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绪论 1

第一篇 力学 5

1 质点运动学 5

1.1 参照系 坐标系 物理模型 5

1.1.1 参照系 5

1.1.2 坐标系 6

1.1.3 物理模型 6

1.2 描述运动的物理量 7

1.2.1 位矢和运动方程 7

1.2.2 位移和速度 8

1.2.3 加速度 9

1.3 坐标系的运用 10

1.3.1 直角坐标系 10

1.3.2 自然坐标系 13

1.4 运动学的两类基本问题 16

1.5 相对运动 20

思考题 22

习题 23

2 牛顿运动定律 25

2.1 牛顿运动定律及其应用 25

2.1.1 牛顿运动定律的表述 25

2.1.2 牛顿运动定律的应用 27

2.2 惯性系 非惯性系与惯性力 31

2.3 SI中的单位和量纲 34

思考题 35

习题 37

3 动量 动量定理 42

3.1 动量 冲量 动量定理 42

3.2 质点系的动量定理 动量守恒定律 45

3.3 变质量问题（火箭） 48

思考题 51

习题 52

4 功和能及功能原理 56

4.1 功动能定理 56

4.1.1 功与功率 56

4.1.2 动能定理 58

4.2 保守力及其功 61

4.2.1 重力的功 61

4.2.2 弹性力做功 61

4.2.3 万有引力的功 62

4.3 势能 势能曲线 势能梯度 63

4.3.1 势能 63

4.3.2 势能曲线与势能梯度 64

4.4 功能原理 机械能守恒定律 66

4.4.1 功能原理 66

4.4.2 机械能守恒定律 66

思考题 68

习题 70

5 刚体的定轴转动 74

5.1 刚体定轴转动的描述 74

5.1.1 刚体的概念 74

5.1.2 刚体的基本运动形式 74

5.2 质点的角动量定理与角动量守恒定律 77

5.2.1 质点对定点的角动量 78

5.2.2 力对定点的力矩 79

5.2.3 质点的角动量定理 80

5.2.4 质点的角动量守恒定律 81

5.3 刚体定轴转动定律 83

5.3.1 刚体定轴转动的角动量 83

5.3.2 刚体对固定轴的转动惯量的计算 83

5.3.3 刚体定轴转动定律 86

5.4 刚体定轴转动中的功和能 89

5.4.1 力矩的功 89

5.4.2 刚体的转动动能 90

5.4.3 刚体定轴转动的动能定理 91

5.5 角动量守恒定律 92

5.5.1 质点系对定轴的角动量定理 92

5.5.2 对定轴的角动量守恒定律 92

5.6 进动 95

5.6.1 进动效应的理论分析 96

5.6.2 进动特性的技术应用 97

5.7 守恒律与对称性 97

5.7.1 对称性与对称操作 97

5.7.2 对称性与守恒律 98

5.7.3 对称破缺 101

思考题 102

习题 103

6 相对论 107

6.1 力学相对性原理 伽俐略变换 107

6.1.1 力学相对性原理 107

6.1.2 伽俐略变换 108

6.2 狭义相对论产生的实验基础和历史条件 110

6.2.1 产生根源 110

6.2.2 实验基础和历史条件 111

6.3 狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换 114

6.3.1 狭义相对论的基本原理 114

6.3.2 洛仑兹变换 115

6.4 狭义相对论时空观 120

6.4.1 同时的相对性 120

6.4.2 时间延缓 121

6.4.3 长度收缩 123

6.4.4 因果律 125

6.5 相对论的动力学 126

6.5.1 相对论质速关系 126

6.5.2 相对论动力学的基本方程 128

6.5.3 相对论动能 129

6.5.4 静能 总能和质能关系 129

6.5.5 能量和动量的关系 131

6.6 动力学量的变换 132

6.6.1 质量变换式 132

6.6.2 动量-能量变换式 133

6.6.3 力的变换公式 134

6.7 广义相对论简介 135

6.7.1 广义相对论的两条基本原理 135

6.7.2 广义相对论的重要结论 137

思考题 142

习题 142

阅读材料 145

第二篇 电磁学 148

7 真空中的静电场 148

7.1 电荷 库仑定律 148

7.1.1 电荷 148

7.1.2 库仑定律 149

7.2 电场 电场强度 151

7.2.1 电场 151

7.2.2 电场强度 151

7.2.3 场强叠加原理 152

7.2.4 场强的计算 152

7.3 高斯定理 159

7.3.1 电场的几何描述 电场线 159

7.3.2 电通量 160

7.3.3 静电场中的高斯定理 162

7.3.4 高斯定理的应用 164

7.4 静电场力的功 电势 168

7.4.1 静电场力的功 168

7.4.2 静电场的环路定理 170

7.4.3 电势能 170

7.4.4 电势 电势差 171

7.4.5 电势叠加原理 172

7.4.6 电势的计算 173

7.5 等势面 电场强度与电势的微分关系 176

7.5.1 等势面 176

7.5.2 电场强度与电势的微分关系 177

思考题 179

习题 180

8 静电场中的导体和电介质 184

8.1 静电场中的导体 184

8.1.1 静电感应 导体的静电平衡 184

8.1.2 静电平衡下导体上电荷的分布 185

8.2 电容和电容器 191

8.2.1 孤立导体的电容 191

8.2.2 电容器的电容 191

8.2.3 电容器串联和并联 194

8.3 静电场中的电介质 195

8.3.1 电介质的极化 195

8.3.2 电极化强度 电介质的极化规律 197

8.4 电位移矢量 有电介质时的高斯定理和环路定理 198

8.4.1 电介质中的电场 198

8.4.2 电位移矢量 有电介质时的高斯定理 200

8.4.3 有电介质时的环路定理 201

8.5 电场的能量 204

8.5.1 带电电容器的储能 204

8.5.2 电场的能量 205

思考题 206

习题 208

阅读材料 211

9 稳恒电流与稳恒电场 214

9.1 电流 电流密度 214

9.1.1 电流强度 电流密度 214

9.1.2 电流的连续性方程 稳恒电流 215

9.1.3 稳恒电场 216

9.2 电源 电动势 217

9.2.1 电源 电动势 217

9.2.2 欧姆定律的微分形式 218

9.2.3 稳恒电路的基本规律 219

思考题 221

习题 222

10 稳恒磁场 224

10.1 磁场 磁感应强度 224

10.2 磁通量 磁场中的高斯定理 226

10.2.1 磁通量 磁场中的高斯定理 226

10.3 毕奥-萨伐尔定律 228

10.3.1 毕奥-萨伐尔定律 228

10.3.2 毕奥-萨伐尔定律的应用 229

10.4 安培环路定理 233

10.4.1 安培环路定理 233

10.4.2 安培环路定理的应用 235

10.5 运动电荷的磁场 237

10.5 磁场对载流导线的作用 239

10.5.1 安培定律 239

10.5.2 磁力的功 242

10.6 带电粒子在电场和磁场中的运动 243

10.6.1 带电粒子在磁场中的运动 243

10.6.2 带电粒子在均匀电场和均匀磁场中的运动 245

10.6.3 霍耳效应 247

思考题 249

习题 249

阅读材料 255

11 磁介质 257

11.1 介质的磁化 257

11.1.1 磁介质的分类 257

11.1.2 介质磁化的微观机理 258

11.1.3 介质的磁化 259

11.2 磁介质中的安培环路定理 261

11.3 铁磁质 264

11.3.1 介质的磁滞曲线 264

思考题 266

习题 267

12 电磁感应 268

12.1 电磁感应定律 268

12.1.1 法拉第电磁感应定律 268

12.1.2 楞次定律 271

12.2 动生电动势与感生电动势 273

12.2.1 动生电动势 273

12.2.2 感生电动势 277

12.2.3 电磁感应的应用 280

12.3 自感应与互感应 283

12.3.1 自感应 283

12.3.2 互感应 285

12.4 磁场的能量 288

12.4.1 自感磁能 288

12.4.2 磁场能量 289

思考题 291

习题 294

阅读材料 299

13 电磁场和电磁波 302

13.1 位移电流 麦克斯韦方程组 302

13.1.1 位移电流 全电流定律 302

13.1.2 麦克斯韦方程组 307

13.2 电磁波 309

13.2.1 振荡电偶极子与电磁波 309

13.2.2 平面电磁波 310

13.2.3 振荡电路 赫兹实验 311

13.2.4 电磁波谱 315

思考题 316

习题 316

阅读材料 318