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第1章 质点运动学 1

1.1 矢量 1

1.1.1 矢量的定义和表示方法 1

1.1.2 矢量的加法与减法 2

1.1.3 矢量的乘法 2

1.1.4 矢量在直角坐标系中的表示 4

1.1.5 矢量的导数 5

1.2 质点运动的描述 6

1.2.1 参考系 坐标系 6

1.2.2 质点 质点系 7

1.2.3 位置矢量 7

1.3 质点的位移、速度、加速度 8

1.3.1 位移 8

1.3.2 速度 8

1.3.3 加速度 10

1.4 质点的曲线运动 10

1.4.1 平面自然坐标系 11

1.4.2 速度和加速度在自然坐标系中的解析表示 11

1.5 运动学的两类问题 12

1.5.1 运动学的第一类问题 12

1.5.2 运动学的第二类问题 13

习题 14

第2章 质点动力学 17

2.1 牛顿运动定律 17

2.1.1 牛顿运动三定律 17

2.1.2 基本力简介 19

2.1.3 牛顿定律的应用 20

2.2 动量守恒定律 21

2.2.1 质点的动量定理 21

2.2.2 质点系的动量定理 22

2.2.3 动量守恒定律 23

2.3 机械能守恒定律 25

2.3.1 功 功率 25

2.3.2 质点的动能定理 26

2.3.3 几种常见力的功 27

2.3.4 保守力 28

2.3.5 势能 29

2.3.6 质点系的动能定理和功能原理 30

2.3.7 机械能守恒定律 31

2.3.8 能量守恒定律 31

2.4 质点的角动量 32

2.4.1 质点的角动量 32

2.4.2 质点的角动量守恒定律 33

习题 33

第3章 刚体力学 37

3.1 刚体运动的描述 37

3.1.1 平动和转动 37

3.1.2 描述定轴转动的物理量 38

3.2 刚体定轴转动定律 40

3.2.1 力矩 40

3.2.2 定轴转动定理 41

3.2.3 转动惯量 41

3.3 定轴转动的动能定理 44

3.3.1 力矩的功 44

3.3.2 转动动能 44

3.3.3 动能定理 45

3.4 角动量守恒定律 46

3.4.1 刚体对定轴的角动量 46

3.4.2 角动量定理 46

3.4.3 角动量守恒定律 47

3.5 进动 49

习题 50

第4章 流体的运动 53

4.1 理想流体的定常流动 53

4.1.1 理想流体 53

4.1.2 定常流动 53

4.1.3 连续性方程 54

4.2 伯努利方程及其应用 55

4.2.1 伯努利方程 55

4.2.2 伯努利方程的应用 57

4.3 黏性流体的运动 61

4.3.1 牛顿黏性定律 61

4.3.2 层流与湍流 62

4.3.3 黏性流体的运动规律 63

4.4 泊肃叶定律 64

4.5 斯托克斯定律 65

习题 66

第5章 相对论 68

5.1 经典力学时空观和伽利略变换 68

5.1.1 经典力学的时空观 68

5.1.2 伽利略变换 68

5.2 狭义相对论基本原理 69

5.2.1 伽利略变换的局限性 69

5.2.2 狭义相对论的基本原理 70

5.3 洛伦兹变换 70

5.3.1 洛伦兹时空变换 70

5.3.2 洛伦兹速度变换 71

5.4 狭义相对论的时空观 72

5.4.1 同时性的相对性 72

5.4.2 长度收缩（动尺缩短） 73

5.4.3 时间膨胀（动钟变慢） 74

5.4.4 因果律对运动速度的限制 75

5.5 相对论动力学 76

5.5.1 相对论的质量 76

5.5.2 相对论的动量 77

5.5.3 相对论动能 77

5.5.4 相对论能量 质能关系 78

5.5.5 相对论的能量与动量关系 79

5.6 广义相对论简介 79

5.6.1 广义相对性论基本原理 80

5.6.2 广义相对性论重要结论和实践检验 81

习题 81

第6章 振动与波 84

6.1 简谐振动 84

6.1.1 弹簧振子模型 84

6.1.2 线性回复力 87

6.1.3 简谐振动的旋转矢量图示法 87

6.1.4 简谐振动的能量 88

6.2 简谐振动的合成 89

6.2.1 相同方向上同频率简谐振动的合成 90

6.2.2 相同方向上不同频率的两个简谐振动的合成、拍现象 91

6.2.3 相互垂直方向上简谐振动的合成 91

6.3 阻尼振动 受迫振动 共振 92

6.3.1 阻尼振动 92

6.3.2 受迫振动、共振 94

6.4 机械波的产生和传播 94

6.4.1 机械波的产生 95

6.4.2 波长、周期和波的传播速度 95

6.4.3 惠更斯原理 96

6.5 平面简谐波 97

6.5.1 平面简谐波的波动表达式 97

6.5.2 波动方程 98

6.5.3 波的能量和波的强度 99

6.5.4 介质对波的吸收 100

6.6 波的叠加 波的干涉 100

6.6.1 波的叠加 100

6.6.2 波的干涉 101

6.6.3 驻波 102

6.7 声波 103

6.7.1 声强级和听觉区域 103

6.7.2 多普勒效应 104

6.7.3 超声波 105

习题 106

第7章 分子物理学 111

7.1 分子热运动及其统计规律 111

7.1.1 分子动理论的基本观点 111

7.1.2 分子热运动的统计规律性 111

7.2 理想气体分子动理论 112

7.2.1 理想气体的物态方程 113

7.2.2 理想气体的微观模型 113

7.2.3 理想气体的压强公式 114

7.2.4 理想气体的温度公式 115

7.3 能量均分定理 116

7.3.1 自由度 116

7.3.2 能量均分定理 117

7.4 麦克斯韦速率分布规律 118

7.4.1 测定气体分子速率分布的实验 119

7.4.2 麦克斯韦速率分布律 119

7.4.3 平均自由程和平均碰撞频率 121

7.5 真实气体 122

7.5.1 真实气体的等温线 122

7.5.2 范德瓦耳斯方程 123

7.6 气体内的迁移现象 125

7.6.1 热传导现象 125

7.6.2 扩散现象 125

习题 126

第8章 静电场 128

8.1 库仑定律 电场强度 128

8.1.1 电荷 128

8.1.2 库仑定律 128

8.1.3 电场强度 129

8.2 高斯定理 132

8.2.1 电场线 132

8.2.2 电通量 132

8.2.3 高斯定理 133

8.3 环路定理 电势 137

8.3.1 静电场的环路定理 137

8.3.2 电势能 电势 138

8.3.3 电场强度与电势的关系 141

8.4 静电场中的导体 142

8.4.1 导体的静电平衡条件 142

8.4.2 静电平衡时导体的性质 143

8.4.3 空腔导体和静电屏蔽 144

8.5 电容 146

8.5.1 孤立导体的电容 146

8.5.2 电介质对电场的影响 146

8.5.3 电容器的电容 149

8.5.4 电容器电容的计算 149

8.6 静电场的能量 150

8.6.1 电荷系统的相互作用能 151

8.6.2 电容器的能量 152

8.6.3 电场的能量和能量密度 152

习题 153

第9章 磁场 158

9.1 磁场 磁感应强度 158

9.1.1 磁场 158

9.1.2 磁感应强度 158

9.1.3 磁感应线 159

9.1.4 磁通量 160

9.1.5 磁场的高斯定理 160

9.2 毕奥-萨伐尔定律 160

9.2.1 毕奥-萨伐尔定律 160

9.2.2 运动电荷的磁场 161

9.3 安培环路定理 163

9.4 磁场对运动电荷的作用 167

9.4.1 洛伦兹力 167

9.4.2 质谱仪 168

9.4.3 霍尔效应 169

9.5 磁场对电流的作用 磁矩 170

9.5.1 安培定律 170

9.5.2 磁场对载流线圈的作用 磁矩 173

9.6 磁介质 174

9.6.1 磁介质 174

9.6.2 磁导率 175

9.6.3 铁磁质 176

习题 178

第10章 电磁感应 182

10.1 电磁感应定律 182

10.1.1 电磁感应现象 182

10.1.2 法拉第电磁感应定律 182

10.1.3 有旋电场 185

10.1.4 涡电流 185

10.2 自感 186

10.2.1 自感现象 自感系数 186

10.2.2 RL电路 188

10.3 磁场的能量 189

10.4 电磁场及其传播 192

10.4.1 位移电流 192

10.4.2 麦克斯韦电磁场基本方程 193

10.4.3 电磁波的产生和传播 195

10.4.4 电磁波的能量 196

10.4.5 电磁波谱 197

习题 198

第11章 光的干涉 201

11.1 光的干涉条件 201

11.1.1 光的相干条件 201

11.1.2 相干光源 202

11.2 双缝干涉 203

11.2.1 双缝实验 203

11.2.2 劳埃德镜实验 205

11.3 光程和光程差 205

11.4 薄膜干涉 207

11.4.1 薄膜干涉 207

11.4.2 劈尖干涉 210

11.4.3 牛顿环 211

11.4.4 迈克耳孙干涉仪 213

习题 213

第12章 光的衍射 216

12.1 惠更斯-菲涅耳原理 216

12.1.1 光的衍射现象 216

12.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 216

12.1.3 衍射的分类 217

12.2 单缝衍射 218

12.3 衍射光栅 221

12.3.1 光栅衍射 221

12.3.2 光栅光谱 224

12.4 夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 225

12.4.1 圆孔衍射 225

12.4.2 光学仪器的分辨本领 226

12.4.3 显微镜的鉴别距离 227

12.5 X射线的衍射 227

12.5.1 X射线（伦琴射线） 227

12.5.2 劳厄实验 228

12.5.3 布拉格方程 228

12.5.4 X射线衍射方法 230

12.5.5 X射线衍射的应用 230

习题 231

第13章 光的偏振 233

13.1 自然光和偏振光 233

13.2 反射光和折射光的偏振 233

13.3 起偏和检偏 马吕斯定律 234

13.3.1 起偏和检偏 234

13.3.2 马吕斯定律 235

13.4 光的双折射 236

13.5 偏振光的干涉 238

13.5.1 椭圆偏振光 圆偏振光 238

13.5.2 偏振光的干涉 239

13.6 旋光现象 240

13.6.1 旋光性 240

13.6.2 圆二色性 241

习题 242

第14章 光的粒子性 244

14.1 热辐射 244

14.1.1 热辐射现象 244

14.1.2 黑体辐射定律 245

14.1.3 普朗克量子假设 246

14.2 光电效应 248

14.2.1 光电效应及实验规律 248

14.2.2 经典理论在解释光电效应时遇到的困难 250

14.2.3 爱因斯坦的光子学说 250

14.2.4 光电效应的应用 251

14.3 康普顿效应 252

14.3.1 康普顿散射实验 252

14.3.2 康普顿散射的理论解释 253

14.4 光的波粒二象性 254

习题 255

第15章 量子物理基础 257

15.1 玻尔氢原子理论 257

15.1.1 氢原子光谱 257

15.1.2 玻尔的氢原子理论 258

15.2 德布罗意物质波 262

15.2.1 物质波 262

15.2.2 物质波的实验证明 263

15.3 不确定关系 265

15.3.1 动量坐标的不确定关系 265

15.3.2 时间能量的不确定关系 267

15.4 波函数 薛定谔方程 268

15.4.1 波函数及其统计解释 268

15.4.2 薛定谔方程 270

15.4.3 一维无限深势阱中的粒子 272

15.4.4 一维方势垒的穿透 275

15.5 氢原子 276

15.5.1 氢原子的薛定谔方程 276

15.5.2 量子化与量子数 277

15.5.3 电子云 279

15.6 电子自旋 279

15.6.1 施特恩-格拉赫实验 279

15.6.2 电子自旋的描述 280

15.6.3 原子的电子壳层结构 281

习题 282

第16章 现代物理专题 285

16.1 原子核 285

16.1.1 原子核的基本性质 285

16.1.2 原子核的放射性衰变 292

16.1.3 核反应 297

16.1.4 射线与物质的相互作用 299

16.1.5 射线的剂量与防护 300

16.1.6 放射性核素的应用 301

16.2 核磁共振 302

16.2.1 核子与原子的自旋和磁矩 303

16.2.2 核磁共振 304

16.2.3 核磁共振的应用 307

16.3 激光 308

16.3.1 激光产生原理 309

16.3.2 激光的特点 312

16.3.3 激光的应用 313

习题 314

参考文献 316

附录1 基本物理常量（2010年国际推荐值） 317

附录2 部分习题参考答案 318