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1力与运动 1

1.1质点运动学 1

1.1.1质点运动的描述 1

1.1.2质点的位矢和运动方程 4

1.1.3位移和速度 5

1.1.4加速度 10

1.1.5运动学两类问题 15

1.2质点动力学 19

1.2.1牛顿运动定律 19

1.2.2相互作用力 23

1.2.3牛顿运动定律的应用 26

1.2.4非惯性系 惯性力 33

1.3时空观 36

1.3.1伽利略变换 力学相对性原理 36

1.3.2狭义相对论的基本假设 40

1.3.3狭义相对论的时空观 42

习题1 48

思考题1 51

2运动定理 54

2.1动量定理 54

2.1.1动量和冲量 54

2.1.2动量定理 55

2.1.3动量守恒定律 58

2.1.4质心和质心运动定理 62

2.1.5火箭的运动 66

2.2功与能 69

2.2.1功 动能定理 69

2.2.2保守力与势能 77

2.2.3机械能守恒定律 85

2.3角动量定理 91

2.3.1角动量定理 91

2.3.2角动量守恒定律 93

2.4刚体的角动量 96

2.4.1外力矩及对转轴的分量 97

2.4.2定轴转动刚体的角动量 97

2.4.3刚体定轴转动定律 99

习题2 104

思考题2 109

3机械振动与机械波 111

3.1简谐振动 111

3.1.1简谐振动的判据 111

3.1.2描述简谐振动的物理量 114

3.1.3简谐振动的速度、加速度 116

3.1.4简谐振动的能量 116

3.1.5简谐振动的几何表示 117

3.2振动的叠加与分解 122

3.2.1同方向同频率振动的叠加 123

3.2.2两个同方向不同频率振动的叠加拍 123

3.3机械波的产生与传播 125

3.3.1机械波的产生条件 125

3.3.2机械波的传播特点 125

3.3.3波长、频率和波速 126

3.3.4波的几何描述 127

3.4简谐波 128

3.4.1一维平面简谐波的表达式 128

3.4.2行波表达式的意义 129

3.5简谐波的能量 132

3.5.1有平面简谐波传播介质中质元的能量 132

3.5.2能流和能流密度 133

3.5.3声强 声强级 134

3.6波的传播与叠加 135

3.6.1惠更斯原理 135

3.6.2波的干涉 136

3.7多普勒效应 138

3.7.1波源静止，观察者运动 139

3.7.2波源运动，观察者静止 139

3.7.3波源和观察者都运动 139

习题3 140

思考题3 144

4平衡态与分子热运动的统计规律 146

4.1热力学系统的状态 146

4.2热力学第零定律 147

4.2.1热力学第零定律 147

4.2.2温度 147

4.2.3温标 148

4.3状态方程 149

4.4理想气体微观模型及统计假设 150

4.4.1理想气体微观模型 150

4.4.2统计假设 151

4.5速率分布函数与速度分布函数 152

4.5.1分子速率分布函数 152

4.5.2麦克斯韦速率分布律 154

4.5.3分子的速度分布函数 155

4.6压强与温度的微观解释 156

4.6.1压强公式 156

4.6.2温度的微观意义 157

4.7能量按自由度均分定理 159

4.8真实气体 范德瓦耳斯方程 161

4.8.1分子体积修正 161

4.8.2分子引力引起的修正 162

4.8.3范德瓦耳斯方程 162

习题4 163

思考题4 165

5热力学定律 167

5.1准静态过程 167

5.2功、内能和传热 168

5.2.1功 168

5.2.2内能 168

5.2.3传热 170

5.3热力学第一定律 171

5.4热力学第一定律的应用 172

5.4.1等体过程 172

5.4.2等压过程 173

5.4.3等温过程 174

5.4.4绝热过程 175

5.5循环过程和热机的效率 178

5.5.1正循环和逆循环 178

5.5.2卡诺循环 179

5.6热力学第二定律 181

5.7可逆过程和不可逆过程 182

5.7.1可逆过程和不可逆过程 182

5.7.2热力学第二定律的意义 183

5.8卡诺定理 185

5.8.1卡诺定理 185

5.8.2能量的退化 185

习题5 187

思考题5 189

6静电场 191

6.1基本概念 191

6.1.1电荷 191

6.1.2库仑定律 192

6.1.3电力叠加原理 193

6.2电场与电场强度 193

6.2.1电场 193

6.2.2电场强度 193

6.2.3电场强度的计算 194

6.3高斯定理 197

6.3.1电场线 197

6.3.2电通量 198

6.3.3高斯定理 199

6.4环流定理 电势 201

6.4.1电场力做功 201

6.4.2电势能和电势 202

6.4.3电势叠加原理 203

6.4.4等势面 205

6.5静电场与物质的相互作用 205

6.5.1静电场中的导体 206

6.5.2静电场中的电介质 210

6.6电容和电容器 214

6.6.1孤立导体的电容 214

6.6.2电容器的电容 215

6.7静电场的能量 216

6.7.1带电体系的静电能 216

6.7.2带电电容器的静电能 219

6.7.3静电场的能量 219

习题6 221

思考题6 224

7电流与磁场 228

7.1电流与电源 228

7.2磁场的磁感应强度 229

7.3毕奥-萨伐尔定律 230

7.4磁场的基本规律 233

7.4.1磁感应强度线与磁通量 233

7.4.2磁场的高斯定理 234

7.4.3安培环路定理 234

7.5磁场对电流的作用 237

7.5.1安培力公式 237

7.5.2载流线圈在磁场中受到的作用 238

7.5.3安培力的功 240

7.6带电粒子在均匀磁场中的运动 241

7.7磁场与物质的相互作用 242

7.7.1物质的磁化 242

7.7.2介质中磁场的基本规律 243

习题7 245

思考题7 249

8电磁场 251

8.1电磁感应 251

8.1.1电磁感应现象 251

8.1.2法拉第电磁感应定律 252

8.2动生电动势 254

8.3感生电动势 256

8.3.1感生电动势与感应电场 256

8.3.2涡旋电场产生的效应与应用 259

8.4自感和互感 260

8.4.1自感 260

8.4.2互感 262

8.5磁场能量 263

8.6电磁场方程 265

8.6.1位移电流 265

8.6.2麦克斯韦电磁场方程组 267

8.7电磁波 268

习题8 270

思考题8 276

9.光 279

9.1光源 279

9.1.1光源的发光机理 279

9.1.2单色辐射和多色辐射 280

9.2与光的传播有关的一些基本概念 281

9.2.1光的直线传播和衍射 281

9.2.2光速与折射率 281

9.2.3波面与光程 282

9.3光的干涉 282

9.3.1光的相干性 282

9.3.2杨氏双缝实验 284

9.3.3薄膜干涉 287

9.4光的衍射 290

9.4.1单缝夫琅禾费衍射 291

9.4.2圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 293

9.4.3衍射与信息 294

9.5光的量子性 296

9.5.1普朗克的能量子假说 297

9.5.2爱因斯坦的光量子假设 299

9.5.3康普顿效应 302

9.5.4氢原子光谱 玻尔理论 303

习题9 307

思考题9 311

10量子力学基础 314

10.1德布罗意物质波假设 314

10.2波函数及统计解释 316

10.3微观粒子的波粒二象性 317

10.4不确定性关系 318

10.5薛定谔方程 320

10.5.1一维无限深势阱中的粒子 321

10.5.2隧道效应（势垒贯穿） 327

习题10 327

思考题10 328

参考答案 330