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第1篇 力学 3

第1章 刚体力学 3

1.1 刚体的基本运动 3

1.1.1 平动 3

1.1.2 定轴转动 角速度和角加速度 4

1.2 转动定律 5

1.2.1 力矩 5

1.2.2 转动定律 6

1.3 刚体的转动惯量 7

1.3.1 转动惯量 7

1.3.2 平行轴定理 9

1.3.3 垂直轴定理 10

1.4 刚体绕定轴转动的动能定理 14

1.4.1 力矩的功 14

1.4.2 刚体绕定轴转动的转动动能 动能定理 15

1.4.3 刚体的重力势能 15

1.5 角动量和角动量守恒定律 18

1.5.1 角动量和角动量定理 18

1.5.2 角动量守恒定律 19

习题 22

第2章 固体的弹性 24

2.1 弹性体的拉伸与压缩 24

2.1.1 直杆内的正应力 24

2.1.2 直杆的线应变 25

2.1.3 胡克定律 26

2.1.4 拉伸和压缩的形变势能 26

2.2 弹性体的剪切形变 28

2.2.1 剪切应力与应变 28

2.2.2 胡克定律 29

2.2.3 剪切形变的弹性势能 29

2.3 梁的弯曲 30

2.3.1 梁的纯弯曲 30

2.3.2 应变 应力分布 30

2.4 杆的扭转 31

2.4.1 切应变和切应力的分布 31

2.4.2 扭转角与力偶矩的关系 32

习题 33

第3章 流体力学 35

3.1 理想流体 35

3.2 静止流体内的压强 36

3.2.1 静止流体内一点的压强 36

3.2.2 静止流体内两点的压强差 38

3.3 帕斯卡原理和阿基米德原理 39

3.3.1 帕斯卡原理 39

3.3.2 阿基米德原理 40

3.4 流体运动学的基本概念 41

3.4.1 流迹 流线 流管 41

3.4.2 定常流动 42

3.4.3 不可压缩流体的连续性方程 43

3.5 伯努利方程及其应用 43

习题 47

第2篇 热学 51

第4章 热力学基础 51

4.1 热力学第一定律 51

4.1.1 热力学的基本概念 51

4.1.2 热力学第一定律 54

4.1.3 热力学第一定律的应用 56

4.2 循环过程 卡诺循环 66

4.2.1 循环过程及其效率 66

4.2.2 卡 诺循环及其效率 68

4.3 热力学第二定律 73

4.3.1 热力学第二定律的两种表述 73

4.3.2 可逆过程与不可逆过程 75

4.3.3 卡诺定理 76

4.4 熵 熵增加原理 78

4.4.1 熵 78

4.4.2 熵变的计算 80

4.4.3 熵增加原理 82

习题 82

第5章 固体和液体 85

5.1 晶体的宏观特性和微观结构 85

5.1.1 晶体的宏观特性 85

5.1.2 晶体的微观结构 87

5.2 晶体中粒子的结合力和结合能 90

5.2.1 晶体的结合力 90

5.2.2 晶体的结合能 93

5.3 晶体中粒子的热运动 93

5.4 液体的微观结构 95

5.4.1 液体的短程有序结构 95

5.4.2 液体分子的热运动 95

5.5 液体的表面性质 96

5.5.1 表面张力 96

5.5.2 球形液面内外的压强差 99

5.6 液体与固体接触处的表面现象 101

习题 103

第6章 相变 105

6.1 单元系一级相变的普遍特征 105

6.1.1 相变时体积变化 105

6.1.2 相变潜热 105

6.2 气液相变 107

6.2.1 蒸发与凝结 饱和蒸气压 107

6.2.2 沸腾 109

6.2.3 等温相变 112

6.2.4 气液二相图 113

6.3 克拉伯龙方程 114

6.3.1 克拉伯龙方程的推导 114

6.3.2 沸点与压强的关系 116

6.3.3 熔点与压强的关系 116

6.4 固液相变 117

6.4.1 熔解 117

6.4.2 结晶 118

6.5 固气相变 三相图 119

6.5.1 固气相变 119

6.5.2 三相图 120

习题 121

第3篇 电磁学 125

第7章 导体和静电场 125

7.1 静电场中的导体 125

7.1.1 导体的静电平衡条件 125

7.1.2 静电平衡时的导体 126

7.1.3 空腔导体 128

7.2 静电的应用 130

7.2.1 静电屏蔽 131

7.2.2 范德格拉夫静电起电机 132

7.2.3 静电复印 132

7.3 静电场中的电介质 133

7.3.1 电介质的极化 133

7.3.2 电位移 有电介质时的高斯定理 135

7.4 电容 电容器 138

7.4.1 孤立导体的电容 138

7.4.2 电容器 139

7.4.3 电容的计算 139

7.4.4 电容器的并联和串联 142

7.4.5 常用的电容器 144

7.5 静电场能量 147

7.5.1 电容器的储能公式 147

7.5.2 静电场的能量 148

7.6 常用的电子元器件 150

7.6.1 电阻 151

7.6.2 电感 153

7.6.3 二极管 153

习题 155

第8章 磁介质中的磁场 159

8.1 磁介质 磁介质的磁化 159

8.2 磁场强度 磁介质中的安培环路定理 161

8.3 磁畴 铁磁质的磁化 163

习题 164

第9章 电磁感应 166

9.1 电磁感应定律 166

9.1.1 电磁感应现象 感应电动势 166

9.1.2 法拉第电磁感应定律 楞次定律 166

9.2 感应电动势的产生原因 170

9.2.1 动生电动势与洛伦兹力 170

9.2.2 感生电动势和感生电场 173

9.2.3 电子感应加速器 涡电流及其原因 176

9.3 自感和互感 178

9.3.1 自感现象 自感电动势 179

9.3.2 互感现象 互感电动势 182

9.4 RL电路和RC电路 186

9.4.1 RL电路 时间常量 186

9.4.2 RC电路 188

9.5 磁场的能量 191

9.5.1 自感磁能 191

9.5.2 磁场的能量 191

习题 193

第10章 电磁场和电磁波 198

10.1 位移电流 全电流安培环路定理 198

10.1.1 位移电流 位移电流密度 198

10.1.2 全电流 全电流安培环路定理 200

10.2 麦克斯韦方程组 202

10.3 电磁波 203

10.3.1 电磁波的产生与传播 203

10.3.2 电磁波的传播特性 204

10.3.3 电磁波的能量密度和能流密度 205

10.3.4 电磁波谱 206

习题 207

第4篇 光学 211

第11章 光学 211

11.1 常见光学（仪器）系统 211

11.1.1 投影仪器 211

11.1.2 照相机 212

11.1.3 眼睛 213

11.1.4 放大镜和目镜 215

11.1.5 显微镜 217

11.1.6 望远镜 218

11.2 光干涉在工程技术中的应用 219

11.2.1 增透和增反 219

11.2.2 光干涉微位移测量 223

11.2.3 光学元件表面平整度检测 225

11.2.4 迈克耳孙干涉仪 227

11.3 光衍射的应用 229

11.3.1 光栅及其应用 229

11.3.2 X射线衍射及其应用 235

习题 237

第12章 光的偏振 239

12.1 光的偏振现象 239

12.1.1 自然光和偏振光 239

12.1.2 偏振片的起偏和检偏 241

12.1.3 马吕斯定律 242

12.1.4 反射光与折射光的偏振 244

12.1.5 圆偏振光和椭圆偏振光 246

12.2 光的偏振在工程技术中的应用 251

12.2.1 偏振光的干涉——偏振光显微镜 251

12.2.2 人为双折射——光弹性方法 255

习题 259

第5篇 近代物理基础 263

第13章 狭义相对论 263

13.1 经典力学时空观 263

13.1.1 经典力学的相对性原理 263

13.1.2 伽利略变换 264

13.1.3 经典力学时空观 265

13.2 狭义相对论基本假设 洛伦兹变换 265

13.2.1 迈克耳孙-莫雷实验 265

13.2.2 爱因斯坦假设 266

13.2.3 洛伦兹变换 267

13.3 相对论时空观 269

13.3.1 同时的相对性 269

13.3.2 时间膨胀 269

13.3.3 长度收缩 271

13.4 狭义相对论动力学基础 273

13.4.1 质量与速度的关系 273

13.4.2 狭义相对论力学的基本方程 274

13.4.3 质量与能量的关系 274

13.4.4 动量与能量之间的关系 276

习题 277

第14章 量子物理简介 278

14.1 黑体辐射和普朗克能量子假设 278

14.1.1 黑体 黑体辐射 278

14.1.2 经典物理的困难 280

14.1.3 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式 281

14.2 光电效应与爱因斯坦的光量子理论 282

14.2.1 光电效应 282

14.2.2 爱因斯坦光量子理论 284

14.2.3 光的波粒二象性 285

14.2.4 光量子理论的应用——康普顿效应 286

14.3 氢原子光谱和玻尔理论 287

14.3.1 氢原子光谱的实验规律 287

14.3.2 原子结构的核式模型 288

14.3.3 玻尔理论的基本假设 289

14.3.4 氢原子的能级和光谱 290

14.3.5 玻尔理论的局限性 293

14.4 德布罗意波及其统计解释 293

14.4.1 德布罗意假设 293

14.4.2 德布罗意物质波的实验验证 294

14.5 波函数 薛定谔方程 296

14.5.1 波函数及其统计意义 296

14.5.2 薛定谔方程 298

14.6 一维定态薛定谔方程的应用 299

14.6.1 一维势阱 299

14.6.2 势垒和隧道效应 302

习题 303

习题参考答案 304

参考文献 312