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第1章 运动和力 1

1.1 参考系和坐标系 1

1.1.1 参考系和坐标系 1

1.1.2 质点和刚体 2

1.1.3 空间和时间 2

1.2 质点运动的描述 3

1.2.1 位矢 3

1.2.2 位移 3

1.2.3 速度 4

1.2.4 加速度 5

1.3 直线运动和平面曲线运动 8

1.3.1 直线运动 8

1.3.2 圆周运动 9

1.3.3 抛体运动 12

1.3.4 自然坐标系在描述平面曲线运动中的应用 13

1.4 相对运动与伽利略变换 17

1.5 牛顿运动定律 19

1.5.1 牛顿第一定律 19

1.5.2 牛顿第二定律 20

1.5.3 牛顿第三定律 21

1.5.4 牛顿运动定律应用举例 21

提要 25

思考题 26

习题 27

第2章 力学守恒定律 30

2.1 功和功率 30

2.1.1 恒力沿直线做功 30

2.1.2 变力沿曲线做功 31

2.1.3 功率 32

2.2 动能和势能 34

2.2.1 质点的动能和动能定理 34

2.2.2 质点系的动能和动能定理 35

2.2.3 重力势能 36

2.2.4 弹性势能 37

2.2.5 引力势能 37

2.2.6 势能曲线 38

2.3 机械能守恒定律 41

2.3.1 质点系的机械能定理 41

2.3.2 质点系的机械能守恒定律 41

2.4 冲量 动量 动量守恒定律 43

2.4.1 力的冲量 43

2.4.2 质点的动量和动量定理 44

2.4.3 质点系的动量和动量定理 45

2.4.4 动量守恒定律 46

2.5 力矩 角动量 角动量守恒定律 49

2.5.1 力矩 49

2.5.2 角动量 50

2.5.3 角动量定理 51

2.5.4 角动量守恒定律 52

2.6 碰撞 53

2.6.1 完全弹性碰撞 54

2.6.2 完全非弹性碰撞 55

2.6.3 非完全弹性碰撞 55

提要 58

思考题 60

习题 60

第3章 刚体和流体力学基础 64

3.1 刚体定轴转动的运动学描述 64

3.1.1 刚体的运动形式 64

3.1.2 刚体定轴转动的运动学 65

3.2 刚体定轴转动的动力学描述 68

3.2.1 刚体的力矩 68

3.2.2 定轴转动的转动定律 69

3.2.3 转动惯量 70

3.2.4 转动定律的应用举例 74

3.3 刚体定轴转动的机械能守恒 76

3.3.1 力矩的功 76

3.3.2 力矩的功率 77

3.3.3 转动动能 78

3.3.4 定轴转动的动能定理 78

3.3.5 刚体的势能 79

3.3.6 刚体的机械能守恒定律 80

3.4 刚体定轴转动的角动量守恒 82

3.4.1 刚体的角动量 82

3.4.2 刚体的角动量定理 83

3.4.3 刚体的角动量守恒定律 84

3.5 流体力学简介 87

3.5.1 流体静力学 87

3.5.2 理想流体的连续性方程 90

3.5.3 伯努利方程及其应用 93

3.5.4 黏性流体的流动 98

提要 101

思考题 102

习题 103

第4章 静电场 107

4.1 电荷守恒定律 库仑定律 107

4.1.1 电荷守恒定律 107

4.1.2 库仑定律 108

4.2 电场强度 高斯定理 108

4.2.1 电场 108

4.2.2 电场强度 109

4.2.3 电场强度叠加原理 110

4.2.4 电场线 114

4.2.5 电场强度通量 115

4.2.6 静电场的高斯定理 116

4.2.7 高斯定理应用举例 117

4.3 静电场的环路定理 电势 121

4.3.1 静电场力做功的特点 121

4.3.2 静电场的环路定理 122

4.3.3 电势能 电势和电势差 122

4.3.4 电势的计算 124

4.3.5 等势面 126

4.3.6 电场强度和电势梯度的关系 127

4.4 静电场中的导体 128

4.4.1 导体的静电平衡条件 128

4.4.2 静电平衡时导体的性质 129

4.4.3 静电屏蔽 131

4.5 静电场中的电介质 132

4.5.1 电介质的极化 133

4.5.2 电极化强度矢量 134

4.5.3 电介质中的电场强度 135

4.5.4 有电介质时的高斯定理 电位移 135

4.6 电容器 静电场的能量 137

4.6.1 孤立导体的电容 137

4.6.2 电容器及其电容 137

4.6.3 电容的串联和并联 139

4.6.4 电容器的电能 140

4.6.5 静电场的能量 141

提要 142

思考题 144

习题 145

第5章 恒定磁场 148

5.1 恒定电流 148

5.1.1 电流 148

5.1.2 电流密度 149

5.1.3 欧姆定律及其微分形式 149

5.2 磁感应强度 毕奥-萨伐尔定律 151

5.2.1 磁场 磁感应强度 151

5.2.2 磁感应线 152

5.2.3 毕奥-萨伐尔定律 153

5.2.4 磁感应强度叠加原理 154

5.2.5 毕奥-萨伐尔定律的应用 154

5.3 恒定磁场的高斯定理和安培环路定理 158

5.3.1 磁通量 158

5.3.2 恒定磁场的高斯定理 159

5.3.3 安培环路定理 159

5.3.4 安培环路定理的应用 160

5.4 磁场对运动电荷和载流导体的作用 163

5.4.1 洛伦兹力 163

5.4.2 磁场对载流导线的作用力 安培定律 166

5.4.3 两无限长平行载流直导线间的相互作用力 电流单位“安培”的定义 167

5.4.4 磁场对载流线圈的作用 磁力矩 168

5.5 磁介质 169

5.5.1 磁介质 170

5.5.2 磁化电流 有磁介质存在时的安培环路定理 172

5.5.3 有磁介质存在时的高斯定理 175

5.5.4 铁磁质 175

提要 178

思考题 179

习题 181

第6章 电磁感应 186

6.1 电磁感应定律 186

6.1.1 电磁感应现象 186

6.1.2 法拉第电磁感应定律 187

6.1.3 楞次定律 188

6.1.4 考虑楞次定律后法拉第电磁感应定律的表达式 190

6.2 动生电动势和感生电动势 193

6.2.1 动生电动势 194

6.2.2 感生电动势和感生电场 197

6.2.3 电子感应加速器 199

6.2.4 涡流 201

6.3 自感和互感 磁场的能量 203

6.3.1 自感 203

6.3.2 互感 205

6.3.3 磁场的能量 206

6.4 电磁场 209

6.4.1 位移电流 210

6.4.2 麦克斯韦方程组 213

6.4.3 电磁场的物质性 215

提要 216

思考题 217

习题 218

习题参考答案 221