.3自感 互感 磁场的能量 195

8.3.1自感现象 195

8.3.2互感现象 196

8.3.3磁场的能量 197

8.4麦克斯韦方程组 198

8.4.1位移电流 全电流安培环路定律 198

8.4.2麦克斯韦方程组的积分形式 200

阅读材料15科学家简介 麦克斯韦 201

阅读材料16电磁波 202

复习与小结 205

练习题 206

第9章 振动学基础 209

9.1简谐振动 209

9.1.1弹簧振子的振动 209

9.1.2简谐振动的定义 210

9.1.3单摆的运动规律 210

9.1.4LC振荡回路中电容器上电量的变化规律 211

9.2简谐振动的规律 211

9.2.1简谐振动的运动学方程、速度、加速度 211

9.2.2简谐振动的三要素 212

9.2.3简谐振动的能量 212

9.2.4简谐振动的旋转矢量表示 214

9.2.5阻尼振动 受迫振动 共振 215

9.3简谐振动的合成 216

9.3.1同方向同频率简谐振动的合成 216

9.3.2两个互相垂直的同频率的简谐振动的合成 217

阅读材料17科学家简介 惠更斯 219

阅读材料18混沌 220

复习与小结 222

练习题 223

第10章 波动学基础 226

10.1机械波的产生及描述 226

10.1.1机械波的产生 226

10.1.2波振面 波射线 227

10.1.3波的频率、波长和波速 227

10.2平面简谐波 228

10.2.1平面简谐波的波动方程 228

10.2.2波的能量 能流密度 波的吸收 231

10.3波的衍射和干涉 233

10.3.1惠更斯原理 233

10.3.2波的衍射 233

10.3.3波的叠加原理 234

10.3.4波的干涉 234

10.3.5驻波 235

10.3.6多普勒效应 237

阅读材料19科学家简介 多普勒 239

阅读材料20超声波简介 240

复习与小结 241

练习题 242

第11章 波动光学 245

11.1光源 光的相干性 245

11.1.1光学发展简史 245

11.1.2光的电磁波性质 246

11.1.3光源 247

11.1.4光的相干性 248

11.1.5光程 光程差 249

11.2分波阵面干涉 250

11.2.1杨氏双缝干涉 250

11.2.2洛埃镜实验 251

11.2.3光的空间相干性和时间相干性 252

11.3薄膜干涉 253

11.3.1平行平面薄膜产生的干涉 254

11.3.2楔形平面薄膜（劈尖）干涉 256

11.3.3牛顿环 257

11.3.4迈克耳孙干涉仪 259

11.4光的衍射 259

11.4.1光的衍射现象 259

11.4.2惠更斯—菲涅耳原理 260

11.4.3夫琅禾费单缝衍射 261

11.5光栅衍射 264

11.5.1光栅的构造 264

11.5.2光栅衍射的主极大条纹 264

11.5.3光栅光谱 266

11.5.4 X射线的衍射 267

11.6圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 268

11.6.1圆孔的夫琅禾费衍射 268

11.6.2光学仪器的分辨本领 269

11.7光的偏振现象 270

11.7.1偏振光和自然光 270

11.7.2偏振片起偏和检偏 272

11.7.3马吕斯定律 272

11.7.4光的反射和折射起偏 273

11.8激光简介 275

11.8.1激光的基本原理 275

11.8.2氦氖激光器 278

11.8.3激光的特点及应用 279

阅读材料21科学家简介 菲涅耳 279

阅读材料22全息照相 280

复习与小结 282

练习题 284

第12章 狭义相对论 289

12.1经典时空观及其局限性 289

12.1.1伽利略坐标变换 289

12.1.2经典时空观 290

12.1.3力学相对性原理 290

12.2狭义相对论时空观 291

12.2.1狭义相对论产生的历史背景 291

12.2.2狭义相对论的基本原理 291

12.2.3洛伦兹坐标变换 292

12.2.4狭义相对论时空观 292

12.3相对论动力学 295

12.3.1相对论的质速关系 295

12.3.2相对论的质能关系 295

12.3.3能量动量关系 296

阅读材料23科学家简介 爱因斯坦 297

阅读材料24广义相对论简介 298

复习与小结 301

练习题 302

第13章 量子物理基础 304

13.1量子论的形成 304

13.1.1黑体辐射和普朗克能量子假设 304

13.1.2光电效应和爱因斯坦光子假设 306

13.1.3原子结构与原子光谱 玻尔的量子论 309

13.2物质波 不确定关系 313

13.2.1物质波 313

13.2.2物质波的统计解释 314

13.2.3不确定关系 315

13.3波函数 薛定谔方程 317

13.3.1波函数 317

13.3.2薛定愕方程 318

13.3.3一维无限深方势阱中运动的粒子 319

13.3.4氢原子的薛定愕方程 320

阅读材料25科学家简介 普朗克 321

阅读材料26黑洞简介 322

复习与小结 324

练习题 325

附录 327

附录A国际单位制（SI） 328

附录B常用物理常量 328

附录C数学公式 329

参考答案 332