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第一篇 力学 1

第1章 质点运动学 2

引言 2

1.1 质点 参考系 坐标系 3

1.1.1 质点 3

1.1.2 参考系和坐标系 3

1.2 描述质点运动的物理量 4

1.2.1 位置矢量和运动方程 4

1.2.2 位移与路程 5

1.2.3 速度 6

1.2.4 加速度 7

1.3 曲线运动 12

1.3.1 抛体运动 12

1.3.2 圆周运动 14

1.3.3 一般平面曲线运动 18

1.4 相对运动 18

本章提要 21

思考题1 21

基础训练习题1 22

综合能力和知识拓展与应用训练题 25

阅读材料——北斗卫星导航系统和质点运动学 26

第2章 牛顿运动定律 28

引言 28

2.1 牛顿运动定律 29

2.1.1 牛顿第一定律 29

2.1.2 牛顿第二定律 30

2.1.3 牛顿第三定律 31

2.1.4 牛顿运动定律的适用范围 31

2.2 相互作用力 31

2.2.1 基本的自然力 31

2.2.2 力学中常见的几种力 33

2.3 牛顿运动定律的应用 35

2.4 惯性系和非惯性系 39

2.4.1 惯性系与非惯性系 39

2.4.2 非惯性系中的力学规律 40

2.5 伽利略变换 力学的相对性原理 43

2.5.1 伽利略变换 43

2.5.2 力学的相对性原理 44

2.5.3 经典力学的时空观 45

本章提要 46

思考题2 46

基础训练习题2 47

综合能力和知识拓展与应用训练题 48

阅读材料——傅科摆 51

第3章 功和能 53

引言 53

3.1 功和功率 54

3.1.1 功 54

3.1.2 功率 57

3.2 动能 动能定理 57

3.2.1 动能 57

3.2.2 质点的动能定理 57

3.2.3 质点系的动能定理 58

3.3 保守力与非保守力 势能 60

3.3.1 保守力与非保守力 60

3.3.2 势能 61

3.3.3 保守力和势能梯度 63

3.3.4 势能曲线 64

3.4 功能原理 机械能守恒定律 64

3.4.1 功能原理 64

3.4.2 机械能守恒定律 65

3.4.3 能量守恒定律 65

本章提要 68

思考题3 68

基础训练习题3 69

综合能力和知识拓展与应用训练题 71

阅读材料 72

第4章 动量和角动量 74

引言 74

4.1 动量 动量定理 75

4.1.1 动量 75

4.1.2 质点的动量定理 75

4.1.3 质点系的动量定理 76

4.2 动量守恒定律 78

4.3 质心 质心运动定理 82

4.3.1 质心 82

4.3.2 质心运动定理 83

4.4 火箭飞行原理 84

4.5 角动量 角动量定理 86

4.5.1 角动量 86

4.5.2 力矩 87

4.5.3 质点的角动量定理 88

4.5.4 质点系的角动量定理 89

4.6 角动量守恒定律 90

4.6.1 质点的角动量守恒定律 90

4.6.2 质点系的角动量守恒定律 92

4.7 碰撞 94

4.7.1 正碰 95

4.7.2 斜碰 97

4.8 对称性原理与守恒定律 99

4.8.1 对称性与守恒定律 99

4.8.2 时空对称性与三大守恒定律 101

本章提要 103

思考题4 103

基础训练习题4 104

综合能力和知识拓展与应用训练题 108

阅读材料——动量传递概述 109

第5章 刚体力学基础 110

引言 110

5.1 刚体运动学 111

5.1.1 刚体的平动和转动 111

5.1.2 刚体定轴转动的角量描述 112

5.2 刚体定轴转动定律 114

5.2.1 力矩 114

5.2.2 刚体定轴转动定律 116

5.2.3 转动惯量 119

5.3 刚体定轴转动中的功和能 123

5.3.1 力矩的功 123

5.3.2 刚体定轴转动的动能及动能定理 124

5.3.3 刚体的重力势能 125

5.4 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律 127

5.4.1 刚体定轴转动的角动量 127

5.4.2 刚体定轴转动的角动量定理 128

5.4.3 刚体定轴转动的角动量守恒定律 128

5.5 进动 131

本章提要 133

思考题5 133

基础训练习题5 134

综合能力和知识拓展与应用训练题 138

阅读材料——岁差和章动 139

第二篇 电磁学 141

第6章 静电场 142

引言 142

6.1 库仑定律 143

6.1.1 电荷 143

6.1.2 库仑定律 145

6.1.3 静电力的叠加原理 146

6.2 电场 电场强度 148

6.2.1 电场 148

6.2.2 电场强度 电场强度的叠加原理 149

6.2.3 电场强度的计算 151

6.2.4 电荷在电场中所受的力 155

6.3 高斯定理 156

6.3.1 电场线 156

6.3.2 电通量 157

6.3.3 高斯定理 158

6.3.4 高斯定理的应用 161

6.4 静电场的环路定理 电势 165

6.4.1 静电场的环路定理 165

6.4.2 电势能 167

6.4.3 电势 电势差 167

6.4.4 电势的计算 169

6.5 等势面 电场强度与电势的微分关系 173

6.5.1 等势面 173

6.5.2 电场强度与电势的微分关系 174

6.6 静电场中的导体 177

6.6.1 导体的静电平衡条件 177

6.6.2 静电平衡时导体上的电荷分布 179

6.6.3 静电屏蔽 183

6.7 静电场中的电介质 185

6.7.1 电介质的极化 185

6.7.2 有介质时的高斯定理 188

6.8 电容和电容器 192

6.8.1 孤立导体的电容 192

6.8.2 电容器的电容 193

6.8.3 电容器电容的计算 195

6.8.4 电容器的串联和并联 199

6.9 静电场的能量 200

本章提要 203

思考题6 204

基础训练习题6 206

综合能力和知识拓展与应用训练题 211

阅读材料——石油行业防静电措施 213

第7章 稳恒磁场 215

引言 215

7.1 稳恒电流 电流密度 216

7.1.1 稳恒电流 216

7.1.2 电流密度 216

7.2 磁场 磁感应强度 217

7.2.1 磁的基本现象 217

7.2.2 磁场和磁感应强度 218

7.3 毕奥-萨伐尔定律 219

7.3.1 毕奥-萨伐尔定律 219

7.3.2 毕奥-萨伐尔定律的应用 220

7.3.3 运动电荷的磁场 223

7.4 磁感应线 磁通量 磁场的高斯定理 224

7.4.1 磁感应线 磁通量 224

7.4.2 磁场的高斯定理 225

7.5 安培环路定理 226

7.5.1 安培环路定理 226

7.5.2 安培环路定理的应用 227

7.6 洛伦兹力 230

7.6.1 洛伦兹力 230

7.6.2 带电粒子在磁场中的运动 230

7.6.3 霍尔效应 232

7.7 安培力 234

7.7.1 安培力 234

7.7.2 载流线圈在磁场中所受的磁力矩 236

7.8 磁场中的磁介质 237

7.8.1 磁介质 237

7.8.2 磁介质的磁化 238

7.8.3 磁介质中的安培环路定理 241

7.8.4 铁磁质 242

本章提要 244

思考题7 245

基础训练习题7 246

综合能力和知识拓展与应用训练题 248

阅读材料——核磁共振成像 249

第8章 变化的电磁场 251

引言 251

8.1 电磁感应的基本规律 253

8.1.1 电磁感应现象 253

8.1.2 电动势 255

8.1.3 法拉第电磁感应定律 256

8.1.4 楞次定律 261

8.2 动生电动势 262

8.2.1 动生电动势的产生 262

8.2.2 洛伦兹力的做功 263

8.2.3 动生电动势的计算 264

8.3 感生电动势 266

8.3.1 感生电动势的产生 266

8.3.2 感生电场与静电场 267

8.3.3 感生电动势的计算 268

8.3.4 电子感应加速器 270

8.3.5 涡电流 271

8.4 自感和互感 272

8.4.1 自感 272

8.4.2 互感 275

8.5 磁场的能量 277

8.6 位移电流 280

8.7 麦克斯韦方程组 283

8.8 电磁场的能量 285

本章提要 286

思考题8 287

基础训练习题8 288

综合能力和知识拓展与应用训练题 293

阅读材料——电磁感应法勘探 295

专题选讲：流体力学 297

附录 301

附录A 常用基本物理量 301

附录B 国际单位制 301

附录C 希腊字母 303

附录D 物理量及其单位的名称和符号 303

参考文献 307