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第一篇 经典力学 1

第一章 质点运动学 1

第一节 运动的描述 1

一、参考系与质点 1

二、坐标系 位置矢量 位移与路程 2

三、速度与加速度 3

第二节 圆周运动 5

一、切向加速度及法向加速度 5

二、角量与线量的对应关系 6

第三节 相对运动 7

一、相对位矢 相对位移 7

二、相对速度 相对加速度 7

本章小结 8

习题 8

第二章 质点动力学 11

第一节 牛顿运动定律及其应用 11

一、牛顿运动定律 11

二、几种常见的力 12

三、牛顿运动定律的应用 14

第二节 动量定理和动量守恒定律 15

一、冲量与动量定理 16

二、质点系的动量守恒定律 17

第三节 动能定理和能量守恒定律 17

一、能量守恒定律 17

二、功与动能定理 17

三、势能与机械能守恒定律 19

本章小结 21

习题 21

第三章 刚体力学 26

第一节 刚体的定轴转动 26

一、刚体 刚体运动 刚体的定轴转动 26

二、刚体定轴转动的角速度和角加速度 26

第二节 力矩 转动定律 转动惯量 28

一、力矩 28

二、刚体定轴转动时的转动定律 29

三、质量离散及连续分布的刚体的转动惯量 平行轴定理 30

第三节 转动动能 力矩的功 转动动能定理 31

一、刚体转动动能 31

二、力矩的功 32

三、刚体定轴转动的动能定理 32

第四节 角动量 角动量定理 角动量守恒定律 33

一、角动量 冲量矩 33

二、角动量定理 角动量守恒定律 34

本章小结 35

习题 36

第四章 流体力学基础 40

第一节 流体静力学 40

一、静止流体内的压强 40

二、液体的表面现象 41

第二节 理想流体的流动 48

一、理想流体的稳定流动 48

二、连续性原理 49

三、伯努利方程及其应用 50

第三节 黏滞流体的运动 53

一、黏滞流体的基本规律 53

二、泊肃叶公式 54

三、斯托克斯公式 56

本章小结 57

习题 58

第二篇 热学 60

第五章 气体动理论 60

第一节 理想气体的状态方程 60

一、宏观状态参量 60

二、平衡态 61

三、理想气体状态方程 61

第二节 理想气体的压强和温度 62

一、理想气体的微观模型与统计假设 62

二、理想气体的压强 63

三、理想气体的温度 65

第三节 能量按自由度均分原理 理想气体的内能 65

一、自由度 65

二、能量按自由度均分原理 66

三、理想气体的内能 67

第四节 气体分子的速率分布规律 68

一、麦克斯韦速率分布规律 68

二、气体分子速率的三种统计值 69

三、麦克斯韦速率分布规律的实验验证 70

第五节 玻尔兹曼分布律 71

一、重力场中分子数按高度的分布 71

二、玻尔兹曼分布律 72

第六节 气体内的输运过程 73

一、气体的黏滞现象 73

二、气体分子的扩散 73

三、气体的热传导现象 73

本章小结 73

习题 74

第六章 热力学 76

第一节 热力学的基本概念 76

一、热力学系统 76

二、准静态过程 76

三、准静态过程的功 76

四、热量 77

五、内能 77

第二节 热力学第一定律及应用 77

一、热力学第一定律 77

二、热力学第一定律对理想气体准静态过程的应用 78

第三节 循环过程 热力学第二定律 82

一、循环过程 82

二、卡诺循环 83

三、热力学第二定律 84

第四节 熵 85

一、卡诺定理 85

二、克劳修斯不等式 熵 85

三、熵的微观本质 86

四、熵变的计算 86

本章小结 87

习题 87

第三篇 电磁学 90

第七章 静电场 90

第一节 电荷与库仑定律 90

一、电荷 90

二、库仑定律 91

第二节 电场强度 91

一、静电场 91

二、电场强度 92

三、电场强度的计算 92

第三节 静电场的高斯定理 96

一、电通量 96

二、高斯定理 98

三、高斯定理的应用 99

第四节 电势 102

一、静电场力的功 102

二、静电场的环路定理 103

三、电势能与电势 103

四、电场强度与电势的微分关系 108

第五节 静电场对导体和介电体的作用 109

一、静电场对导体的作用 109

二、静电场对介电体的作用 110

三、电场的能量 111

本章小结 113

习题 114

第八章 恒定磁场 117

第一节 恒定电流 117

一、电流 117

二、电流密度 117

三、电动势 118

第二节 磁感应强度 118

一、磁场及磁感应强度 118

二、毕奥-萨伐尔定律 119

第三节 磁场的高斯定理与安培环路定理 122

一、磁场的高斯定理 122

二、安培环路定理 123

第四节 磁场中的运动电荷及电流与磁介质 126

一、洛伦兹力及其应用 126

二、安培力 128

三、载流线圈在磁场中所受的磁力矩 130

四、磁场中的磁介质 131

本章小结 132

习题 132

第九章 电磁感应 135

第一节 电磁感应定律 135

一、法拉第电磁感应定律 135

二、楞次定律 136

第二节 感应电动势 137

一、动生电动势 137

二、感生电动势与感生电场 138

第三节 自感和互感 磁场能量 140

一、自感 140

二、互感 140

三、磁场的能量 141

第四节 电磁场 142

一、位移电流假说 142

二、麦克斯韦方程组 143

本章小结 144

习题 145

第四篇 振动与波 147

第十章 机械振动与波动 147

第一节 简谐振动 147

一、简谐振动的描述 147

二、简谐振动的旋转矢量表示法 152

三、简谐振动的能量 153

第二节 简谐振动的合成和分解 154

一、简谐振动的合成 154

二、简谐振动的分解 158

第三节 阻尼振动 受迫振动 共振 159

一、阻尼振动 159

二、受迫振动 160

三、共振 160

第四节 机械波的产生和传播 161

一、机械波的产生条件 161

二、波动过程的描述 161

三、平面简谐波的波动方程 162

四、波动方程的物理意义 163

五、波的能量与能流 166

第五节 波的干涉和衍射 167

一、波的叠加原理 波的干涉 167

二、驻波和半波损失 169

三、惠更斯原理 波的衍射 172

第六节 多普勒效应 声波 173

一、多普勒效应 173

二、声波 174

本章小结 175

习题 177

第十一章 波动光学 182

第一节 光的本性和相干性 182

一、光源及其发光机理 182

二、光的电磁本性 182

三、光的相干性 183

四、获得相干光的方法 183

第二节 杨氏双缝干涉 184

一、杨氏双缝干涉实验 184

二、洛埃德镜实验 186

三、光程 186

第三节 薄膜干涉 188

一、匀厚薄膜干涉 188

二、劈尖干涉 190

三、牛顿环 192

四、迈克耳孙干涉仪 194

第四节 光的单缝衍射 195

一、光的衍射现象 195

二、惠更斯-菲涅耳原理 196

三、夫琅禾费单缝衍射 196

四、光学仪器的分辨率 199

第五节 光栅衍射 202

一、光栅方程 202

二、光栅光谱 204

三、单色仪 204

第六节 光的偏振 206

一、自然光与偏振光 206

二、起偏 检偏 206

三、马吕斯定律 偏振片的应用 207

四、布儒斯特定律 209

五、旋光现象 210

本章小结 211

习题 213

第五篇 近代物理基础 216

第十二章 狭义相对论 216

第一节 经典力学相对性原理 牛顿力学时空观 217

一、经典力学相对性原理 217

二、牛顿力学的时空观 217

第二节 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换 217

一、狭义相对论两条基本原理 217

二、洛伦兹变换 218

第三节 狭义相对论时空观 219

一、长度收缩 219

二、时间膨胀 220

三、同时的相对性 221

第四节 狭义相对论动力学的基本结论 221

一、质量与速度的关系 221

二、相对论动力学的基本方程 222

三、质量与能量的关系 222

四、动量与能量的关系 224

第五节 广义相对论简介 224

一、广义相对论的等效原理 224

二、广义相对论时空特性的应用 225

本章小结 227

习题 227

第十三章 量子物理基础 230

第一节 黑体辐射 普朗克能量子假设 230

一、热辐射 黑体辐射基本规律 230

二、普朗克量子假说 231

第二节 光的量子性 232

一、光电效应 232

二、爱因斯坦光子假说 233

三、光的波粒二象性 234

第三节 康普顿散射 234

第四节 实物粒子的波动性 235

一、德布罗意物质波 235

二、德布罗意波的统计解释 236

第五节 薛定谔方程 236

一、不确定关系 236

二、波函数 237

三、薛定谔方程 237

第六节 氢原子理论 238

一、氢原子光谱的实验规律 238

二、玻尔的氢原子理论 239

三、玻尔理论的成功和局限性 241

四、氢原子光谱规律的量子力学解释 242

第七节 原子的壳层结构 244

本章小结 245

习题 246

习题参考答案 248

附录 258

附录A希腊字母表 258

附录B我国法定计量单位和国际单位制（SI）单位 259

附录C一些基本物理常量 261

附录D常用数学公式 262

附录E矢量的运算 264

参考文献 266