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第0章 绪论——物理学在素质教育中的地位与作用 1

0.1 素质内涵与素质平台 1

0.2 科学素质平台的组成及物理学的作用 2

0.3 素质与能力的关系 3

0.4 物理学与技术的关系 3

第一篇 力学 6

引言 6

第1章 质点运动学 7

1.1 参考系和坐标系 7

1.1.1 时间和空间 7

1.1.2 参考系 坐标系 质点 9

1.1.3 位置矢量 运动方程位移 10

1.2 速度和加速度 13

1.2.1 速度 13

1.2.2 加速度 16

1.3 直线运动 21

1.3.1 匀速直线运动 21

1.3.2 匀变速直线运动 21

1.4 圆周运动 24

1.4.1 匀速圆周运动 向心加速度 24

1.4.2 变速圆周运动 24

1.4.3 圆周运动的角量描述 26

1.5 质点的曲线运动 抛体运动 29

1.5.1 曲线运动 29

1.5.2 抛体运动 30

1.5.3 质点运动学的两类基本问题 32

1.6 相对运动 33

思考题 36

习题 36

第2章 牛顿运动定律 40

2.1 牛顿运动定律 41

2.1.1 牛顿第一定律 41

2.1.2 牛顿第二定律 44

2.1.3 牛顿第三定律 46

2.1.4 力学的相对性原理 48

2.2 单位制和量纲 49

2.2.1 单位制 基本单位和导出单位 49

2.2.2 国际单位制——SI 50

2.2.3 量纲 50

2.3 几种常见力 51

2.3.1 物理学中基本的相互作用 51

2.3.2 几种常见力 52

2.4 牛顿运动定律应用举例 58

思考题 63

习题 64

第3章 动量守恒定律和能量守恒定律 68

3.1 动量与冲量 质点的动量定理 68

3.1.1 质点的动量 68

3.1.2 力的冲量 69

3.1.3 质点的动量定理 72

3.2 质点系的动量定理 动量守恒定律 76

3.2.1 质点系的动量定理 76

3.2.2 动量守恒定律 79

3.3 功 动能 动能定理 82

3.3.1 功 83

3.3.2 动能 质点的动能定理 86

3.4 保守力和非保守力 势能 90

3.4.1 几种常见力的功 90

3.4.2 保守力和非保守力 91

3.4.3 势能 92

3.5 功能原理 机械能守恒定律 93

3.5.1 质点系的动能定理 93

3.5.2 质点系的功能原理 94

3.5.3 机械能守恒定律 95

3.5.4 能量转化和守恒定律 97

3.6 碰撞 98

思考题 100

习题 102

第4章 刚体的转动 105

4.1 刚体运动学 105

4.1.1 刚体和刚体的定轴转动 105

4.1.2 角位移、角速度和角加速度 107

4.2 力矩 转动惯量 108

4.2.1 力矩 108

4.2.2 转动惯量 111

4.2.3 平行轴定理 113

4.3 刚体定轴转动的转动定律 114

4.3.1 转动定律 114

4.3.2 转动定律的应用 116

4.4 角动量 冲量矩 角动量守恒定律 119

4.4.1 质点的角动量定理和角动量守恒定律 119

4.4.2 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律 121

4.5 力矩的功 刚体定轴转动中的动能定理 124

4.5.1 力矩的功 124

4.5.2 力矩的功率 125

4.5.3 刚体定轴转动中的动能定理 125

4.5.4 刚体的重力势能 128

思考题 129

习题 130

第二篇 振动与波 134

引言 134

第5章 机械振动 135

5.1 简谐振动的动力学特征 135

5.1.1 弹簧振子 135

5.1.2 小角度摆动的单摆 136

5.1.3 复摆 137

5.2 简谐振动的运动学特征 138

5.2.1 描述简谐振动的物理量 138

5.2.2 简谐振动的运动学描述 139

5.2.3 振幅A和初相？的确定 140

5.2.4 简谐振动的旋转矢量表示法 140

5.3 简谐振动的能量 143

5.4 简谐振动的合成 145

5.4.1 两个同方向同频率的简谐振动的合成 145

5.4.2 同方向不同频率的简谐振动合成 拍 147

5.4.3 两个相互垂直的同频率的简谐振动的合成 149

5.4.4 两个相互垂直的不同频率的简谐振动合成 李萨如图 151

5.5 阻尼振动 受迫振动 共振 151

5.5.1 阻尼振动 151

5.5.2 受迫振动 153

5.5.3 共振 154

5.6 非线性振动系统 155

思考题 156

习题 156

第6章 机械波 159

6.1 机械波的几个概念 159

6.1.1 机械波的形成 159

6.1.2 横波和纵波 160

6.1.3 描述波动的物理量 161

6.1.4 波线 波前 波面 163

6.2 平面简谐波的波函数 163

6.2.1 平面简谐波函数的导出 164

6.2.2 波函数的物理意义 165

6.3 波的能量 能流密度 167

6.3.1 波的能量 168

6.3.2 能流密度 169

6.4 惠更斯原理 波的衍射 169

6.4.1 惠更斯原理 170

6.4.2 原理应用 170

6.5 波的干涉 172

6.5.1 波的叠加原理 172

6.5.2 波的干涉 173

6.6 驻波 175

6.6.1 驻波的产生 175

6.6.2 半波损失 176

6.6.3 弦振动的简正模式 177

6.6.4 驻波的能量 177

6.7 多普勒效应 178

6.7.1 波源S不动，观察者相对介质以速度vo运动 178

6.7.2 观察者静止不动，波源相对介质以速度vs运动 179

6.7.3 波源与观察者同时相对介质运动 180

6.8 声波 超声波与次声波 181

6.8.1 声波 181

6.8.2 超声波 183

6.8.3 次声波 184

思考题 185

习题 186

第三篇 热学 190

引言 190

第7章 气体动理论 191

7.1 理想气体物态方程 191

7.1.1 平衡态 191

7.1.2 状态参量和理想气体物态方程 191

7.2 理想气体的压强与温度 192

7.2.1 理想气体的压强 193

7.2.2 压强公式的推导 193

7.2.3 理想气体的温度 194

7.3 能量均分定理 理想气体的内能 195

7.3.1 自由度 195

7.3.2 能量均分定理 196

7.3.3 理想气体的内能 197

7.4 麦克斯韦速率分布律 198

7.4.1 麦克斯韦气体分子速率分布函数 198

7.4.2 分子速率的三个统计值 199

7.5 分子的平均碰撞频率和平均自由程 200

思考题 202

习题 202

第8章 热力学基础 205

8.1 热力学第一定律 205

8.1.1 准静态过程 205

8.1.2 功 热量 内能 205

8.1.3 热力学第一定律 206

8.2 热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用 207

8.2.1 等体过程 摩尔定容热容 207

8.2.2 等压过程 摩尔定压热容 208

8.2.3 等温过程 210

8.2.4 绝热过程 210

8.2.5 绝热线与等温线 211

8.2.6 四种热力学过程的比较 212

8.3 循环过程 卡诺循环 213

8.3.1 循环过程 213

8.3.2 热机和制冷机 213

8.3.3 卡诺循环 214

8.4 热力学第二定律 217

8.4.1 热力学第二定律的两种表述 217

8.4.2 可逆过程和不可逆过程 219

8.4.3 卡诺定理 219

8.5 热力学第二定律的统计意义 熵 熵增加原理 220

8.5.1 理想气体自由膨胀不可逆性的微观解释 220

8.5.2 热力学第二定律的统计意义 221

8.5.3 玻耳兹曼公式 熵增加原理 222

8.5.4 熵变的计算 223

8.5.5 克劳修斯熵的提出 224

8.6 信息熵简介 226

8.6.1 信息和熵的关系 226

8.6.2 信息熵 227

思考题 228

习题 229

第四篇 电磁学（电学部分） 232

引言 232

第9章 静电场的基本规律 233

9.1 库仑定律 233

9.1.1 电荷守恒定律 233

9.1.2 库仑定律 233

9.2 电场强度 234

9.2.1 电场强度 234

9.2.2 场强叠加原理 235

9.3 电场强度通量和高斯定理 239

9.3.1 电场线 239

9.3.2 电场强度通量 239

9.3.3 高斯定理 240

9.4 静电场环路定理 电势能 243

9.4.1 静电场力做功 243

9.4.2 静电场环路定理 244

9.4.3 电势能 244

9.5 电势 245

9.5.1 电势 245

9.5.2 点电荷激发电场的电势 246

9.5.3 电势叠加原理 246

9.6 电场强度与电势梯度的关系 249

思考题 249

习题 250

第10章 静电场中的导体与电介质 253

10.1 静电场中的导体 253

10.1.1 静电平衡条件 253

10.1.2 静电平衡时导体上电荷的分布 253

10.1.3 静电平衡时场强与电荷分布的关系 254

10.1.4 静电效应的应用 255

10.1.5 静电屏蔽 255

10.2 静电场中的电介质 257

10.2.1 电介质的极化 257

10.2.2 电极化强度 258

10.2.3 以电位移表示的高斯定理 258

10.3 电容与电容器 260

10.3.1 孤立导体球的电容 260

10.3.2 电容器 260

10.3.3 电容器的并联与串联 263

10.4 静电场的能量 263

思考题 265

习题 265

第11章 恒定电流 269

11.1 电流和电阻 269

11.1.1 电流 电流密度矢量 269

11.1.2 电流的微观模型 电阻率 271

11.2 电流的连续方程 恒定条件 276

11.3 电源及其电动势 277

11.3.1 非静电力 277

11.3.2 电动势 278

11.4 电功率与电路 279

11.4.1 电功率 279

11.4.2 电路 280

思考题 281

习题 281