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第1章 质点运动学 2

1-1 质点 参考系 坐标系 2

1-1-1 质点 2

1-1-2 参考系和坐标系 2

1-1-3 时间和时刻 3

1-2 质点运动的描述 3

1-2-1 描述质点运动的物理量 3

1-2-2 自然坐标系中的速度和加速度 8

1-2-3 圆周运动的角量描述 10

1-2-4 运动学的两类问题 12

1-3 相对运动 14

习题 16

第2章 质点动力学 20

2-1 牛顿运动定律 20

2-1-1 牛顿运动定律 20

2-1-2 惯性参考系 力学相对性原理 23

2-1-3 几种常见的力 23

2-1-4 力学单位制和量纲 25

2-1-5 顿运动定律的应用 26

2-2 动量定理 动量守恒定律 29

2-2-1 冲量 质点的动量定理 29

2-2-2 质点系的动量定理 31

2-2-3 动量守恒定律 32

2-3 功 动能 动能定理 34

2-3-1 功 34

2-3-2 质点的动能定理 36

2-3-3 质点系的动能定理 37

2-4 功能原理 机械能守恒定律 碰撞 38

2-4-1 功能原理 38

2-4-2 机械能守恒定律 42

2-4-3 碰撞 43

习题 44

第3章 刚体的转动 48

3-1 刚体运动的描述 48

3-1-1 刚体运动的描述 48

3-1-2 角量与线量的关系 49

3-2 转动定律 转动惯量 50

3-2-1 力矩 50

3-2-2 转动定律 51

3-2-3 转动惯量 52

3-2-4 平行轴定理 56

3-3 力矩的功 转动动能 56

3-3-1 力矩的功 56

3-3-2 转动动能 56

3-3-3 刚体绕定轴转动的动能定理 57

3-3-4 刚体—质点系统的机械能 57

3-4 角动量 角动量守恒定律 59

3-4-1 质点的角动量定理和角动量守恒定律 59

3-4-2 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律 61

习题 64

第4章 狭义相对论 68

4-1 伽利略变换 绝对时空观 68

4-1-1 力学相对性原理 68

4-1-2 伽利略变换与牛顿力学时空观 68

4-2 爱因斯坦假设 洛伦兹变换 71

4-2-1 狭义相对论的实验基础 71

4-2-2 爱因斯坦假设 74

4-2-3 洛伦兹坐标变换 74

4-2-4 洛伦兹速度变换 76

4-3 狭义相对论时空观 78

4-3-1 同时性的相对性 78

4-3-2 时间延缓 79

4-3-3 长度收缩 81

4-4 狭义相对论动力学基础 83

4-4-1 相对论质量 动量 动力学基本方程 83

4-4-2 相对论能量 84

习题 89

第5章 机械振动 92

5-1 简谐振动 92

5-1-1 简谐振动的特征及其运动方程 92

5-1-2 描述简谐振动的物理量 93

5-2 常见的简谐振动实例 95

5-2-1 单摆 95

5-2-2 复摆 96

5-2-3 简谐振动的旋转矢量表示法 97

5-3 振动的能量 99

5-4 简谐振动的合成 100

5-4-1 两个同方向同频率简谐振动的合成 100

5-4-2 两个同方向不同频率简谐振动的合成 102

5-4-3 相互垂直同频率的简谐振动合成 103

5-4-4 相互垂直不同频率的简谐振动合成 104

5-5 阻尼振动 受迫振动 共振 105

5-5-1 阻尼振动 105

5-5-2 受迫振动和共振 106

习题 106

第6章 机械波 110

6-1 波动的基本概念 110

6-1-1 横波与纵波 110

6-1-2 波线 波前 111

6-1-3 波长 周期 波速 112

6-2 平面简谐波 113

6-2-1 平面简谐波的波函数 113

6-2-2 波函数的物理意义 115

6-3 波的能量 118

6-3-1 波的能量传播 118

6-3-2 声波 超声波 次声波 120

6-4 波的传播 叠加 122

6-4-1 波的传播 122

6-4-2 波的叠加原理 122

6-4-3 波的干涉 123

6-5 驻波 125

6-5-1 驻波 125

6-5-2 半波损失 127

6-5-3 驻波的应用 127

6-6 多普勒效应 129

习题 131

第7章 光的干涉 136

7-1 相干光 光程 光程差 136

7-1-1 相干光 136

7-1-2 光程 光程差 136

7-1-3 干涉加强和减弱条件 137

7-2 杨氏双缝 劳埃德镜 138

7-2-1 杨氏双缝实验 138

7-2-2 劳埃德镜实验 141

7-3 薄膜干涉 142

7-3-1 薄膜干涉 142

7-3-2 等倾干涉条纹 145

7-3-3 等厚干涉条纹 145

7-4 干涉现象在工程技术中的应用 149

7-4-1 检查光学元件表面质量 149

7-4-2 测量微小长度变化——干涉热胀仪 150

7-4-3 镀膜光学元件 151

7-4-4 迈克耳孙干涉仪 151

7-5 相干长度 相干时间 153

习题 154

第8章 光的衍射 158

8-1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 158

8-1-1 光的衍射现象 158

8-1-2 惠更斯-菲涅耳原理 159

8-2 单缝的夫琅禾费衍射 159

8-2-1 单缝衍射实验 159

8-2-2 菲涅耳半波带法 160

8-2-3 单缝衍射条纹的特点 161

8-3 光栅衍射 164

8-3-1 光栅衍射现象 164

8-3-2 光栅衍射规律 165

8-3-3 光栅衍射条纹的特征 166

8-3-4 光栅光谱 168

8-4 光学仪器的分辨本领 169

8-4-1 圆孔的夫琅禾费衍射 169

8-4-2 光学仪器的分辨本领 169

8-5 X射线的衍射 171

8-5-1 X射线的衍射 171

8-5-2 布拉格公式 171

习题 172

第9章 光的偏振 176

9-1 光的偏振性 176

9-1-1 偏振现象与横波 176

9-1-2 自然光 偏振光 176

9-2 马吕斯定律 177

9-2-1 偏振片的起偏和检偏 177

9-2-2 马吕斯定律 178

9-3 反射光和折射光的偏振 布儒斯特定律 179

9-3-1 反射光和折射光的偏振 179

9-3-2 布儒斯特定律 179

9-4 光的双折射 181

9-4-1 双折射现象 181

9-4-2 寻常光非常光 181

9-4-3 晶体光学的几个概念 182

9-4-4 用惠更斯原理解释双折射现象 182

习题 184

第10章 光的量子性 186

10-1 关于光的本性的争论 186

10-2 热辐射普朗克量子假段设 187

10-2-1 热辐射 187

10-2-2 黑体 188

10-2-3 黑体辐射规律 188

10-2-4 普朗克量子假设 189

10-3 光电效应 191

10-3-1 光电效应 191

10-3-2 光电效应的实验规律 191

10-3-3 光子假说爱因斯坦方程 193

10-4 康普顿效应 194

10-4-1 康普顿效应的实验规律 194

10-4-2 康普顿效应的理论解释 195

10-4-3 光的波粒二象性 197

习题 198

第11章 量子力学基础 202

11-1 实物粒子的波粒二象性 202

11-1-1 德布罗意物质波假设 202

11-1-2 德布罗意波的实验验证 203

11-1-3 德布罗意波的统计解释 205

11-2 不确定关系 206

11-3 波函数 薛定谔方程 209

11-3-1 波函数 209

11-3-2 薛定谔方程 211

11-4 薛定谔方程的应用 213

11-4-1 一维无限深方势阱 213

11-4-2 隧道效应 215

11-5 氢原子 217

11-5-1 氢原子光谱的实验规律 217

11-5-2 玻尔的氢原子理论 218

11-5-3 氢原子的量子力学处理方法 222

11-5-4 多电子原子中电子分布 226

习题 227

第12章 静电场 230

12-1 静电场 电场强度 230

12-1-1 电荷 库仑定律 230

12-1-2 电场强度及其叠加原理 230

12-1-3 电场强度的计算 231

12-2 静电场的高斯定理 233

12-2-1 电场线 电场强度通量 233

12-2-2 高斯定理 234

12-2-3 高斯定理的应用 234

12-3 静电场的环路定理 电势 237

12-3-1 静电力的功 静电场的环路定理 237

12-3-2 电势能 电势 238

12-3-3 电势的计算 239

12-4 静电场中的导体与电介质 241

12-4-1 导体的静电平衡条件 241

12-4-2 静电平衡时导体的基本特性 241

12-4-3 静电场中的电介质 243

12-4-4 电位移 电介质中的高斯定理 244

12-5 电容 电容器 静电场的能量 245

12-5-1 孤立导体的电容 电容器 245

12-5-2 电容器的串联和并联 247

12-5-3 静电场的能量 248

习题 249

第13章 恒定磁场 254

13-1 磁场 磁感应强度 254

13-1-1 磁场 磁感应强度 254

13-1-2 毕奥-萨伐尔定律 255

13-2 磁场的高斯定理 安培环路定理 257

13-2-1 磁感应线 磁通量 257

13-2-2 磁场的高斯定理 258

13-2-3 安培环路定理 258

13-3 磁场对载流导线和运动电荷的作用 261

13-3-1 载流导线在磁场中受的安培力 261

13-3-2 载流线圈在磁场中受的磁力矩 262

13-3-3 磁场对运动电荷的作用 263

13-4 磁介质 264

13-4-1 磁介质及其磁化 264

13-4-2 磁介质中的安培环路定理 磁场强度 265

13-4-3 铁磁质 266

习题 267

第14章 电磁感应与电磁场 267

14-1 法拉第电磁感应定律 动生电动势 272

14-1-1 法拉第电磁感应定律 272

14-1-2 动生电动势 273

14-2 感生电动势自感与互感磁场能量 276

14-2-1 感生电动势 276

14-2-2 自感 277

14-2-3 互感 278

14-2-4 磁场的能量 280

14-3 位移电流 麦克斯韦方程组积分形式 282

14-3-1 位移电流 282

14-3-2 全电流安培环路定理 283

14-3-3 麦克斯韦方程组积分形式 283

14-4 电磁波 284

14-4-1 平面电磁波的性质 284

14-4-2 电磁波的能量 285

14-4-3 电磁波谱 286

习题 287

第15章 气体动理论 290

15-1 气体动理论的基本概念 290

15-1-1 热力学系统 290

15-1-2 平衡态 平衡过程 291

15-1-3 状态参量 292

15-1-4 理想气体的物态方程 293

15-1-5 分子热运动的无序性 294

15-1-6 统计规律 295

15-2 理想气体的压强和温度公式 296

15-2-1 理想气体的微观模型 296

15-2-2 理想气体压强公式的推导 297

15-2-3 温度的本质和统计意义 299

15-3 能量按自由度均分定理 理想气体的内能 301

15-3-1 自由度 301

15-3-2 能量按自由度均分定理 302

15-3-3 理想气体的内能 303

15-4 麦克斯韦速率分布律 304

15-4-1 速率分布函数 304

15-4-2 麦克斯韦速率分布律 306

15-4-3 三种速率 307

15-4-4 测定气体分子速率分布的实验 308

15-5 分子碰撞和平均自由程 310

习题 311

第16章 热力学基础 314

16-1 热力学第一定律 314

16-1-1 改变内能的方式 314

16-1-2 热力学第一定律的数学表达式 315

16-1-3 功 热量 内能 316

16-2 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用 319

16-2-1 等体过程 319

16-2-2 等压过程 319

16-2-3 等温过程 321

16-2-4 绝热过程 322

16-3 循环过程 卡诺循环 325

16-3-1 循环过程 325

16-3-2 热机和制冷机 326

16-3-3 卡诺循环 329

16-4 热力学第二定律 331

16-4-1 可逆过程与不可逆过程 331

16-4-2 热力学第二定律 332

16-4-3 卡诺定理 333

16-5 热力学第二定律的统计意义和熵的概念 334

16-5-1 热力学第二定律的统计意义 334

16-5-2 熵 熵增加原理 336

16-5-3 熵的热力学表示 337

习题 338