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第一章 质点力学 1

第一节 描述质点运动 1

一、质点 参考系 坐标系 1

二、描述质点运动的物理量 2

第二节 牛顿运动定律 6

一、牛顿第一定律 6

二、牛顿第二定律 7

三、牛顿第三定律 8

第三节 动量 动量守恒定律 8

一、冲量 质点的动量定理 8

二、质点系的动量定理 9

三、动量守恒定律 10

第四节 角动量守恒定律 11

一、质点的角动量 12

二、力矩 12

三、角动量定理 13

四、角动量守恒定律 13

第五节 能量守恒定律 13

一、恒力的功 14

二、变力的功 14

三、功率 15

四、动能定理 15

五、保守力与非保守力 势能 16

六、机械能守恒定律 18

本章内容提要 19

习题 21

阅读材料 火箭飞行的力学原理 失重和宇宙开发 人造卫星 “静止轨道”卫星实现全球通信 23

第二章 液体表面性质 27

第一节 表面张力 27

一、液体表面的收缩性 27

二、液体表面收缩性的微观机理 28

三、表面张力及其描述 28

第二节 弯曲液面下的附加压强 31

一、弯曲液面下的压强差 31

二、球形液面的附加压强 31

三、任意形状弯曲液面的附加压强 32

第三节 毛细现象 32

一、润湿与不润湿 33

二、毛细现象 34

三、气体栓塞现象 36

本章内容提要 36

习题 37

阅读材料 土壤的保水性 表面活性剂 38

第三章 流体力学 39

第一节 静止流体内的压强 40

一、静止流体内的压强 40

二、静止流体内的压强分布 40

第二节 理想流体的连续性方程 41

一、流体流动的基本概念 41

二、连续性方程 42

第三节 理想流体定常流动的伯努利方程 43

一、理想流体伯努利方程 43

二、伯努利方程的应用举例 44

第四节 黏滞流体的运动 46

一、黏滞流体的伯努利方程 46

二、牛顿黏滞定律 47

三、泊肃叶公式 47

四、斯托克斯定律 49

本章内容提要 51

习题 52

阅读材料 足球中的香蕉球 飞机为什么会飞 53

第四章 气体动理论 55

第一节 热运动的描述 理想气体模型和状态方程 55

一、宏观量与微观量 55

二、平衡态 56

三、温度 57

四、理想气体的状态方程 58

第二节 分子的热运动和统计规律 59

一、分子的热运动 60

二、分子热运动的统计规律性 60

第三节 理想气体压强和温度的公式 61

一、理想气体的压强 61

二、理想气体的温度 63

第四节 能量均分定理 64

一、分子的自由度 64

二、能量均分定理 65

三、理想气体的内能 66

第五节 麦克斯韦速率分布律 67

一、麦克斯韦速率分布律 67

二、三种统计速率 69

三、气体分子速率分布统计规律的实验验证 70

第六节 分子碰撞和平均自由程 71

一、分子的平均碰撞频率 71

二、平均自由程 72

第七节 气体的输运过程 73

一、扩散现象 73

二、热传导现象 74

三、黏滞现象 74

本章内容提要 75

习题 77

阅读材料 温室效应 78

第五章 热力学基础 80

第一节 热力学第一定律 80

一、准静态过程 80

二、功 热量 内能 81

三、热力学第一定律 83

第二节 热力学第一定律在准静态过程中的应用 84

一、等体过程 摩尔定体热容 84

二、等压过程 摩尔定压热容 85

三、等温过程 86

四、绝热过程 87

第三节 循环过程 卡诺循环 89

一、循环过程 89

二、热机效率和制冷系数 90

三、卡诺循环 90

第四节 热力学第二定律 93

一、热力学过程的方向性 93

二、热力学第二定律 93

三、卡诺定理 94

第五节 熵增加原理 热力学第二定律的统计原理 95

一、熵 95

二、熵增加原理 96

三、热力学第二定律的统计原理 97

本章内容提要 99

习题 100

阅读材料 高空的气温为什么低 永动机的神话 102

第六章 静电场 104

第一节 电荷与库仑定律 104

一、电荷及其量子化性质 105

二、库仑定律 105

第二节 电场和电场强度 106

一、电场 106

二、电场强度 107

三、点电荷的电场强度及电场强度叠加原理 108

第三节 静电场的有源性 111

一、电场线数密度与电场强度 111

二、电场强度通量 111

三、静电场中的高斯定理 112

第四节 静电场的保守性 115

一、静电场力的功 静电场的环路定理 115

二、电势和电势能 116

第五节 电场强度与电势的关系 118

第六节 静电场中的导体和电介质 120

一、静电场中的导体 120

二、静电场中的电介质 123

第七节 电容器 静电场的能量 125

一、电容器 125

二、电场能量 127

本章内容提要 128

习题 130

阅读材料 放电现象 电泳技术 静电的应用 133

第七章 稳恒电流的磁场 136

第一节 磁感应强度 136

一、基本磁现象概述 136

二、磁感应强度 137

第二节 毕奥-萨伐尔定律及应用 139

一、毕奥-萨伐尔定律 139

二、毕奥-萨伐尔定律的应用 140

三、运动电荷的磁场 141

第三节 磁场的无源性 142

一、磁感线 142

二、磁通量 143

三、磁场中的高斯定理 143

第四节 磁场中的安培环路定理及应用 144

一、安培环路定理 144

二、安培环路定理应用举例 145

第五节 带电粒子在磁场中的运动 147

一、洛伦兹力 147

二、霍尔效应 148

第六节 磁场对载流导体的作用 150

一、安培定律 150

二、磁场对载流线圈的作用 151

第七节 物质的磁性 152

一、磁介质的分类 152

二、介质的磁化 152

本章内容提要 154

习题 155

阅读材料 生物磁现象 156

第八章 电磁感应 电磁场理论 159

第一节 法拉第电磁感应定律 159

一、电磁感应现象 159

二、法拉第电磁感应定律 160

三、楞次定律 161

第二节 动生电动势 162

第三节 感生电动势 163

一、感生电动势 163

二、涡电流 165

第四节 自感与互感 165

一、自感 165

二、互感 167

第五节 磁场的能量 168

第六节 麦克斯韦方程组 电磁波 169

一、位移电流 169

二、麦克斯韦方程组 170

三、电磁波 170

本章内容提要 173

习题 174

阅读材料 微波的应用 176

第九章 机械振动 179

第一节 简谐振动 179

一、简谐振动的描述 179

二、简谐振动的能量 182

第二节 阻尼振动 受迫振动 共振 185

一、阻尼振动 185

二、受迫振动 共振 186

第三节 同方向同频率简谐振动的合成 187

第四节 同方向不同频率简谐振动的合成 拍 189

本章内容提要 190

习题 191

阅读材料 乐音和音阶 伏尔加河大桥离奇的蛇形共振 叩诊法的由来 192

第十章 机械波 195

第一节 机械波的产生和传播 195

一、机械波的形成 196

二、描述波动的物理量 197

第二节 平面简谐波的波函数 198

一、平面简谐波的波函数 198

二、波函数的物理意义 199

第三节 波的能量 波的强度 201

一、波的能量 201

二、波的强度 202

第四节 惠更斯原理 波的衍射 203

一、惠更斯原理 203

二、波的衍射 204

第五节 波的干涉 205

一、波的叠加原理 205

二、波的干涉 206

第六节 多普勒效应 207

一、波源静止，观察者运动 208

二、波源运动，观察者静止 208

三、波源和接收器同时运动 209

第七节 驻波 半波损失 210

本章内容提要 211

习题 212

阅读材料 次声波及其应用 超声波及其应用 214

第十一章 波动光学 217

第一节 光源 相干光 217

一、光源 217

二、单色光 218

三、相干光 218

四、相干光的获得方法 219

第二节 杨氏双缝干涉实验 219

第三节 光程 221

一、光程 221

二、光程差 222

三、透镜的等光程性 223

四、劳埃德镜实验与半波损失 223

第四节 薄膜干涉 224

一、等倾干涉 224

二、增透膜和增反膜 225

三、等厚干涉 226

第五节 迈克尔逊干涉仪 229

一、迈克尔逊干涉仪原理 229

二、干涉图样 229

第六节 光的衍射 惠更斯-菲涅耳原理 230

一、光的衍射现象 230

二、惠更斯-菲涅耳原理 231

三、单缝夫琅禾费衍射 232

第七节 光的偏振 235

一、自然光 偏振光 235

二、起偏和检偏 236

三、马吕斯定律 236

四、反射和折射时的偏振 237

第八节 物质的旋光性 238

本章内容提要 239

习题 241

阅读材料 立体电影 偏振片在摄影中的作用 243

第十二章 量子物理基础 245

第一节 黑体辐射和普朗克能量子假设 246

一、黑体辐射 246

二、普朗克能量子假设 248

第二节 光电效应和爱因斯坦光量子理论 249

一、光电效应实验的规律 249

二、爱因斯坦的光量子理论 251

第三节 氢原子光谱和玻尔理论 252

一、氢原子光谱的规律 252

二、玻尔的氢原子理论 253

第四节 德布罗意物质波 255

一、德布罗意物质波假设 256

二、德布罗意波的实验验证 256

三、不确定关系 258

第五节 波函数 薛定谔方程 259

一、波函数 259

二、薛定谔方程的一般形式 260

三、一维定态不含时薛定谔方程 261

本章内容提要 262

习题 263

阅读材料 扫描隧道显微镜 264

参考文献 266