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第1章 质点运动学 1

1.1 质点运动的描述 1

1.1.1 质点 参考系 1

1.1.2 位置矢量 运动方程 2

1.1.3 速度 4

1.1.4 加速度 5

1.2 曲线运动的描述 8

1.2.1 自然坐标系中的速度与加速度 8

1.2.2 圆周运动及其角量描述 10

1.3 相对运动 13

思考题 15

习题 17

第2章 质点动力学 20

2.1 牛顿定律及其应用 20

2.1.1 牛顿定律 20

2.1.2 牛顿定律的应用 22

2.1.3 非惯性系 惯性力 25

2.2 动量定理 动量守恒定律 27

2.2.1 动量 动量定理 27

2.2.2 动量守恒定律 32

2.2.3 火箭飞行原理 34

2.2.4 质心 质心运动定理 36

2.3 机械能 机械能守恒定律 39

2.3.1 功和功率 39

2.3.2 动能 动能定理 41

2.3.3 势能 44

2.3.4 功能原理 机械能守恒定律 47

2.4 碰撞 48

2.5 质点的角动量定理和角动量守恒定律 51

2.5.1 质点的角动量 51

2.5.2 角动量定理 52

2.5.3 角动量守恒定律 54

2.6 对称性与守恒定律 56

2.6.1 对称性和对称操作 56

2.6.2 守恒定律与对称性 58

思考题 60

习题 62

第3章 刚体和流体的运动 66

3.1 刚体及其运动规律 66

3.1.1 刚体的平动和转动 67

3.1.2 定轴转动刚体的运动学描述 67

3.2 转动定律 69

3.2.1 力矩 69

3.2.2 转动定律 71

3.2.3 转动惯量 平行轴定理 72

3.3 刚体定轴转动的角动量和角动量守恒定律 76

3.3.1 刚体定轴转动的角动量 76

3.3.2 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律 77

3.4 刚体绕定轴转动的动能定理 80

3.4.1 力矩的功 80

3.4.2 刚体绕定轴转动动能和动能定理 81

3.5 进动 84

3.6 流体的运动 87

3.6.1 理想流体的连续性方程 87

3.6.2 理想流体定常流动的伯努利方程 89

思考题 93

习题 94

第4章 相对论基础 100

4.1 伽利略变换 经典力学的相对性原理 101

4.1.1 经典力学的绝对时空观 101

4.1.2 伽利略变换 经典力学的相对性原理 101

4.2 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换 103

4.2.1 迈克耳孙-莫雷实验 103

4.2.2 狭义相对论基本原理 104

4.2.3 洛伦兹变换 104

4.2.4 相对论速度变换 107

4.3 狭义相对论的时空观 109

4.3.1 同时的相对性 109

4.3.2 时间的延缓 110

4.3.3 长度的收缩 112

4.4 狭义相对论动力学 113

4.4.1 相对论质量和动量 113

4.4.2 相对论动力学的基本方程 115

4.4.3 相对论能量 116

4.4.4 相对论动量和能量的关系 118

4.5 广义相对论简介 119

4.5.1 等效原理 广义相对性原理 120

4.5.2 广义相对论的时空特性 121

4.5.3 广义相对论的实验验证 123

思考题 126

习题 127

第5章 真空中的静电场 130

5.1 电荷 库仑定律 131

5.1.1 电荷 131

5.1.2 库仑定律 132

5.2 电场 电场强度 134

5.2.1 电场 134

5.2.2 电场强度 135

5.2.3 电场强度的计算 136

5.3 真空中静电场的高斯定理 142

5.3.1 电场强度通量 142

5.3.2 高斯定理 145

5.3.3 高斯定理的应用 147

5.4 静电场的环路定理 电势 153

5.4.1 静电场力的功 静电场的环路定理 153

5.4.2 电势能 155

5.4.3 电势 电势差 155

5.4.4 电势的计算 156

5.4.5 等势面 161

5.5 电场强度与电势的关系 162

思考题 165

习题 167

第6章 静电场中的导体和电介质 171

6.1 静电场中的导体 172

6.1.1 导体的静电平衡条件 172

6.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布 173

6.2 静电场中的电介质 180

6.2.1 电介质的极化 180

6.2.2 电极化强度 182

6.3 有电介质时的高斯定理 184

6.3.1 电位移 有电介质时的高斯定理 184

6.3.2 静电场的边界条件 187

6.4 电容 电容器 189

6.4.1 孤立导体的电容 189

6.4.2 电容器 190

6.4.3 电容器的串联和并联 193

6.5 静电场的能量 195

6.5.1 电容器的能量 196

6.5.2 静电场的能量 196

思考题 198

习题 200

第7章 恒定磁场 204

7.1 恒定电流 电动势 204

7.1.1 电流 电流密度 204

7.1.2 电流连续性方程和恒定电流条件 206

7.1.3 电源 电动势 207

7.2 磁场 磁感应强度 208

7.2.1 基本磁现象 208

7.2.2 磁场 磁感应强度 209

7.3 毕奥-萨伐尔定律 211

7.3.1 毕奥-萨伐尔定律 211

7.3.2 毕奥-萨伐尔定律的应用 212

7.3.3 运动电荷的磁场 216

7.4 恒定磁场的高斯定理 217

7.4.1 磁通量 217

7.4.2 恒定磁场的高斯定理 218

7.5 安培环路定理 218

7.5.1 安培环路定理 218

7.5.2 安培环路定理的应用 221

7.6 带电粒子在电场和磁场中的运动 224

7.6.1 带电粒子在磁场中的运动 224

7.6.2 带电粒子在电磁场中运动的实例 227

7.7 磁场对载流导线的作用 229

7.7.1 载流导线在磁场中所受的磁力 229

7.7.2 载流线圈在磁场中所受的磁力矩 231

7.8 磁场中的磁介质 234

7.8.1 磁介质 磁介质的磁化 234

7.8.2 磁化强度与磁化电流 236

7.8.3 有磁介质时的安培环路定理 238

7.8.4 恒定磁场的边界条件 241

7.8.5 铁磁质 243

思考题 246

习题 247

第8章 电磁感应 电磁场 252

8.1 电磁感应定律 253

8.1.1 法拉第电磁感应定律 253

8.1.2 楞次定律 254

8.2 动生电动势和感生电动势 257

8.2.1 动生电动势 257

8.2.2 感生电动势 感生电场 259

8.2.3 电子感应加速器 261

8.2.4 涡电流 263

8.3 自感和互感 264

8.3.1 自感 自感电动势 264

8.3.2 互感 互感电动势 266

8.4 磁场的能量 269

8.5 位移电流 麦克斯韦方程组 271

8.5.1 位移电流 全电流安培环路定理 271

8.5.2 电磁场 麦克斯韦方程组的积分形式 274

思考题 275

习题 278

附录1 矢量 282

附录2 常用基本物理量 288

附录3 国际单位制 289

附录4 希腊字母 291

习题参考答案 292

参考文献 303