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绪论 1

1 物理学的意义 1

2 物质和相互作用 2

一 宇宙学的标准模型 2

二 物质的微观结构 夸克的发现 3

三 基本的相互作用 5

四 粒子物理学的标准模型 7

3 物理量的测量和单位制 9

4 物理世界的层次和数量级 10

第一部分 力学和相对论 13

第一章 质点运动学 13

1-1 质点运动的描述 13

一 质点 参考系和坐标系 13

二 质点运动的矢量描述 13

三 直角坐标系 抛体运动 15

四 平面极坐标系 横向速度和径向速度 17

五 自然坐标系 切向加速度和法向加速度 18

1-2 相对运动 21

习题 22

第二章 动量守恒和质点动力学 24

2-1 惯性定律和惯性系 24

2-2 质量 动量和动量守恒定律 25

一 两质点间的相互作用 25

二 惯性质量 25

三 动量 动量守恒定律 26

2-3 力 冲量和动量定理 28

一 力的定义 28

二 力的叠加原理 质点系动量守恒的条件 29

三 牛顿运动定律 30

四 冲量 动量定理 30

2-4 牛顿运动定律及其应用 33

一 牛顿运动定律的表述 33

二 牛顿运动定律的应用 33

三 自然界中常见的力 35

2-5 伽利略相对性原理 非惯性系 41

一 伽利略相对性原理 41

二 伽利略变换 42

三 非惯性系 43

四 加速平动参考系中的惯性力 44

五 惯性离心力 45

六 科里奥利力 47

习题 50

第三章 机械能守恒 53

3-1 机械能守恒定律 53

3-2 功和功率 55

一 功和能 55

二 功率 56

3-3 势能 56

一 保守力 保守系的机械能守恒 56

二 势能函数 59

3-4 质心参考系 65

一 动量中心系 质心 65

二 质心运动定理 66

三 克尼希定理 资用能 66

3-5 两体碰撞 69

3-6 经典分析力学中的哈密顿量 73

习题 76

第四章 角动量守恒 80

4-1 角动量 角动量守恒定律 80

4-2 力矩 角动量定理 81

一 力矩 质点的角动量定理 81

二 质点系的角动量定理 82

三 质心系的角动量定理 83

4-3 质点在有心力场中的运动 87

一 质点在有心力场中运动的一般描述 87

二 机械能守恒和角动量守恒 离心势能和有效势 87

4-4 对称性与守恒定律 92

一 对称性 92

二 对称性与守恒定律 92

习题 96

第五章 连续体力学 99

5-1 刚体运动学 99

一 刚体的平移和定轴转动 99

二 刚体的平面平行运动 101

5-2 刚体动力学 102

一 定轴转动刚体的角动量和转动惯量 102

二 刚体定轴转动的角动量定理和转动定理 105

三 刚体定轴转动的动能定理 105

四 刚体的进动 陀螺仪 108

5-3 固体的弹性 111

一 弹性体中的应力和应变 111

二 弹性体的拉伸和压缩 112

三 弹性体的剪切形变 113

5-4 流体力学 114

一 流体的连续性方程 114

二 理想流体的定常流动 117

三 黏性流体的流动 120

四 流体的旋转 123

习题 125

第六章 振动和波 128

6-1 简谐振动 128

一 描述简谐振动的特征量 128

二 简谐振动的合成 130

三 振动的分解 傅里叶变换 134

6-2 弹性系统的振动 136

一 谐振子的自由振动 136

二 谐振子的阻尼振动 138

三 谐振子的受迫振动和共振 141

6-3 耦合振子 143

一 简正模 简正频率 143

二 简正坐标 简正模的叠加 145

6-4 机械波的产生和传播 146

一 简谐波的描述 146

二 波动方程 148

三 波的能量 150

四 声波 151

6-5 驻波 152

一 驻波的形成和特点 152

二 两端固定的弦中的驻波 多自由度系统的简正模 153

三 半波损失 154

6-6 多普勒效应 155

6-7 波包 非线性波 158

一 波包和群速 158

二 非线性效应对波动的影响 160

三 孤波和孤子 160

习题 161

第七章 相对论 165

7-1 狭义相对论的基本假设 165

一 相对论的意义 165

二 狭义相对论的基本假设 166

三 迈克耳孙-莫雷实验 167

7-2 相对论运动学 168

一 相对论变换和时空观 168

二 闵可夫斯基空间 洛伦兹变换下的不变量 172

三 狭义相对论的时空观 173

7-3 相对论动力学 178

一 动量和质量 178

二 力 功和动能 179

三 能量 质能关系 181

四 能量-动量关系 186

五 动量、能量和力的相对论变换 187

7-4 广义相对论 189

一 等效原理 190

二 爱因斯坦的引力场方程 192

三 广义相对论的检验 193

习题 197

第二部分 电磁学 199

第八章 电相互作用 真空中的静电场 199

8-1 电相互作用 199

一 电荷 电荷守恒定律 199

二 库仑定律 静电力的叠加原理 201

三 电场和电场强度 202

四 场强的叠加原理 202

8-2 静电场的高斯定理 206

一 电场线 206

二 电场通量 207

三 静电场的高斯定理 208

四 静电场的高斯定理的微分形式 210

8-3 静电场的环路定理 电势 213

一 静电场的环路定理 213

二 电势差与电势 215

三 电势叠加原理 216

四 等势面 电势的梯度 217

习题 221

第九章 静电场中的导体和电介质 224

9-1 静电场中的导体 224

一 导体的静电平衡条件 224

二 导体壳 静电屏蔽 226

三 电容和电容器 228

9-2 静电场中的电介质 230

一 电介质的极化 230

二 极化强度和极化电荷 231

三 各向同性线性电介质的极化规律 234

四 电位移 有电介质时的高斯定理 234

五 铁电体、永电体和压电体 237

六 电介质的击穿 238

9-3 静电场的能量 238

一 带电体系的静电能 238

二 电场的能量和能量密度 242

习题 244

第十章 电磁相互作用 246

10-1 磁相互作用 246

一 磁性现象 246

二 磁场和磁感应强度 246

三 洛伦兹力 247

四 带电粒子在磁场中的运动 247

五 霍尔效应 250

10-2 运动电荷的电磁场 253

一 运动电荷的电场和磁场（非相对论的） 253

二 电磁场的相对论变换 254

三 运动电荷的电磁场（相对论的） 255

四 两个运动电荷之间的相互作用 258

10-3 磁场和电流 260

一 恒定电流 260

二 毕奥-萨伐尔定律 266

三 安培定律 267

习题 274

第十一章 恒定磁场和磁介质 278

11-1 磁场的高斯定理和安培环路定理 278

一 磁场的高斯定理 矢势 278

二 安培环路定理 280

11-2 有磁介质时的高斯定理和安培环路定理 284

一 介质的磁化 284

二 有磁介质时的高斯定理 287

三 有磁介质时的安培环路定理 287

11-3 介质的磁化规律 290

一 顺磁质和抗磁质 290

二 铁磁质 292

习题 295

第十二章 电磁感应 297

12-1 电磁感应定律 297

一 电磁感应现象的发现 297

二 法拉第电磁感应定律 298

三 楞次定律 299

12-2 动生电动势和感生电动势 300

一 动生电动势 301

二 感生电动势 304

三 电磁感应定律的普遍形式 304

四 电磁感应与相对性原理 307

12-3 互感和自感 307

一 互感 307

二 自感 309

12-4 磁场的能量 311

一 自感磁能 311

二 互感磁能 311

三 磁场的能量 312

12-5 暂态过程 314

一 LR电路的暂态过程 314

二 RC电路的暂态过程 315

三 LCR电路的暂态过程 316

12-6 超导电性 317

一 零电阻现象 317

二 迈斯纳效应 318

三 磁通量子化 约瑟夫森效应 321

四 超导磁体的特点 323

习题 325

第十三章 电路 328

13-1 直流电路 328

一 电路中任意两点之间的电势差 328

二 基尔霍夫方程组 329

13-2 交流电及其简单电路 333

一 交流电概述 333

二 交流电路中的基本元件 334

三 简单交流电路的矢量图解法 336

13-3 交流电路的复数解法 340

一 交流电的复数表示法 340

二 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式 341

13-4 交流电的功率 342

一 瞬时功率和平均功率 342

二 功率因数 343

13-5 共振电路 345

一 串联共振电路 345

二 共振电路的品质因数 347

三 并联共振电路 348

习题 349

第十四章 电磁场和电磁波 353

14-1 位移电流 353

一 电磁场的基本规律 353

二 位移电流 354

三 安培环路定理的普遍形式 355

14-2 麦克斯韦方程组和边界条件 357

一 麦克斯韦方程组 357

二 电磁场的边界条件 358

14-3 电磁波 359

一 自由空间中的电磁波和平面电磁波 359

二 电磁波的辐射 363

三 电磁波谱 367

14-4 电磁场的能量和动量 368

一 电磁场的能量密度和能流密度 368

二 电磁场的动量 371

三 电磁场是物质的一种形态 372

习题 373

附录A 物理常量和数据 375

附录A.1 基本物理常量（2002年国际推荐值） 375

附录A.2 保留单位和标准值 375

附录A.3 太阳系的基本数据（Ⅰ） 376

附录A.4 太阳系的基本数据（Ⅱ） 376

附录B 复数 377

附录C 矢量 378

附录D 矢量场的散度和旋度 381

附录E 正交曲线坐标系 384

参考文献 386