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第1章 质点运动学 1

1.1 参考系、坐标系和质点 1

1.1.1 参考系和坐标系 1

1.1.2 质点模型 2

1.2 位置矢量和质点的运动学方程 3

1.2.1 位置矢量 3

1.2.2 质点的运动学方程 4

1.3 质点的位移、速度和加速度 5

1.3.1 位移与路程 5

1.3.2 速度和速率 6

1.3.3 加速度 8

1.3.4 质点运动学中的两类题型 10

1.4 圆周运动 12

1.4.1 圆周运动的速度 12

1.4.2 圆周运动的加速度 12

1.4.3 圆周运动的角量描述 16

1.5 相对运动 19

思考题 23

练习题 23

第2章 质点动力学 26

2.1 牛顿运动定律 26

2.1.1 牛顿第一定律 26

2.1.2 牛顿第二定律 27

2.1.3 牛顿第三定律 28

2.1.4 牛顿运动定律的应用 28

2.2 非惯性系与惯性力 31

2.3 动量定理与动量守恒定律 32

2.3.1 冲量与动量 32

2.3.2 动量定理 33

2.3.3 动量守恒定律 37

2.4 能量守恒 40

2.4.1 功和功率 40

2.4.2 动能定理 42

2.4.3 保守力的功 45

2.4.4 势能 47

2.4.5 机械能守恒定律 49

思考题 53

练习题 53

第3章 刚体的定轴转动 59

3.1 刚体的运动 59

3.1.1 刚体 59

3.1.2 刚体的平动和转动 59

3.1.3 刚体定轴转动的描述 60

3.1.4 角速度矢量 61

3.2 刚体定轴转动的转动定律与转动惯量 62

3.2.1 力矩 62

3.2.2 转动定律 63

3.2.3 转动惯量 65

3.2.4 转动惯量的计算 65

3.3 角动量和角动量守恒定律 70

3.3.1 力矩的冲量矩 70

3.3.2 角动量 71

3.3.3 角动量定理 71

3.3.4 角动量守恒定律 72

3.4 转动动能定理 74

3.4.1 力矩的功和功率 74

3.4.2 转动动能 75

3.4.3 转动动能定理 76

3.4.4 刚体的重力势能 76

思考题 80

练习题 81

第4章 狭义相对论力学基础 86

4.1 经典力学的相对性原理和伽利略变换 86

4.1.1 经典力学的相对性原理 86

4.1.2 伽利略变换 87

4.1.3 经典力学的时空观 89

4.2 狭义相对论基本原理和洛伦兹坐标变换 90

4.2.1 狭义相对论基本原理 90

4.2.2 洛伦兹坐标变换 91

4.3 狭义相对论的时空观 95

4.3.1 同时的相对性 95

4.3.2 时间间隔的相对性 96

4.3.3 空间间隔的相对性 98

4.4 狭义相对论质点动力学 100

4.4.1 动量、质量与速度的关系 100

4.4.2 质量和能量的关系 102

4.4.3 动量和能量的关系 104

4.5 广义相对论简介 105

思考题 109

练习题 109

第5章 真空中的静电场 112

5.1 电荷和库仑定律 112

5.1.1 电荷 112

5.1.2 库仑定律 114

5.2 电场强度和场强叠加原理 115

5.2.1 电场 115

5.2.2 电场强度 116

5.2.3 点电荷电场的电场强度 117

5.2.4 场强叠加原理 118

5.3 电通量和静电场中的高斯定理 122

5.3.1 电场线 122

5.3.2 电通量 124

5.3.3 高斯定理 126

5.4 静电场的环路定理和电势 131

5.4.1 静电场的环路定理 131

5.4.2 电势能与电势 133

5.5 电势与电场强度的微分关系 140

5.5.1 等势面 140

5.5.2 电势与电场强度的微分关系 141

思考题 145

练习题 145

第6章 静电场中的导体和电介质 150

6.1 静电场中的导体 150

6.1.1 导体的静电平衡 150

6.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布 151

6.1.3 静电屏蔽 154

6.1.4 有导体存在时静电场的分析与计算 155

6.2 电容和电容器 157

6.2.1 孤立导体的电容 157

6.2.2 电容器 158

6.3 静电场中的电介质 163

6.3.1 电介质的极化 163

6.3.2 电极化强度及其与极化电荷的关系 166

6.3.3 有介质时的高斯定理和电位移矢量 167

6.4 静电场的能量 169

6.4.1 电容器的电能 169

6.4.2 静电场的能量 170

思考题 174

练习题 174

第7章 稳恒磁场 179

7.1 恒定电流和电动势 179

7.1.1 电流和电流密度 179

7.1.2 电源及其电动势 181

7.2 磁场和磁感应强度 182

7.3 毕奥萨伐尔定律 184

7.4 磁场中的高斯定理 189

7.5 安培环路定理 191

7.6 磁场对载流导线的作用 195

7.6.1 载流导线在磁场中所受的磁力 195

7.6.2 载流线圈在磁场中所受的磁力矩 198

7.6.3 磁场力的功 200

7.7 磁场对运动电荷的作用 202

7.7.1 洛伦兹力 202

7.7.2 带电粒子在均匀磁场中的运动 203

7.7.3 带电粒子在非均匀磁场中的运动 204

7.7.4 带电粒子在电场和磁场中的运动 205

7.7.5 霍尔效应 206

7.8 磁场中的磁介质 207

7.8.1 磁介质及其磁化 207

7.8.2 磁化强度 209

7.8.3 有磁介质时的安培环路定理和磁场强度 210

7.8.4 铁磁质 211

思考题 214

练习题 215

第8章 变化的电磁场 218

8.1 电磁感应 218

8.1.1 电磁感应现象 218

8.1.2 楞次定律 219

8.1.3 法拉第电磁感应定律 220

8.2 动生电动势和感生电动势 222

8.2.1 动生电动势 222

8.2.2 感生电动势 225

8.3 自感和互感 227

8.3.1 自感 227

8.3.2 互感 229

8.4 磁场的能量 231

8.4.1 通电螺线管中的磁能 231

8.4.2 磁场的能量 231

8.5 位移电流和麦克斯韦电磁场方程组 233

8.5.1 位移电流和全电流安培环路定理 233

8.5.2 电磁场和麦克斯韦电磁场方程组 237

思考题 242

练习题 242

附录A 矢量 247

习题答案 257

参考文献 266