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第1章 物理学导论 1

1.1 物理学的形成与发展 1

1.1.1 从自然哲学到物理学 1

1.1.2经典物理学的建立 2

1.1.3 20世纪初物理学的革命 3

1.2物质的层次 4

1.3物理学的特点 5

1.4物理学的方法及思想 6

1. 5 几何学与物理学 8

1.5.1 欧几里德几何空间 8

1.5.2 时空观 8

2.1.1 参考系与质点 10

2.1 质点运动的描述 10

第2章 质点运动学 10

2.1.2质点运动的矢量描述 11

2.1.3几种常用的坐标 15

2.1.4运动学的基本问题 19

2.1.5运动的叠加 20

2.2相对运动 21

2.2.1相对位移 21

2.2.2相对速度 22

第3章 牛顿运动定律 27

3.1牛顿运动定律 27

3.1.1牛顿第一定律 27

3.1.2 牛顿第二定律 28

3.1.3牛顿第三定律 29

3.2常见力和基本力 30

3.2.1 基本的自然力 30

3.2.2 万有引力 37

3.2.3 电磁力 39

3.3物理量的单位和量纲 40

3.3.1物理量的单位 40

3.3.2物理量的量纲 40

3.4惯性参考系和力学相对性原理 40

3.4.1惯性参考系 40

3.4.2力学相对性原理 41

3.5牛顿定律的应用 42

3.5.1 应用牛顿定律解题步骤 42

3.5.2 实例 43

第4章 守恒定律 51

4.1 动量守恒 51

4.1.1 质点和质点系的动量定理 51

4.1.2动量守恒定律 53

4.1.3火箭飞行原理 56

4.2 能量守恒 58

4.2.1 功 质点的动能定理 58

4.2.2保守力与非保守力 势能 61

4.2.3 功能原理 64

4.2.4机械能守恒定律 66

4.3碰撞问题 68

4.3.1 碰撞分类 68

4.3.2恢复系数 69

4.4.1 力矩 质点的角动量及角动量守恒定律 71

4.4角动量守恒 71

4.4.2 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律 74

4.5对称性与守恒定律 78

4.5.1宏观物理世界中的对称性 79

4.5.2微观物理世界中的对称性 80

4.5.3对称性与守恒律 80

4.6综合训练 80

第5章 静电场 88

5.1电荷的量子化和电荷守恒定律 88

5.1.1 电荷的量子化 88

5.2库仑定律 89

5.1.2电荷守恒定律 89

5.3 电场和电场强度 90

5.3.1 电场 90

5.3.2 电场强度 91

5.3.3场强的计算 92

5.4电通量和高斯定理 96

5.4.1 电场线和电通量 96

5.4.2 高斯定理 98

5.4.3高斯定理的应用 99

5.5静电场的环路定理 102

5.5.1静电场力所做的功 102

5.6.1 电势和电势差 103

5.6 电势 103

5.5.3 电势能 103

5.5.2静电场的环路定理 103

5.6.2 电势的计算 104

5.6.3 等势面 107

5.7静电场中的导体和电介质 108

5.7.1 静电场中的导体 108

5.7.2 电容和电容器 112

5.7.3 电容器中存储的能量 117

5.7.4静电的一些应用 119

5.7.5 电介质的标化和介质中的场强 120

5.7.6有介质时的高斯定理 123

6.1.1 电流 131

6.1 电流和电流密度 131

第6章 恒定电流 131

6.1.2 电流密度 132

6.2电阻和欧姆定律 133

6.2.1 电阻、电阻率及欧姆定律 133

6.2.2 电流的功和功率及焦耳定律 134

6.3 电动势 135

6.3.1 电源的电动势 135

6.3.2 电动势源的内阻 136

6.4全电路欧姆定律 137

6.5 电动势源所供给的功率 138

第7章 稳恒磁场 141

7.1磁场和磁感强度 141

7.1.1基本磁现象及磁场 141

7.1.2磁感应强度 142

7.2毕奥—萨伐尔定律 143

7.2.1毕奥—萨伐尔定律 144

7.2.2毕奥—萨伐尔定律的应用 145

7.3磁场的高斯定理 148

7.3.1 磁感应线 148

7.3.2磁通量及磁场的高斯定理 149

7.4安培环路定理 151

7.4.1安培环路定理 151

7.4.2安培环路定理的应用 153

7.5磁场对电流的作用 156

7.5.1 磁场对载流导线的作用力 156

7.5.2磁场对载流线圈的作用力矩 158

7.5.4 霍耳效应 160

7.5.3磁场对运动电荷的作用力 160

7.5.5介质中的磁场 162

第8章 麦克斯韦方程组 170

8.1 电磁感应 170

8.1.1 电磁感应现象 170

8.1.2电磁感应定律 172

8.1.3 楞次定律 173

8.2动生电动势和感生电动势 176

8.2.1动生电动势 176

8.2.2感生电动势 178

8.3 自感与互感 180

8.3.1 自感 180

8.3.2互感 182

8.4磁场的能量 184

8.5麦克斯韦方程组 186

8.5.1 位移电流 186

8.5.2麦克斯韦方程组 189

8.6电磁波与人类文明 190

第9章 振动 198

9.1简谐振动 198

9.1.1简谐振动实例 198

9.1.2简谐振动的描述方法 201

9.1.3简谐振动的能量 208

9.1.4简谐振动的合成 209

9.2阻尼振动 213

9.3.1 受迫振动 214

9.3受迫振动和共振 214

9.3.2 共振 215

第10章 波动 220

10.1机械波的几个概念 220

10.1.1机械波的形成 220

10.1.2横波与纵波 221

10.1.3波长、波的周期和频率、波速 222

10.2 平面简谐波 223

10.2.1 平面简谐波的表达式 223

10.2.2波动微分方程 227

10.3波的能量 227

10.4惠更斯原理 229

10.5.2波的干涉 230

10.5波的干涉 230

10.5.1波的叠加 230

第11章 光 236

11.1光的本性 236

11.2光的干涉 237

11.2.1 相干光 237

11.2.2杨氏双缝干涉实验 239

11.2.3薄膜的干涉 245

11.2.4劈尖的干涉和牛顿环 246

11.3光的衍射 248

11.3.1 光的衍射现象 249

11.3.2惠更斯—菲涅耳原理 249

11.3.3单缝的夫琅和费衍射 249

11.4.1 自然光和偏振光 252

11.3.4衍射光栅 252

11.4光的偏振 252

11.4.2偏振片、起偏与检偏 253

11.4.3 马吕斯定理 254

11.5光的传播 254

第12章 当代物理前沿 259

12.1超导电性 259

12.1.1 超导体的基本性质 260

12.1.2高温超导体 261

12.1.3 BCS理论 262

12.1.4超导材料的应用 262

1 2.2.1 纳米材料 264

1 2.2 纳米技术 264

12.2.2纳米加工与原子操纵 265

12.2.3 C60与碳纳米管 267

12.2.4纳米技术的应用 268

12.3 光导纤维 271

12.3.1光及其特性 271

12.3.2光纤 271

12.3.3均匀折射率光纤导光原理 272

12.3.4光纤制造与衰减 272

12.3.5光纤的应用 273

12.4声学 274

12.4.1 声学的基本概念和理论 274

12.4.2听觉、语言和音乐 276

12.4.3超声 277

12.4.4声与海洋 279

12.5光彩夺目的新光源 280

12.5.1激光产生的基本原理 280

12.5.2激光技术的应用 283

12.5.3同步辐射光源 289

12.6原子能及其和平利用 290

12.6.1原子能及其释放 290

12.6.2裂变与聚变 292

12.6.3原子能和中国的能源问题 294

附录A 微积分初步 296

附录B 矢量基础 297