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绪论 1

§1 物理学的意义 1

§2 物质和相互作用 2

一 物质的微观结构和夸克的发现 2

二 宇宙的标准模型 4

三 基本的相互作用 5

四 粒子物理的标准模型 7

§3 物理测量和单位制 8

§4 物理世界的层次和数量级 10

第一部分 力学 13

第一章 质点运动学 13

§1-1 质点运动的描述 13

一 质点 参考系和坐标系 13

二 质点运动的矢量描述 14

三 直角坐标系 抛体运动 16

四 平面极坐标系 横向速度和径向速度 18

五 自然坐标系 切向加速度和法向加速度 20

§1-2 相对运动 23

习题 25

第二章 动量守恒和质点动力学 27

§2-1 惯性定律和惯性系 27

§2-2 质量 动量和动量守恒定律 28

一 两质点间的相互作用 28

二 惯性质量 29

三 动量 动量守恒定律 29

§2-3 力 冲量和动量定理 32

一 力的定义 32

二 力的叠加原理 质点系动量守恒的条件 33

三 牛顿运动定律 34

四 冲量和动量定理 35

§2-4 牛顿运动定律及其应用 38

一 牛顿运动定律的表述 38

二 牛顿运动定律的应用 39

三 自然界中常见的力 40

§2-5 伽利略相对性原理和非惯性系 47

一 伽利略相对性原理 47

二 伽利略变换 47

三 非惯性系 49

四 平动加速参考系中的惯性力 50

五 惯性离心力 50

六 科里奥利力 51

习题 57

第三章 机械能守恒 61

§3-1 机械能守恒定律 61

§3-2 功和功率 63

一 功和能 63

二 功率 64

一 保守力 保守系的机械能守恒 66

§3-3 势能 66

二 势能曲线 68

§3-4 质心参考系 76

一 动量中心系和质心 76

二 质心运动定理 77

三 克尼希定理 资用能 78

§3-5 两体碰撞 81

习题 86

§4-1 角动量和角动量守恒定律 91

第四章 角动量守恒 91

§4-2 力矩和角动量定理 93

一 力矩和质点的角动量定理 93

二 质点系的角动量定理 94

三 质心系的角动量定理 96

§4-3 质点在有心力场中的运动 100

§4-4 对称性与守恒定律 106

一 对称性 106

二 对称性与守恒定律 107

习题 112

第五章 连续体力学 115

§5-1 刚体运动学 116

一 刚体的平动和定轴转动 116

二 刚体的平面平行运动 117

§5-2 刚体动力学 119

一 定轴转动刚体的角动量和转动惯量 119

二 刚体定轴转动的角动量定理和转动定理 121

三 刚体定轴转动的动能定理 122

四 刚体的旋进和陀螺仪 123

§5-3 固体的弹性 130

一 弹性体中的应力和应变 130

二 弹性体的拉伸和压缩 131

三 拉伸和压缩时的弹性势能 132

四 弹性体的剪切形变 133

一 流体的连续性方程 134

§5-4 流体力学 134

二 理想流体的定常流动 137

三 粘性流体的流动 140

习题 145

第六章 振动和波 149

§6-1 简谐振动 149

一 描述简谐振动的特征量 149

二 简谐振动的合成 151

三 振动的分解 傅里叶变换 155

§6-2 弹性系统的振动 159

一 谐振子的自由振动 159

二 谐振子的阻尼振动 162

三 谐振子的受迫振动和共振 163

§6-3 耦合振子 169

一 简正模 169

二 简正模的叠加 171

一 波动图像 173

§6-4 机械波的产生和传播 173

二 波动方程 176

三 波的能量 178

四 声波 179

§6-5 驻波 180

一 驻波的形成和特点 180

二 两端固定的弦中的驻波 多自由度系统的简正模 182

三 半波损失 183

§6-6 多普勒效应 185

§6-7 波包和非线性波 189

一 波包和群速 189

二 非线性效应对波动的影响 191

三 孤波和孤子 192

习题 193

§7-1 狭义相对论的基本假设 197

一 相对论的意义 197

第七章 相对论 197

二 狭义相对论的基本假设 198

三 迈克耳孙-莫雷实验 199

§7-2 相对论运动学 201

一 相对论变换和时空观 201

二 闵科夫斯基空间 洛伦兹变换下的不变量 204

三 狭义相对论的时空观 206

§7-3 相对论动力学 212

一 动量和质量 213

二 力 功和动能 215

三 能量 质能关系 216

四 能量和动量的关系 219

五 动量、能量和力的相对论变换 220

§7-4 广义相对论 229

一 等效原理 230

二 爱因斯坦的引力场方程 234

三 广义相对论的检验 236

习题 240

第二部分 电磁学 243

第八章 电相互作用和真空中的静电场 243

§8-1 电相互作用 243

一 电荷 电荷守恒定律 243

二 库仑定律 静电力的叠加原理 245

三 电场和电场强度 246

四 场强的叠加原理 247

§8-2 静电场的高斯定理 252

一 电场线 252

二 电通量 253

三 静电场的高斯定理 254

四 静电场的高斯定理的微分形式 256

§8-3 静电场的环路定理和电势 259

一 静电场的环路定理 259

二 电势差与电势 262

三 电势叠加原理 264

四 等势面 电势的梯度 265

习题 270

第九章 静电场中的导体和电介质 273

§9-1 静电场中的导体 273

一 导体的静电平衡条件 273

二 导体壳和静电屏蔽 275

三 电容和电容器 277

§9-2 静电场中的电介质 282

一 电介质的极化 282

二 极化强度和极化电荷 284

三 电介质的极化规律 285

四 电位移 有电介质时的高斯定理 286

§9-3 静电场的能量 291

一 带电体系的静电能 291

二 电场的能量和能量密度 294

习题 298

二 磁场和磁感应强度 301

一 磁性现象 301

第十章 电磁相互作用 301

§10-1 磁相互作用 301

三 洛伦兹力 302

四 带电粒子在磁场中的运动 303

五 霍耳效应 304

§10-2 运动电荷的电磁场 308

一 运动电荷的电场和磁场（非相对论的） 308

二 电磁场的相对论性变换 309

三 运动电荷的电磁场（相对论的） 312

四 两个运动电荷之间的相互作用 315

§10-3 磁场和电流 319

一 恒定电流 319

二 毕奥-萨伐尔定律 326

三 安培定律 327

习题 337

一 磁场的高斯定理和矢势 343

第十一章 恒定磁场和磁介质 343

§11-1 磁场的高斯定理和安培环路定理 343

二 安培环路定理 345

§11-2 有磁介质时的高斯定理和安培环路定理 350

一 介质的磁化 350

二 有磁介质时的高斯定理 354

三 有磁介质时的安培环路定理 355

四 等效的磁荷观点 356

§11-3 介质的磁化规律 360

一 顺磁质和抗磁质 360

二 铁磁质 361

习题 367

第十二章 电磁感应 369

§12-1 电磁感应定律 369

一 电磁感应现象的发现 369

二 法拉第电磁感应定律 371

三 楞次定律 372

§12-2 动生电动势和感生电动势 374

一 动生电动势 374

二 感生电动势 376

三 电磁感应定律的普遍形式 377

四 电磁感应与相对性原理 378

§12-3 互感和自感 383

一 互感 383

二 自感 385

§12-4 磁场的能量 389

一 自感磁能 389

二 互感磁能 390

三 磁场的能量 391

§12-5 暂态过程 394

一 LR电路的暂态过程 394

二 RC电路的暂态过程 395

三 LCR电路的暂态过程 396

§12-6 超导电性和超导磁体 397

一 零电阻现象 397

二 迈斯纳效应和磁通量子化 399

三 超导磁体的特点 402

四 工作在持续电流状态的超导磁体 403

习题 406

第十三章 电路 409

§13-1 直流电路 409

一 电路中任意两点之间的电势差 409

二 基尔霍夫方程组 411

三 关于电路的几个定理 412

§13-2 交流电及其简单电路 419

一 交流电概述 419

二 交流电路中的基本元件 421

三 简单交流电路的矢量图解法 424

一 交流电的复数表示法 429

§13-3 交流电路的复数解法 429

二 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式 430

§13-4 交流电的功率 432

一 瞬时功率和平均功率 432

二 功率因数 434

§13-5 共振电路 435

一 串联共振电路 436

二 共振电路的品质因数 437

三 并联共振电路 439

习题 441

第十四章 电磁场和电磁波 445

§14-1 位移电流 445

一 电磁场的基本规律 445

二 位移电流 446

三 安培环路定理的普遍形式 448

一 麦克斯韦方程组 450

§14-2 麦克斯韦方程组和边界条件 450

二 电磁场的边界条件 451

§14-3 电磁波 455

一 自由空间中的电磁波和平面电磁波 456

二 电磁波的辐射 461

三 电磁波谱 465

§14-4 电磁场的能量和动量 466

一 电磁场的能量密度和能流密度 466

二 电磁场的动量 469

三 电磁场是物质的一种形态 470

习题 471

附录 473

附表1 基本物理常量1986年的推荐值 473

附表2 保留单位和标准值 473

附表3 太阳系的基本数据（Ⅰ） 474

附表4 太阳系的基本数据（Ⅱ） 474

索引 475