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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 3

1.1.4 矢量在直角坐标系中的表示 4

1.1.5 矢量的导数 6

1.2 质点运动的描述 7

1.2.1 参考系 坐标系 7

1.2.2 质点 质点系 8

1.2.3 位置矢量 8

1.3 质点的位移、速度、加速度 9

1.3.1 位移 9

1.3.2 速度 10

1.3.3 加速度 11

1.4 质点的曲线运动 12

1.4.1 平面自然坐标系 13

1.4.2 速度和加速度在自然坐标系中的解析表示 13

1.5 运动学的两类问题 16

1.5.1 运动学的第一类问题 16

1.5.2 运动学的第二类问题 16

复习思考题 17

第2章 质点动力学 22

2.1 牛顿运动定律 23

2.1.1 牛顿运动三定律 23

2.1.2 基本力简介 25

2.1.3 牛顿定律的应用 动力学中的两类基本问题 27

2.2 力的时间积累效应 动量守恒定律 28

2.2.1 质点的动量定理 28

2.2.2 质点系的动量定理 29

2.2.3 动量守恒定律 30

2.3 力的空间积累效应 机械能守恒定律 32

2.3.1 功 功率 32

2.3.2 质点的动能定理 33

2.3.3 几种常见力的功 34

2.3.4 保守力 35

2.3.5 势能 36

2.3.6 质点系的动能定理和功能原理 37

2.3.7 机械能守恒 38

2.3.8 能量守恒定律 38

2.4 质点的角动量 39

2.4.1 质点的角动量 39

2.4.2 质点的角动量守恒定律 40

复习思考题 41

第3章 刚体力学 48

3.1 刚体运动的描述 48

3.1.1 平动和转动 48

3.1.2 描述定轴转动的物理量 49

3.2 刚体定轴转动定律 51

3.2.1 力矩 51

3.2.2 转动定律 52

3.2.3 转动惯量 53

3.3 定轴转动的动能定理 55

3.3.1 力矩的功 55

3.3.2 转动动能 56

3.3.3 动能定理 56

3.4 角动量守恒定律 58

3.4.1 刚体对定轴的角动量 58

3.4.2 角动量定理 58

3.4.3 角动量守恒定律 59

3.5 进动 61

复习思考题 62

第4章 流体的运动 65

4.1 流体的主要物理性质 66

4.1.1 惯性 66

4.1.2 压缩性 66

4.1.3 黏性 67

4.1.4 作用在流体上的力 70

4.2 理想流体的定常流动 71

4.2.1 描述流体运动的两种方法 71

4.2.2 流体运动的基本概念 72

4.2.3 连续性方程 73

4.2.4 伯努利方程及其应用 75

4.3 黏性流体的运动 82

4.3.1 黏性流体的两种流动状态 82

4.3.2 黏性流体的运动规律 84

4.3.3 能量损失 85

4.3.4 圆管中的层流运动 86

4.4 斯托克斯定律 88

复习思考题 89

第5章 相对论 94

5.1 牛顿的时空观和伽利略变换 94

5.1.1 牛顿的时空观（经典力学的时空观） 94

5.1.2 伽利略变换 95

5.2 狭义相对论基本原理 97

5.2.1 伽利略变换的局限性 97

5.2.2 狭义相对论的基本原理 97

5.3 洛伦兹变换 98

5.3.1 洛伦兹时空变换 98

5.3.2 洛伦兹速度变换 100

5.4 狭义相对论的时空观 101

5.4.1 同时的相对性 102

5.4.2 长度收缩（动尺缩短） 103

5.4.3 时间膨胀（动钟变慢） 103

5.4.4 因果律对运动速度的限制 104

5.5 相对论动力学 105

5.5.1 相对论的质量 105

5.5.2 相对论的动量 107

5.5.3 相对论动能 107

5.5.4 相对论能量 质能关系 108

5.5.5 相对论的能量与动量的关系 108

5.6 广义相对论简介 109

5.6.1 广义相对性原理 109

5.6.2 引力质量与惯性质量的关系 110

5.6.3 等效原理 111

5.6.4 爱因斯坦引力场方程与万有引力定律的关系 112

5.6.5 时空弯曲 113

5.6.6 实验验证 113

复习思考题 115

第6章 振动与波 118

6.1 简谐振动 118

6.1.1 弹簧振子模型 118

6.1.2 线性回复力 121

6.1.3 简谐振动的旋转矢量图示法 122

6.1.4 简谐振动的能量 123

6.2 简谐振动的合成 125

6.2.1 相同方向上同频率简谐振动的合成 125

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 126

6.2.3 相互垂直方向上简谐振动的合成 127

6.3 阻尼振动 受迫振动共振 128

6.3.1 阻尼振动 128

6.3.2 受迫振动、共振 129

6.4 机械波的产生和传播 130

6.4.1 机械波的产生 130

6.4.2 波长、周期和波的传播速度 131

6.4.3 惠更斯原理 131

6.5 平面简谐波 132

6.5.1 平面简谐波的波动表达式 133

6.5.2 波动方程 134

6.5.3 波的能量和波的强度 135

6.5.4 介质对波的吸收 136

6.6 波的叠加 波的干涉 137

6.6.1 波的叠加 137

6.6.2 波的干涉 137

6.6.3 驻波 138

6.7 声波 140

6.7.1 声强级和听觉区域 140

6.7.2 多普勒效应 140

6.7.3 超声波 142

复习思考题 143

第7章 分子物理学 149

7.1 分子热运动及其统计规律 149

7.1.1 分子动理论的基本观点 149

7.1.2 分子热运动的统计规律性 150

7.2 理想气体分子动理论 151

7.2.1 理想气体的物态方程 151

7.2.2 理想气体的微观模型 151

7.2.3 理想气体的压强公式 152

7.2.4 理想气体的能量公式 154

7.3 能量均分定理 155

7.3.1 自由度 155

7.3.2 能量均分定理 156

7.4 麦克斯韦速率分布规律 157

7.4.1 测定气体分子速率分布的实验 157

7.4.2 麦克斯韦速率分布律 158

7.4.3 平均自由程和平均碰撞频率 160

7.5 真实气体 160

7.5.1 真实气体的等温线 161

7.5.2 范德瓦耳斯方程 162

7.6 气体内的迁移现象 164

7.6.1 热传导现象 164

7.6.2 扩散现象 164

复习思考题 165

第8章 静电场 168

8.1 库仑定律 电场强度 168

8.1.1 电荷 168

8.1.2 库仑定律 169

8.1.3 电场强度 169

8.2 高斯定理 172

8.2.1 电场线 172

8.2.2 电通量 172

8.2.3 高斯定理 173

8.3 环路定理 电势 178

8.3.1 静电场的环路定理 178

8.3.2 电势能 电势 180

8.3.3 电场强度与电势的关系 183

8.4 静电场中的导体 185

8.4.1 导体的静电平衡条件 185

8.4.2 静电平衡时导体的性质 185

8.4.3 空腔导体和静电屏蔽 186

8.5 电容 189

8.5.1 孤立导体的电容 189

8.5.2 电介质对电场的影响 189

8.5.3 电容器的电容 192

8.5.4 电容器电容的计算 192

8.6 静电场的能量 194

8.6.1 电荷系统的静电能 194

8.6.2 电容器的能量 195

8.6.3 电场的能量和能量密度 195

复习思考题 196

第9章 磁场 202

9.1 磁场 磁感应强度 202

9.1.1 磁场 202

9.1.2 磁感应强度 203

9.1.3 磁感应线 203

9.1.4 磁通量 204

9.1.5 磁场的高斯定理 204

9.2 毕奥—萨伐尔定律 205

9.2.1 毕奥—萨伐尔定律 205

9.2.2 运动电荷的磁场 206

9.3 安培环路定理 208

9.4 磁场对运动电荷的作用 212

9.4.1 洛伦兹力 212

9.4.2 质谱仪 213

9.4.3 霍耳效应 214

9.5 磁场对电流的作用 磁矩 215

9.5.1 安培定律 215

9.5.2 磁场对载流线圈的作用磁矩 218

9.6 磁介质 219

9.6.1 磁介质 219

9.6.2 磁导率 221

9.6.3 铁磁质 222

复习思考题 223

第10章 电磁感应 228

10.1 电磁感应定律 228

10.1.1 电磁感应现象 228

10.1.2 电磁感应的基本定律 229

10.1.3 有旋电场 231

10.1.4 涡电流 232

10.2 自感 233

10.2.1 自感现象、自感系数 233

10.2.2 RL电路 234

10.3 磁场的能量 236

10.4 电磁场及其传播 238

10.4.1 位移电流 238

10.4.2 麦克斯韦电磁场基本方程 240

10.4.3 电磁波的产生和传播 241

10.4.4 电磁波的能量 243

10.4.5 电磁波谱 244

复习思考题 245

第11章 光的干涉 248

11.1 光的干涉条件 249

11.1.1 光的相干条件 249

11.1.2 相干光源 251

11.2 双缝干涉 252

11.2.1 杨氏双缝实验 252

11.2.2 劳埃镜实验 253

11.3 光程和光程差 254

11.4 薄膜干涉 256

11.4.1 薄膜干涉 256

11.4.2 劈尖干涉 260

11.4.3 牛顿环 261

11.5 干涉仪 262

复习思考题 263

第12章 光的衍射 266

12.1 惠更斯-菲涅耳原理 266

12.1.1 光的衍射现象 266

12.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 266

12.1.3 衍射的分类 267

12.2 单缝衍射 268

12.3 衍射光栅 271

12.3.1 光栅衍射 271

12.3.2 光栅光谱 274

12.4 夫琅和费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 274

12.4.1 圆孔衍射 274

12.4.2 光学仪器的分辨本领 275

12.4.3 显微镜的鉴别距离 277

12.5 X射线的衍射 277

12.5.1 X射线（伦琴射线） 277

12.5.2 劳厄实验 278

12.5.3 布拉格方程 278

12.5.4 X射线衍射方法 279

12.5.5 X射线衍射的应用 280

复习思考题 280

第13章 光的偏振 283

13.1 自然光和偏振光 283

13.2 反射光和折射光的偏振 284

13.3 起偏和检偏 马吕斯定律 285

13.3.1 起偏和检偏 285

13.3.2 马吕斯定律 286

13.4 光的双折射 287

13.5 偏振光的干涉 288

13.5.1 椭圆偏振光 圆偏振光 288

13.5.2 偏振光的干涉 290

13.6 旋光现象 291

13.6.1 旋光性 291

13.6.2 圆二色性 292

复习思考题 293

第14章 光的粒子性 295

14.1 热辐射 295

14.1.1 热辐射现象 295

14.1.2 基尔霍夫定律 296

14.1.3 黑体辐射定律 297

14.1.4 普朗克量子假设 298

14.2 光电效应 300

14.2.1 光电效应及实验规律 300

14.2.2 经典理论在解释光电效应时遇到的困难 301

14.2.3 爱因斯坦的光子学说 302

14.2.4 光电效应的应用 303

14.3 康普顿效应 303

14.3.1 康普顿散射实验 303

14.3.2 康普顿散射的理论解释 304

14.4 光的波粒二象性 306

复习思考题 306

第15章 量子物理基础 308

15.1 玻尔氢原子理论 308

15.1.1 氢原子光谱 308

15.1.2 玻尔的氢原子理论 310

15.2 德布罗意物质波 314

15.2.1 物质波 314

15.2.2 物质波的实验证明 316

15.3 不确定度关系 318

15.3.1 动量坐标的不确定度关系 318

15.3.2 时间能量的不确定度关系 320

15.4 波函数 薛定谔方程 321

15.4.1 波函数及其统计解释 321

15.4.2 薛定谔方程 323

15.4.3 一维无限深势阱中的粒子 325

15.4.4 一维方势垒的穿透 328

15.5 氢原子 330

15.5.1 氢原子的薛定谔方程 330

15.5.2 量子化与量子数 331

15.5.3 电子云 332

15.6 电子自旋 333

15.6.1 施特恩-格拉赫实验 333

15.6.2 电子自旋的描述 334

15.6.3 原子的电子壳层结构 335

复习思考题 336

第16章 现代物理专题 339

16.1 原子核 339

16.1.1 原子核的基本性质 339

16.1.2 原子核的放射性衰变 347

16.1.3 核反应 352

16.1.4 射线与物质的相互作用 354

16.1.5 射线的剂量与防护 356

16.1.6 放射性核素的应用 357

16.2 核磁共振 358

16.2.1 核子与原子的自旋和磁矩 358

16.2.2 核磁共振 360

16.2.3 核磁共振的应用 363

16.3 激光 364

16.3.1 激光产生原理 364

16.3.2 激光的特点 368

16.3.3 激光的应用 369

复习思考题 371