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第一篇 力学 2

第1章　质点运动学 2

1.1　质点和参考系 2

1.1.1　质点 2

1.1.2　参考系 3

1.1.3　时间与时刻 3

1.2　位置矢量和位移 4

1.2.1　位置矢量 4

1.2.2　位移 4

1.3　速度和速率 5

1.3.1　速度 5

1.3.2　速率 6

1.4　加速度 6

1.5　圆周运动的描述 9

1.5.1　切向加速度和法向加速度 9

1.5.2　圆周运动的角量描述 10

1.5.3　线量和角量之间的关系 12

1.6　运动描述的相对性 14

习题 15

第2章　质点动力学 17

2.1　牛顿运动定律 17

2.1.1　牛顿第一定律 17

2.1.2　牛顿第二定律 18

2.1.3　牛顿第三定律 19

2.2　力学中基本力和常见力 19

2.2.1　常见力 19

2.2.2　基本力 22

2.3　牛顿运动定律的应用 23

2.4　惯性系和非惯性系　惯性力 28

2.4.1　惯性系和非惯性系 28

2.4.2　力学的相对性原理 29

2.4.3　非惯性参考系中的惯性力 29

2.5　冲量　动量　动量定理 32

2.5.1　动量 33

2.5.2　冲量 33

2.5.3　质点的动量定理 33

2.5.4　质点组动量定理 35

2.5.5　动量守恒定律 37

2.5.6　火箭推进原理 38

2.6　功　动能　动能定理 40

2.6.1　功和功率 40

2.6.2　动能 44

2.6.3　质点的动能定理 45

2.7　保守力　势能 47

2.7.1　保守力 47

2.7.2　势能 49

2.8　功能原理和机械能守恒定律 50

2.8.1　质点组的动能定理 50

2.8.2　质点组的功能原理 51

2.8.3　机械能守恒定律 53

2.8.4　能量的转换和守恒定律 54

2.8.5　宇宙速度 55

2.9　碰撞 56

2.9.1　对心碰撞 57

2.9.2　球的非对心碰撞 60

习题 61

第3章　刚体定轴转动 64

3.1　刚体及刚体运动 64

3.1.1　刚体的概念 64

3.1.2　刚体运动及其分类 64

3.1.3　描述刚体定轴转动的物理量 66

3.2　转动定律 67

3.2.1　刚体转动惯量 67

3.2.2　转动定律 70

3.2.3　转动定律的应用 73

3.3　守恒定律 76

3.3.1　力矩的功 76

3.3.2　刚体定轴转动的角动量和动能 77

3.3.3　刚体定轴转动中的机械能守恒 77

3.3.4　角动量守恒 79

3.3.5　刚体定轴转动的综合应用 83

习题 84

第二篇　机械振动和机械波第4章　振动学基础 89

4.1　简谐振动方程 89

4.1.1　简谐振动 89

4.1.2　简谐振动方程 90

4.1.3　描写简谐振动的物理量 92

4.1.4　简谐振动的速度与加速度 94

4.2　简谐振动的旋转矢量表示法 95

4.3　简谐振动的能量 98

4.4　简谐振动的合成 101

4.4.1　同方向、同频率简谐振动的合成 101

4.4.2　两个同方向、不同频率简谐振动的合成 103

4.4.3　两个相互垂直同频率简谐振动的合成 104

4.4.4　两个相互垂直不同频率简谐振动的合成 106

4.5　阻尼振动　受迫振动　共振 107

4.5.1　阻尼振动 107

4.5.2　受迫振动 109

4.5.3　共振 110

习题 110

第5章　机械波 113

5.1　机械波的产生和传播 113

5.1.1　机械波的产生与传播 113

5.1.2　机械波的特征 114

5.1.3　横波与纵波 115

5.1.4　描写波的物理量 115

5.2　平面简谐波的波函数 117

5.2.1　平面简谐波的波函数 117

5.2.2　平面简谐波波函数的求解举例 121

5.3　波的能量　能流 124

5.3.1　波的能量 124

5.3.2　波的能流 126

5.4　惠更斯原理　波的反射与折射 129

5.4.1　惠更斯原理 129

5.4.2　波的折射与反射 130

5.5　波的叠加与干涉 132

5.5.1　波的叠加原理 132

5.5.2　波的干涉与相干波 132

5.5.3　干涉极值条件及其应用 133

5.5.4　驻波 135

5.6　声波　超声波　次声波 143

5.6.1　声波 143

5.6.2　超声波 144

5.6.3　次声波 145

习题 145

第三篇 电磁学第6章　静电场 150

6.1　电荷和电场 150

6.1.1　电荷 150

6.1.2　电场 152

6.2　库仑定律　电介质的影响 152

6.3　电场强度　电场线 155

6.3.1　点电荷电场强度 156

6.3.2　静电场叠加原理 157

6.3.3　场强计算 157

6.3.4 电场线 161

6.4　电通量　高斯定理 162

6.4.1　静电场中的高斯定理 163

6.4.2　高斯定理的应用 166

6.5　电场力的功　电势 170

6.5.1　静电场力做功的特点 170

6.5.2　电势能　电势 171

6.5.3　电势的叠加原理 173

6.5.4　电势的计算 174

6.6　等势面　电场强度和电势梯度的关系 177

6.6.1　等势面 177

6.6.2　电场强度和电势梯度的关系 177

习题 178

第7章　静电场中的导体和电介质 182

7.1　静电场中的导体 182

7.1.1　导体静电平衡的条件 182

7.1.2　导体上的电荷分布 183

7.1.3　导体表面的场强与面电荷密度的关系 184

7.1.4　静电屏蔽 185

7.1.5　有导体存在时静电场的计算 187

7.2　静电场中的电介质 189

7.2.1　电介质的极化 189

7.2.2　电极化强度与极化电荷 190

7.2.3　电介质中静电场的基本规律 192

7.3　电容和电容器 197

7.3.1　孤立导体的电容 197

7.3.2　电容器的电容 198

7.4　静电场的能量 201

习题 202

第8章　电流的磁场 205

8.1　磁感应强度 205

8.1.1　基本磁现象 205

8.1.2　磁感应强度 206

8.2　磁场中的高斯定理 207

8.2.1　磁力线 207

8.2.2　磁通量 208

8.2.3　磁场中的高斯定理 208

8.3　毕奥-萨伐尔定律及其应用 209

8.3.1　稳恒电流的磁场 209

8.3.2　运动电荷的磁场 210

8.3.3　截流线圈的磁矩 211

8.3.4　毕奥-萨伐尔定律的应用 211

8.4　磁场的安培环路定理 216

8.4.1　安培环路定理 216

8.4.2　安培环路定理的应用 219

习题 222

第9章　磁场对电流的作用 227

9.1　带电粒子在电场和磁场中的受力及其运动 227

9.1.1　洛伦兹力 227

9.1.2　带电粒子在电场和磁场中的运动 228

9.2　带电粒子在电场和磁场中的运动和应用 230

9.2.1　质谱仪 230

9.2.2　回旋加速器 232

9.2.3　霍尔效应 233

9.2.4　磁流体发电 235

9.3　磁场对载流导线的作用 236

9.3.1　安培定律 236

9.3.2　磁场对载流线圈的作用 240

9.3.3　平行电流间的相互作用力 241

9.4　载流导线或载流线圈在磁场内改变位置时磁场力所做的功 243

9.4.1　载流导线在磁场中运动时磁场力所做的功 243

9.4.2　载流线圈在磁场中转动时磁力矩所做的功 243

习题 245

第10章　电磁感应 247

10.1　电磁感应的基本定律 247

10.1.1　电磁感应现象 247

10.1.2　法拉第电磁感应定律 248

10.1.3　楞次定律 249

10.2　动生电动势 250

10.2.1　在磁场中运动的导线内的感应电动势 250

10.2.2　在磁场中转动的线圈内的感应电动势和感应电流 254

10.3　感生电场　感生电动势 256

10.3.1　感生电场 256

10.3.2　感生电动势 258

10.3.3　电子感应加速器 260

10.3.4　涡电流 261

10.4　自感应和互感应 262

10.4.1 自感应 262

10.4.2　互感应 264

10.4.3　互感线圈的串联 265

10.5　磁场的能量 266

习题 267

第11章　物质的磁性 275

11.1　磁介质　磁化强度 275

11.1.1　磁介质 275

11.1.2　磁介质磁化机制 276

11.2　有磁介质时的安培环路定律 278

11.2.1　磁化强度与磁化电流的关系 278

11.2.2　磁介质中的安培环路定理 278

11.3　铁磁质简介 282

11.3.1　磁化曲线 282

11.3.2　铁磁质的微观解释 284

11.3.3　铁磁质的分类及其应用 284

习题 285

第12章　电磁场理论的基本概念　电磁振荡与电磁波 287

12.1　麦克斯韦电磁理论的基本概念 287

12.1.1　位移电流 287

12.1.2　麦克斯韦方程组 289

12.2　电磁波的性质 292

12.3　振荡电路　赫兹实验 293

12.3.1　振荡电路 293

12.3.2　赫兹实验 293

12.4　电磁波谱 295

习题 296

习题参考答案 298