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绪论 1

第一篇 力学概述 9

第1章 运动学 11

1-1 描述物体运动的基本方法 11

1-1-1 物体的理想化模型——质点和刚体1-1-2 参考系和坐标系1-1-3 时间和时刻1-1-4 运动的绝对性和运动描述的相对性1-1-5 时空观的概念1-2 描述质点运动基本物理量和运动方程 15

1-2-1 质点的位置矢量、位移矢量和运动方程1-2-2 速度矢量和加速度矢量1-2-3 应用举例1-2-4 自然坐标系 切向加速度和法向加速度1-3 运动的叠加原理和相对运动 27

1-3-1 运动的独立性、叠加性和运动叠加原理1-3-2 运动的叠加性的两种类型1-3-3 相对运动1-3-4 脚标顺序特点分析1-3-5 伽利略变换1-3-6 应用举例1-3-7 伽利略时空变换和牛顿的时空观1-4 质点运动基本问题的求解 34

1-4-1 加速度矢量决定了运动的性质1-4-2 直线运动（一维情况）1-4-3 平面曲线运动（二维情况）1-4-4 圆周运动——特殊的曲线运动1-5 刚体运动学 48

1-5-1 刚体的平动1-5-2 刚体定轴转动的特点和处理方法1-5-3 描述刚体定轴转动的物理量1-5-4 定轴转动的规律性习题 52

第2章 质点动力学 57

2-1 力、惯性质量和力的瞬时作用定律——牛顿运动定律 57

2-1-1 人类在对“力和运动”关系认识上的曲折过程2-1-2 力的种类和常见的几种力2-1-3 牛顿运动定律的逻辑陈述2-1-4 应用牛顿运动定律解决质点动力学问题中的三种基本类型2-1-5 解决力学问题的基本理论依据和方法2-1-6 应用举例2-1-7 牛顿运动定律在非惯性参考系中的形式 惯性力2-2 力的时间积累效应 冲量 质点的动量动量定理和动量守恒定律 75

2-2-1 冲量2-2-2 质点的动量和动量定理2-2-3 动量定理的应用2-2-4 质点系的动量定理和动量守恒定律2-2-5 动量守恒定律的应用2-3 力的空间积累效应 功 动能和动能定理 85

2-3-1 功的定义和计算公式2-3-2 功率2-3-3 质点的动能定理2-3-4 关于功、动能和动量及相关概念的说明2-4 保守力做功和势能定理 93

2-4-1 重力做功的特点和重力势能2-4-2 万有引力做功的特点和引力势能2-4-3 弹性力做功的特点和弹性势能2-4-4 重力、万有引力、弹力做功的共同特点和势能定理2-4-5 各种势能函数的几何图示分析2-5 功能原理和机械能守恒定律 100

2-5-1 质点系的动能定理2-5-2 功能原理2-5-3 功能原理的应用举例2-5-4 质点系的机械能守恒定律及其应用2-6 碰撞 108

2-6-1 碰撞的定义和特点2-6-2 碰撞的类型2-6-3 碰撞定律 恢复系数2-6-4 应用举例习题 115

第3章 刚体转动力学基础 126

3-1 质心和质心运动定理 126

3-1-1 质心3-1-2 质心运动定律3-2 力矩、转动惯量和力矩的瞬时作用定律 转动定律 130

3-2-1 力矩及其计算3-2-2 转动惯量及其量度3-2-3 力矩的瞬时作用规律——转动定律3-2-4 定轴转动定律的应用3-3 力矩的时间积累效应 冲量矩 角动量定理和角动量守恒定律 140

3-3-1 冲量矩和角动量3-3-2 角动量定理3-3-3 应用举例3-3-4 角动量守恒定律3-3-5 应用举例3-4 力矩做功和定轴转动动能定理 145

3-4-1 力矩做功3-4-2 刚体绕定轴转动的动能定理3-4-3 应用举例3-4-4 在刚体转动中引入重力势能概念解决有关问题3-5 刚体进动 149

3-5-1 刚体进动的实验模拟和观察3-5-2 进动角速度3-5-3 运动原理的应用习题 153

第二篇 统计热力学基础概述 163

第4章 气体动理论 165

4-1 平衡态、理想气体状态方程 165

4-1-1 热力学系统的平衡态4-1-2 状态参变量 热力学坐标4-1-3 理想气体的状态方程4-2 气体动理论的基本概念 169

4-2-1 气体动理论的基本观点4-2-2 理想气体分子的微观模型和统计性假设4-2-3 统计规律性4-2-4 统计平均法4-3 理想气体的压强和温度 173

4-3-1 理想气体压强公式的推导4-3-2 温度的统计意义4-3-3 理想气体状态方程的另一形式4-3-4 应用举例4-4 能量均分定理 理想气体的内能 177

4-4-1 自由度的概念4-4-2 能量按自由度均分原理4-4-3 理想气体的内能4-4-4 应用举例4-5 麦克斯韦速率分布定律 182

4-5-1 分子的速率分布函数4-5-2 麦克斯韦速率分布律4-5-3 速率分布函数f（v）的基本特点4-5-4 速率分布函数的应用4-5-5 麦克斯韦速率分布律的实验验证4-5-6 应用举例4-6 玻尔兹曼分布律 188

4-6-1 气体分子的速度分布律4-6-2 玻尔兹曼能量分布律4-6-3 重力场中气体分子按高度的分布习题 190

第5章 热力学基础 194

5-1 热力学过程 做功 传热和内能 194

5-1-1 热力学过程5-1-2 准静态过程5-1-3 准静态过程的功5-1-4 热量的传递5-1-5 系统的内能与做功、传热的关系5-2 热力学第一定律 气体的摩尔热容量 198

5-2-1 热力学第一定律5-2-2 气体的摩尔热容量5-3 热力学第一定律对理想气体的应用 201

5-3-1 等体过程5-3-2 等压过程5-3-3 等温过程5-3-4 绝热过程5-3-5 多方过程5-3-6 应用举例5-4 循环过程 卡诺循环 211

5-4-1 循环过程5-4-2 正循环 热机效率5-4-3 逆循环 制冷系数5-4-4 卡诺循环5-4-5 应用举例5-5 不可逆过程和热力学第二定律 218

5-5-1 可逆过程和不可逆过程5-5-2 热力学第二定律5-5-3 热力学第二定律的实质5-6 卡诺定理 221

5-6-1 卡诺定理的表述5-6-2 卡诺定理的证明5-6-3 热力学温标5-6-4 克劳修斯等式和不等式5-7 熵和熵增加原理 224

5-7-1 态函数熵的引入5-7-2 熵增加原理5-7-3 不可逆过程的熵变5-8 热力学第二定律的统计意义 228

5-8-1 熵与无序性5-8-2 热力学第二定律的统计意义5-8-3 热力学第二定律的适用范围习题 231

第6章 实际气体 240

6-1 分子的平均碰撞频率和平均自由程 240

6-1-1 研究分子碰撞的意义6-1-2 平均碰撞频率和平均自由程6-2 气体的输运过程 243

6-2-1 内摩擦6-2-2 热传导现象6-2-3 扩散现象6-3 范德瓦耳斯气体 246

6-3-1 真实气体的等温线6-3-2 范德瓦耳斯方程6-3-3 范德瓦耳斯方程的等温线和真实气体的等温线比较6-4 真空的获得 252

6-4-1 真空的量度和真空区域的划分6-4-2 真空的获得6-4-3 真空度的实验测定第三篇 电磁学概述 257

第7章 真空中的静电场 259

7-1 电荷与电荷间的相互作用 259

7-1-1 电荷7-1-2 真空中的库仑定律和静电力叠加原理7-1-3 应用举例7-2 电场 电场强度 264

7-2-1 电场7-2-2 电场强度矢量7-2-3 电场强度的计算 场强的叠加原理7-2-4 连续分布带电体的电场强度的计算7-2-5 电场强度E的计算7-3 电场线 高斯定理 273

7-3-1 电场线及其性质7-3-2 电通量7-3-3 静电场的高斯定理7-3-4 高斯定理的应用7-4 静电场的环路定理 电势 284

7-4-1 静电场力的功7-4-2 静电场的环路定理7-4-3 电势能和电势7-4-4 电势的计算7-5 等势面 电势梯度 294

7-5-1 等势面7-5-2 电势梯度7-5-3 应用举例7-6 静电场中的带电粒子及其运动 297

7-6-1 密立根油滴实验7-6-2 示波器扫描系统中的电子偏转7-6-3 电偶极子在电场中受力、力矩及其所具有的电势能习题 300

第8章 静电场中的导体和电介质 308

8-1 静电场中的导体 308

8-1-1 金属导体的微观结构8-1-2 静电平衡后金属导体的特点8-1-3 导体处于静电平衡时具有的性质8-1-4 静电屏蔽8-1-5 应用举例8-2 电介质的极化和介质中的场强 316

8-2-1 电介质与金属导体的比较8-2-2 电介质的种类8-2-3 电介质极化8-2-4 极化强度矢量P8-2-5 电介质中的电场强度E的基本求法8-3 电位移矢量D 有电介质存在的高斯定理 322

8-3-1 电位移矢量D和E、P的关系8-3-2 有介质时的高斯定理8-3-3 电介质中的E、D换算关系8-3-4 求介质中的场强E的另一途径8-3-5 介质中的高斯定理的应用8-4 导体的电容 电容器 326

8-4-1 孤立导体的电容8-4-2 电容器及其电容8-4-3 电容器电容的计算8-4-4 电容器的串、并联和混联8-5 静电场的能量 335

8-5-1 带电电容器储存的能量8-5-2 电场的能量和能量密度8-5-3 应用举例习题 339

第9章 真空中的稳恒磁场 350

9-1 基本磁现象和安培分子电流假说 350

9-1-1 磁现象的认识9-1-2 电流的磁效应9-1-3 安培分子电流假说9-2 恒定电流和恒定电流的磁场 352

9-2-1 电流强度和电流密度矢量9-2-2 恒定电流的条件9-2-3 恒定电流的磁场9-2-4 磁感应强度矢量B9-3 毕奥-萨伐尔定律 356

9-3-1 毕奥-萨伐尔定律9-3-2 毕奥-萨伐尔定律应用举例9-3-3 运动电荷的磁场9-3-4 氢原子的磁场和磁矩9-4 磁场中的高斯定理和安培环路定理 363

9-4-1 磁场的高斯定理9-4-2 安培环路定理9-4-3 安培环路定理的应用9-4-4 与静电场比较9-5 安培定律 370

9-5-1 安培定律9-5-2 两平行无限长直载流导线间的相互作用9-5-3 匀强磁场对载流线圈的作用9-5-4 磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力9-5-5 安培力的微观解释9-6 磁力的功 376

9-6-1 载流导线在匀强磁场中运动时磁力所做的功9-6-2 载流线圈在匀强磁场中转动时磁力所做的功9-6-3 磁力做功的一般形式9-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 377

9-7-1 带电粒子在电场和磁场中的运动9-7-2 电子的荷质比e/m0的测定9-7-3 霍尔效应习题 381

第10章 介质中的稳恒磁场 389

10-1 磁介质的磁化 389

10-1-1 磁介质的分类10-1-2 介质磁化的微观机制10-1-3 磁化强度与磁化电流10-2 磁介质中的磁场 394

10-2-1 磁介质中的高斯定理10-2-2 介质中的安培环路定理10-2-3 B、M、H的关系10-2-4 应用举例10-3 铁磁质 397

10-3-1 铁磁质磁性的实验测定10-3-2 磁化曲线10-3-3 磁滞回线10-3-4 铁磁材料的其他特性10-3-5 铁磁质的磁化机理10-3-6 铁磁质的应用简介习题 402

附录 物理学单位和量纲 405