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前言 1

绪论 1

目录 1

第1篇　时空与实物运动 7

第1章　时空、对称性及质点机械运动的描述 7

1.1　物质　运动　时间　空间 7

1.1.1　物质与运动 7

1.1.2　时间与空间 7

1.2　对称性 9

1.2.1　对称性的概念 9

1.2.2　时空对称性 10

1.3.1　质点的机械运动 11

1.2.3　对称性的分类 11

1.3　质点运动的描述 11

1.3.2　位移矢量 13

1.3.3　速度矢量 13

1.4　质点运动变化的描述 15

1.4.1　加速度矢量 15

1.4.2　加速度矢量在直角坐标系中的表述 16

1.4.3　加速度矢量在自然坐标系中的表述 17

1.4.4　圆周运动的角量描述 18

1.4.5　角量与线量的关系 20

本章提要 21

习题 22

第2章 守恒定律与时空对称性 25

2.1　动量守恒定律 25

2.1.1　质量 25

2.1.2　动量、动量守恒定律 26

2.1.3　实物相互作用的基本规律 27

2.1.4　动量守恒定律的应用 30

2.1.5　冲量、动量定理 34

2.2　角动量守恒定律 35

2.2.1　角动量 35

2.2.2　刚体转动惯量的计算 36

2.2.3　力矩 39

2.2.4　角动量定理 40

2.2.5　冲量矩定理 41

2.2.6　角动量定恒定律 42

2.3　能量守恒定律 43

2.3.1　能量守恒定律的描述 43

2.3.2　功 43

2.3.3　势能 46

2.3.4　动能定理、功能原理 47

2.3.5　刚体转动的动能定理 49

2.4　对称性与守恒定律 51

2.4.1　守恒定律 51

2.4.2　内特尔定理 51

2.4.3　时空对称性与三大守恒定律 52

本章提要 54

习题 55

第3章　相对论基础 61

3.1　伽利略相对性原理　经典力学的时空观 61

3.1.1　伽利略相对性原理 61

3.1.2　伽利略变换 62

3.1.3　经典力学的时空观 63

3.2　狭义相对论基本原理　洛仑兹变换 64

3.2.1　狭义相对论基本原理 64

3.2.2　洛仑兹坐标变换式 65

3.2.3　相对论速度变换公式 67

3.3　狭义相对论时空观 69

3.3.1 “同时”的相对性 70

3.3.2　时间膨胀（或动钟变慢） 70

3.3.3　长度收缩 71

3.4　狭义相对论动力学基础 73

3.4.1　相对论质量 73

3.4.2　质量和能量的关系 75

3.4.3　动量和能量的关系 76

3.5　广义相对论简介 78

3.5.1　非惯性系与惯性力 78

3.5.2　等效原理 78

3.6.1 正、反粒子 82

3.6　物质与反物质简介 82

3.6.2　物质与反物质 83

本章提要 84

习题 85

第2篇 电磁场 89

第4章　静电场 89

4.1　电相互作用 89

4.1.1　两种电荷、电相互作用规律 89

4.1.2　电荷守恒定律 90

4.1.3　电量的相对论不变性 90

4.1.5　库仑定律、静电力的叠加原理 91

4.1.4　电荷量子化 91

4.2　电场和电场强度 93

4.2.1 电场 93

4.2.2　电场强度 93

4.2.3　电场强度的叠加原理 94

4.2.4　电场强度的计算 95

4.3　高斯定理及其应用 98

4.3.1 电场线 98

4.3.2　电场强度通量 99

4.3.3　静电场的高斯定理 100

4.3.4　高斯定理的应用 102

4.4　静电场的环路定理　电势 104

4.4.1　静电场的环路定理 104

4.4.2　电势 106

4.4.3　电势的计算 107

4.5　等势面 电场强度与电势梯度的关系 109

4.5.1　等势面 109

4.5.2　电场强度与电势梯度的关系 110

4.6　电介质中的静电场　电位移矢量 112

4.6.1　电介质及其极化 112

4.6.2　电极化强度 113

4.6.3　电介质中的静电场 113

4.6.4　有电介质时的高斯定理 电位移 114

4.7.1　导体的静电平衡 115

4.7.2　电容 115

4.7　电容 电场的能量 115

4.7.3　电容器电容的计算 116

4.7.4　电场的能量 117

4.8　电流变液简介 119

4.8.1　电流变液效应 119

4.8.2　电流变液的理论模型 120

4.8.3　影响电流变强度的主要物理参数 122

本章提要 124

习题 125

第5章 电磁相互作用 130

5.1　基本磁现象 130

5.1.1　人类对磁现象的认识和应用 130

5.2.2　磁感应强度 131

5.2.1　磁场 131

5.1.2　电流磁效应 131

5.2　磁场和磁感应强度 131

5.2.3　带电粒子在磁场中的运动 132

5.2.4　霍耳效应 134

5.3　电流磁场 135

5.3.1　恒定电流 135

5.3.2　毕奥—萨伐尔定律 136

5.3.3　毕奥—萨伐尔定律的应用 137

5.4　磁场的高斯定理 141

5.4.1　磁感线 141

5.4.2　磁通量 141

5.4.3　磁场中的高斯定理 142

5.5　安培环路定理及其应用 143

5.5.1　安培环路定理 143

5.5.2　安培环路定理的应用 144

5.6　磁场对电流的作用 146

5.6.1　安培定律 146

5.6.2　磁场对载流线圈的作用 148

5.6.3　安培力的功 149

5.7　磁介质中的高斯定理和安培环路 150

定理 150

5.7.1　磁介质及其磁化机理 150

5.7.3　有磁介质时的安培环路定理 153

5.7.2　有磁介质时的高斯定理 153

5.7.4　铁磁质的磁化规律及磁化机制 154

5.8　生物电磁学简介 157

5.8.1　静电生物效应 157

5.8.2　生物磁场 158

5.8.3　磁生物效应 159

5.8.4　电磁生物效应 160

本章提要 160

习题 161

第6章　电磁感应与电磁场 167

6.1　电磁感应定律 167

6.1.1　电磁感应现象 167

6.1.2　法拉第电磁感应定律 168

6.2　动生电动势与感生电动势 170

6.2.1　电动势 170

6.2.2　动生电动势 170

6.2.3　感生电动势　有旋电场 171

6.2.4　感生电场的应用 173

6.3 自感和互感 175

6.3.1 自感 176

6.3.2　互感 177

6.4　磁场的能量 179

6.4.1 自感磁能 179

6.4.3　磁场的能量 180

6.4.2　互感磁能 180

6.5　麦克斯韦电磁场理论 182

6.5.1　两个基本假设和基本方程 182

6.5.2　麦克斯韦方程组 184

6.6　超导 187

6.6.1　超导体的基本性质之一：零电阻效应 187

6.6.2　超导体的基本性质之二：迈斯纳效应 189

6.6.3　两类超导体和磁通量子化 190

6.6.4　约瑟夫森效应 191

6.6.5　超导理论简介 192

6.6.6　高温超导 193

6.6.7　超导的应用 194

6.7　磁电子学简介 195

6.7.1　磁电阻效应 196

6.7.2　巨磁电阻效应 196

6.7.3　巨磁阻抗效应 197

本章提要 198

习题 200

习题参考答案 204

附录 209

附录A　矢量及其运算 209

附录B　常用物理常数表 213

参考文献 214