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绪论 1

1 物理学的意义 1

2 物质和相互作用 2

一 物质的微观结构和夸克的发现 2

二 宇宙学的标准模型 5

三 基本的相互作用 7

四 粒子物理的标准模型 9

3 物理量的测量和单位制 11

4 物理世界的层次和数量级 13

第一部分 力学和相对论 17

第一章 质点运动学 17

1-1 质点运动的描述 17

一 质点 参考系和坐标系 17

二 质点运动的矢量描述 18

三 直角坐标系 抛体运动 20

四 平面极坐标系 横向速度和径向速度 22

五 自然坐标系 切向加速度和法向加速度 24

1-2 相对运动 28

习题 30

第二章 动量守恒和质点动力学 33

2-1 惯性定律和惯性系 33

2-2 质量 动量和动量守恒定律 34

一 两质点间的相互作用 34

二 惯性质量 35

三 动量 动量守恒定律 36

2-3 力 冲量和动量定理 38

一 力的定义 38

二 力的叠加原理 质点系动量守恒的条件 39

三 牛顿运动定律 41

四 冲量和动量定理 41

一 牛顿运动定律的表述 45

2-4 牛顿运动定律及其应用 45

二 牛顿运动定律的应用 46

三 自然界中常见的力 48

2-5 伽利略相对性原理和非惯性系 55

一 伽利略相对性原理 55

二 伽利略变换 56

三 非惯性系 58

四 平动加速参考系中的惯性力 59

五 惯性离心力 60

六 科里奥利力 60

习题 66

第三章 机械能守恒 71

3-1 机械能守恒定律 71

3-2 功和功率 73

一 功和能 73

二 功率 75

3-3 势能 76

一 保守力保守系的机械能守恒 76

二 势能曲线 79

3-4 质心参考系 87

一 动量中心系和质心 87

二 质心运动定理 88

三 克尼希定理 资用能 89

3-5 两体碰撞 92

习题 97

第四章 角动量守恒 103

4-1 角动量和角动量守恒定律 103

4-2 力矩和角动量定理 105

一 力矩和质点的角动量定理 105

二 质点系的角动量定理 105

三 质心系的角动量定理 108

4-3 质点在有心力场中的运动 112

一 对称性 119

4-4 对称性与守恒定律 119

二 对称性与守恒定律 121

习题 126

第五章 连续体力学 130

5-1 刚体运动学 131

一 刚体的平移和定轴转动 131

二 刚体的平面平行运动 132

5-2 刚体动力学 134

一 定轴转动刚体的角动量和转动惯量 134

二 刚体定轴转动的角动量定理和转动定理 137

三 刚体定轴转动的动能定理 137

四 刚体的进动和陀螺仪 138

5-3 固体的弹性 146

一 弹性体中的应力和应变 146

二 弹性体的拉伸和压缩 147

三 弹性体的剪切形变 149

5-4 流体力学 151

一 流体的连续性方程 151

二 理想流体的定常流动 154

三 粘性流体的流动 157

习题 162

第六章 振动和波 167

6-1 简谐振动 167

一 描述简谐振动的特征量 167

二 简谐振动的合成 169

三 振动的分解 傅里叶变换 174

6-2 弹性系统的振动 178

一 谐振子的自由振动 178

二 谐振子的阻尼振动 181

三 谐振子的受迫振动和共振 183

6-3 耦合振子 187

一 简正模 187

二 简正模的叠加 190

6-4 机械波的产生和传播 191

一 波动图像 191

二 波动方程 194

三 波的能量 196

四 声波 197

6-5 驻波 199

一 驻波的形成和特点 199

二 两瑞固定的弦中的驻波 多自由度系统的简正模 201

三 半波损失 202

6-6 多普勒效应 204

6-7 波包和非线性波 208

一 波包和群速 208

二 非线性效应对波动的影响 210

三 孤波和孤子 211

习题 212

一 相对论的意义 217

7-1 狭义相对论的基本假设 217

第七章 相对论 217

二 狭义相对论的基本假设 219

三 迈克耳孙-莫雷实验 220

7-2 相对论运动学 222

一 相对论变换和时空观 222

二 闵科夫斯基空间 洛伦兹变换下的不变量 225

三 狭义相对论的时空观 228

7-3 相对论动力学 236

一 动量和质量 236

二 力 功和动能 239

三 能量 质能关系 240

四 能量和动量的关系 244

五 动量、能量和力的相对论变换 245

7-4 广义相对论 254

一 等效原理 255

二 爱因斯坦的引力场方程 260

三 广义相对论的检验 262

习题 266

第二部分 电磁学 270

第八章 电相互作用和真空中的静电场 270

8-1 电相互作用 270

一 电荷 电荷守恒定律 270

二 库仑定律 静电力的叠加原理 273

三 电场和电场强度 274

四 场强的叠加原理 275

8-2 静电场的高斯定理 281

一 电场线 281

二 电场通量 281

三 静电场的高斯定理 283

四 静电场的高斯定理的微分形式 285

一 静电场的环路定理 289

8-3 静电场的环路定理和电势 289

二 电势差与电势 292

三 电势叠加原理 294

四 等势面 电势的梯度 295

习题 301

第九章 静电场中的导体和电介质 305

9-1 静电场中的导体 305

一 导体的静电平衡条件 305

二 导体壳和静电屏蔽 308

三 电容和电容器 310

9-2 静电场中的电介质 313

一 电介质的极化 313

二 极化强度和极化电荷 315

三 各向同性线性电介质的极化规律 317

四 电位移 有电介质时的高斯定理 318

五 电介质的击穿和压电效应 320

一 带电体系的静电能 324

9-3 静电场的能量 324

二 电场的能量和能量密度 328

习题 332

第十章 电磁相互作用 336

10-1 磁相互作用 336

一 磁性现象 336

二 磁场和磁感应强度 337

三 洛伦兹力 338

四 带电粒子在磁场中的运动 338

五 霍耳效应 340

10-2 运动电荷的电磁场 345

一 运动电荷的电场和磁场(非相对论的) 345

二 电磁场的相对论变换 347

三 运动电荷的电磁场(相对论的) 349

四 两个运动电荷之间的相互作用 352

一 恒定电流 356

10-3 磁场和电流 356

二 毕奥-萨伐尔定律 364

三 安培定律 365

习题 375

第十一章 恒定磁场和磁介质 382

11-1 磁场的高斯定理和安培环路定理 382

一 磁场的高斯定理和矢势 382

二 安培环路定理 385

一 介质的磁化 390

11-2 有磁介质时的高斯定理和安培环路定理 390

二 有磁介质时的高斯定理 395

三 有磁介质时的安培环路定理 395

11-3 介质的磁化规律 399

一 顺磁质和抗磁质 399

二 铁磁质 400

习题 407

12-1 电磁感应定律 409

一 电磁感应现象的发现 409

第十二章 电磁感应 409

二 法拉第电磁感应定律 410

三 楞次定律 412

12-2 动生电动势和感生电动势 414

一 动生电动势 414

二 感生电动势 417

三 电磁感应定律的普遍形式 417

四 电磁感应与相对性原理 419

12-3 互感和自感 424

一 互感 424

二 自感 426

12-4 磁场的能量 430

一 自感磁能 430

二 互感磁能 431

三 磁场的能量 432

一 LR电路的暂态过程 435

12-5 暂态过程 435

二 RC电路的暂态过程 436

三 LCR电路的暂态过程 438

12-6 超导电性和超导磁体 439

一 零电阻现象 439

二 迈斯纳效应和磁通量子化 441

三 超导磁体的特点 445

四 工作在持续电流状态的超导磁体 446

习题 449

第十三章 电路 453

13-1 直流电路 453

一 电路中任意两点之间的电势差 453

二 基尔霍夫方程组 455

13-2 交流电及其简单电路 460

一 交流电概述 460

二 交流电路中的基本元件 462

三 简单交流电路的矢量图解法 465

13-3 交流电路的复数解法 470

一 交流电的复数表示法 470

二 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式 472

13-4 交流电的功率 474

一 瞬时功率和平均功率 474

二 功率因数 475

13-5 共振电路 477

— 串联共振电路 477

二 共振电路的品质因数 479

三 并联共振电路 481

习题 483

第十四章 电磁场和电磁波 488

14-1 位移电流 488

一 电磁场的基本规律 488

二 位移电流 489

三 安培环路定理的普遍形式 491

一 麦克斯韦方程组 493

14-2 麦克斯韦方程组和边界条件 493

二 电磁场的边界条件 495

14-3 电磁波 498

一 自由空间中的电磁波和平面电磁波 498

二 电磁波的辐射 504

三 电磁波谱 510

14-4 电磁场的能量和动量 511

一 电磁场的能量密度和能流密度 511

二 电磁场的动量 513

三 电磁场是物质的一种形态 515

习题 516

附录 519

附表1 基本物理常量1986年的推荐值 519

附表2 保留单位和标准值 520

附表3 太阳系的基本数据(Ⅰ) 520

附表4 太阳系的基本数据(Ⅱ) 521