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第1篇 力学 1

第1章 质点运动学 2

1.1运动 时空 测量 2

1.1.1物质与运动 2

1.1.2测量的标准 2

1.1.3国际单位制与量纲 3

1.1.4时间与空间 3

1.1.5参考系和坐标系 4

1.2质点运动的描述 4

1.2.1质点 4

1.2.2位置矢量与运动方程 5

1.2.3位移与路程 5

1.2.4速度矢量 6

1.3质点运动变化的描述 7

1.3.1加速度矢量 7

1.3.2自然坐标系中的速度和加速度 10

1.3.3圆周运动的角量描述 12

1.4相对运动 15

阅读材料（1）天体运动 宇宙膨胀 19

思考题1 20

习题1 21

第2章 质点动力学 24

2.1动量 动量守恒定律 24

2.1.1动量 质量 24

2.1.2动量的时间变化率力 25

2.1.3动量定理 动量守恒定律 36

2.1.4质心 质心运动定理 41

2.2角动量 角动量守恒定律 44

2.2.1质点的角动量 44

2.2.2质点角动量的时间变化率力矩 45

2.2.3质点的角动量定理 角动量守恒定律 46

2.3能量 能量守恒定律 48

2.3.1动能 功 动能定理 48

2.3.2保守力 势能 功能原理 52

2.3.3机械能守恒定律与能量守恒定律 55

阅读材料（2）反物质与反物质能 59

思考题2 61

习题2 62

第3章 刚体力学基础 67

3.1刚体运动的基本形式 67

3.1.1平动和转动 67

3.1.2描述刚体转动的物理量 68

3.2定轴转动刚体的角动量 转动惯量 69

3.2.1刚体对定轴的角动量 69

3.2.2转动惯量 69

3.3刚体定轴转动定律 73

3.3.1刚体角动量的时间变化率 对转轴的力矩 73

3.3.2刚体定轴转动定律 74

3.4刚体的角动量定理和角动量守恒定律 76

3.4.1刚体的角动量定理 76

3.4.2刚体的角动量守恒定律 77

3.4.3进动 79

3.5刚体定轴转动的动能定理和机械能守恒定律 81

3.5.1刚体转动动能和势能 81

3.5.2力矩的功 82

3.5.3刚体定轴转动的动能定理 82

3.5.4刚体定轴转动的机械能守恒定律 83

3.6刚体的平面平行运动 86

3.6.1刚体平面平行运动的描述 86

3.6.2刚体平面平行运动的动力学规律 87

3.6.3纯滚动 87

阅读材料（3）对称性与守恒定律 90

思考题3 92

习题3 93

第4章 流体力学简介 98

4.1流体运动的描述 98

4.1.1速度场和定常流动 98

4.1.2流线和流管 98

4.2连续性方程和伯努利方程 99

4.2.1理想流体 99

4.2.2流体连续性方程 99

4.2.3理想流体的伯努利方程 100

4.3黏滞流体的运动 102

4.3.1流体的黏滞定律 103

4.3.2实际流体定常流动的伯努利方程 103

4.3.3湍流 104

4.3.4斯托克斯定律 104

4.3.5泊肃叶定律 104

阅读材料（4）从F1赛车设计看空气动力学 105

思考题4 107

习题4 108

第5章 狭义相对论 109

5.1狭义相对论基本原理 109

5.1.1伽利略相对性原理 109

5.1.2狭义相对论基本原理 112

5.1.3洛伦兹变换 113

5.2狭义相对论时空观 117

5.2.1“同时”的相对性 118

5.2.2时间的相对性 118

5.2.3长度的相对性 119

5.2.4时空间隔的不变性 闵可夫斯基四维世界 121

5.3相对论动力学基础 122

5.3.1相对论的质速关系 122

5.3.2相对论动力学的基本方程 124

5.3.3相对论动能 125

5.3.4静能、总能和质能关系 126

5.3.5能量和动量的关系 126

阅读材料（5）相对论的意义 128

思考题5 129

习题5 130

第2篇 电磁学 133

第6章 电荷与电场 134

6.1库仑定律与电场强度 134

6.1.1电荷及其性质 134

6.1.2库仑定律 135

6.1.3电场与电场强度 136

6.1.4 场强叠加原理 138

6.2电通量与高斯定理 142

6.2.1电场线 142

6.2.2电通量 143

6.2.3真空中高斯定理 145

6.2.4高斯定理的应用 147

6.2.5静电场高斯定理的微分形式 150

6.3静电场的环路定理与电势 151

6.3.1静电场的环路定理 151

6.3.2电势 152

6.3.3电势差 154

6.3.4电势的计算 154

6.3.5等势面 电势梯度 157

6.4静电场中导体 160

6.4.1导体的静电平衡性质 161

6.4.2空腔导体和静电屏蔽 163

6.4.3电容和电容器 165

6.5静电场中的电介质 电介质中的高斯定理 171

6.5.1电介质的微观结构和极化过程 171

6.5.2电极化强度矢量 173

6.5.3电介质中的场强 175

6.5.4电介质中的高斯定理 电位移D 176

6.5.5有电介质时静电场的计算 178

6.6电场的能量 181

6.6.1点电荷系统的电能 181

6.6.2电容器的能量 183

6.6.3电场能量 电场能量密度 184

6.6.4电场能量的计算 184

阅读材料（6）静电现象和应用 186

思考题6 190

习题6 193

第7章 电流与磁场 199

7.1恒定电流和恒定电场 电动势 199

7.1.1电流形成的条件 199

7.1.2恒定电流和恒定电场 200

7.1.3电流和电流密度 200

7.1.4欧姆定律的微分形式、焦耳-楞次定律的微分形式 202

7.1.5电源及电源电动势 204

7.2恒定磁场和磁感应强度 206

7.2.1磁性起源于电荷的运动 206

7.2.2磁场 磁感应强度B 208

7.3毕奥-萨伐尔定律 209

7.3.1毕奥-萨伐尔定律 209

7.3.2毕奥-萨伐尔定律应用举例 210

7.3.3匀速运动电荷的磁场 218

7.4磁场中的高斯定理 219

7.4.1磁感应线 219

7.4.2磁通量 220

7.4.3恒定磁场中的高斯定理 220

7.5真空中恒定磁场的安培环路定理 222

7.5.1恒定磁场的安培环路定理 222

7.5.2安培环路定理的应用 224

7.6磁场对运动电荷和载流导线的作用 228

7.6.1洛伦兹力 228

7.6.2带电粒子在磁场中的运动 229

7.6.3应用电场和磁场控制带电粒子运动的实例 230

7.6.4安培力 233

7.7磁力的功 238

7.7.1磁力对运动载流导线的功 239

7.7.2磁力矩对转动载流线圈的功 239

7.8磁介质中的恒定磁场 240

7.8.1磁介质及其磁化 241

7.8.2磁介质中的高斯定理和安培环路定理 246

7.8.3铁磁质 249

阅读材料（7）超导电性 253

思考题7 258

习题7 260

第8章 电磁场与麦克斯韦电磁场方程组 266

8.1电磁感应的基本定律 266

8.2动生电动势 271

8.2.1动生电动势的产生原因 271

8.2.2动生电动势的计算 273

8.3感生电动势 感生电场 274

8.3.1感生电动势 274

8.3.2感生电场 275

8.3.3感生电动势的计算 276

8.3.4电子感应加速器 279

8.3.5涡电流 281

8.4自感和互感 283

8.4.1自感 283

8.4.2互感 285

8.5磁场的能量 289

8.6 RL和RC电路中的暂态过程 291

8.6.1 RL电路 291

8.6.2 RC电路 293

8.7位移电流和全电流定律 295

8.7.1位移电流 295

8.7.2全电流定律 296

8.8麦克斯韦电磁场方程组 299

阅读材料（8）磁悬浮列车 302

思考题8 302

习题8 306

习题参考答案 307

习题1 312

习题2 312

习题3 313

习题4 314

习题5 315

习题6 316

习题7 318

习题8 319

附录 321

附录1希腊字母表 321

附录2常用物理量单位 322

附录3基本物理常量 330

附录4书中物理量的符号及单位 331

附录5名词索引 333

参考文献 339