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第1章 质点力学 1

1.1 质点运动的描述 1

1.1.1 基本概念 1

1.1.2 运动的基本描述 2

1.1.3 直线运动 7

1.1.4 抛体运动 10

1.1.5 相对运动 11

巩固练习 12

1.2 质点的圆周运动 13

1.2.1 圆周运动 13

1.2.2 任意曲线运动 16

巩固练习 17

1.3 牛顿运动定律 17

1.3.1 牛顿定律 18

1.3.2 牛顿定律的应用 19

巩固练习 21

1.4 动量与冲量 21

1.4.1 力的冲量 21

1.4.2 动量定理 22

1.4.3 动量守恒 24

巩固练习 25

1.5 功与势能 26

1.5.1 功 26

1.5.2 势能 29

巩固练习 31

1.6 动能与机械能 31

1.6.1 动能定理 31

1.6.2 机械能守恒定律 33

巩固练习 35

总习题1 35

第2章 连续介质力学 39

2.1 刚体运动学 39

2.1.1 刚体的运动 39

2.1.2 角动量 41

2.1.3 转动惯量的计算 42

巩固练习 44

2.2 刚体转动定律 44

2.2.1 力矩 45

2.2.2 转动定律 45

2.2.3 角动量守恒 48

巩固练习 49

2.3 刚体的动能定理 49

2.3.1 力矩的功 49

2.3.2 刚体的动能定理 50

巩固练习 52

2.4 固体的弹性 52

2.4.1 应力 53

2.4.2 应变 54

2.4.3 胡克定律 55

巩固练习 55

2.5 理想流体 56

2.5.1 流体运动 56

2.5.2 伯努利方程 57

2.5.3 伯努利方程的应用 59

巩固练习 62

2.6 黏滞流体 62

2.6.1 层流 62

2.6.2 湍流 63

总习题2 64

第3章 静电场 67

3.1 电荷与电场 67

3.1.1 电荷 67

3.1.2 电场 68

3.1.3 电场强度的计算 69

3.1.4 电场力 74

巩固练习 75

3.2 静电场的高斯定理 75

3.2.1 电通量 75

3.2.2 高斯定理 77

3.2.3 高斯定理的应用 79

巩固练习 83

3.3 静电场的环路定理 83

3.3.1 环路定理 83

3.3.2 电势 85

3.3.3 电势的计算 86

3.3.4 电势梯度 89

巩固练习 90

3.4 静电场中的导体 91

3.4.1 导体的静电平衡 91

3.4.2 空腔导体与静电屏蔽 93

巩固练习 95

3.5 电容器与电场能 96

3.5.1 电容器 96

3.5.2 静电场的能量 98

巩固练习 100

3.6 静电场中的电介质 100

3.6.1 电介质的极化 100

3.6.2 介质中的静电场 102

巩固练习 103

总习题3 103

第4章 稳恒磁场 107

4.1 毕奥-萨伐尔定律 107

4.1.1 磁感应强度 107

4.1.2 恒定电流 108

4.1.3 毕奥-萨伐尔定律 109

巩固练习 113

4.2 磁场的高斯定理与环路定理 113

4.2.1 磁场的高斯定理 113

4.2.2 安培环路定理 115

4.2.3 环路定理的应用 116

巩固练习 119

4.3 洛伦兹力 120

4.3.1 洛伦兹力 120

4.3.2 洛伦兹力的应用 121

4.3.3 霍尔效应 123

巩固练习 124

4.4 安培力 124

4.4.1 安培定律 124

4.4.2 磁场中的载流线圈 127

巩固练习 128

4.5 磁介质 128

4.5.1 磁介质概述 128

4.5.2 磁化的描述 129

4.5.3 介质中的安培环路定理 130

4.5.4 铁磁质的磁化 131

巩固练习 133

总习题4 133

第5章 电磁场 137

5.1 电磁感应 137

5.1.1 电动势 137

5.1.2 电磁感应定律 138

巩固练习 143

5.2 感应电动势 143

5.2.1 动生电动势 144

5.2.2 感生电动势 146

5.2.3 涡电流 148

巩固练习 149

5.3 互感与自感 149

5.3.1 互感 149

5.3.2 自感 152

5.3.3 磁场的能量 154

巩固练习 155

5.4 电磁场理论 155

5.4.1 位移电流 155

5.4.2 麦克斯韦方程组 157

5.4.3 电磁场 158

巩固练习 159

总习题5 159

第6章 热学 161

6.1 热力学系统 161

6.1.1 宏观与微观 161

6.1.2 理想气体 162

6.1.3 统计规律 164

巩固练习 166

6.2 理想气体的压强与内能 167

6.2.1 压强公式 167

6.2.2 气体分子的自由度 169

6.2.3 能量均分定理 170

6.2.4 理想气体的内能 171

巩固练习 172

6.3 气体分子的统计分布率 172

6.3.1 速率分布函数 173

6.3.2 麦克斯韦速率分布律 173

6.3.3 玻尔兹曼能量分布律 176

巩固练习 177

6.4 碰撞与扩散 177

6.4.1 碰撞频率 177

6.4.2 平均自由程 178

6.4.3 输运现象 179

巩固练习 181

6.5 热力学第一定律 182

6.5.1 基本概念 182

6.5.2 热力学第一定律 183

6.5.3 热力学第一定律的应用 184

巩固练习 189

6.6 循环过程 190

6.6.1 热机效率 190

6.6.2 卡诺循环 192

巩固练习 194

6.7 热力学第二定律 195

6.7.1 热力学第二定律 195

6.7.2 热力学过程的不可逆性 196

6.7.3 熵 196

巩固练习 198

总习题6 198

第7章 振动与波动 201

7.1 简谐振动 201

7.1.1 弹簧振子 201

7.1.2 简谐振动的特征量 204

7.1.3 旋转矢量 207

7.1.4 振动的能量 209

7.1.5 复指数表示 209

巩固练习 210

7.2 阻尼振动与受迫振动 210

7.2.1 阻尼振动 210

7.2.2 受迫振动 211

7.2.3 电磁振荡 212

巩固练习 214

7.3 振动的合成 215

7.3.1 同方向同频率的振动合成 215

7.3.2 同方向不同频率的振动合成 216

7.3.3 垂直方向振动的合成 217

7.3.4 多振动的合成 219

7.3.5 振动的分解 220

巩固练习 221

7.4 波的运动学 221

7.4.1 波的产生 221

7.4.2 波函数 223

7.4.3 波阵面与相速度 228

巩固练习 229

7.5 波的动力学 230

7.5.1 波动方程 230

7.5.2 波的能量 232

7.5.3 声波 233

7.5.4 电磁波 234

巩固练习 235

7.6 多普勒效应 235

7.6.1 接收器相对介质运动 236

7.6.2 波源相对介质运动 236

7.6.3 波源与接收器都运动 237

7.6.4 激波 238

巩固练习 239

总习题7 240

第8章 波动光学 243

8.1 惠更斯-菲涅尔原理 243

8.1.1 惠更斯原理 243

8.1.2 叠加原理与驻波 245

巩固练习 248

8.2 干涉 249

8.2.1 相干条件 249

8.2.2 自然光源 251

8.2.3 光程 252

8.2.4 透镜的光程 252

8.2.5 半波损失 253

巩固练习 254

8.3 双缝干涉 255

8.3.1 杨氏双缝干涉 255

8.3.2 改进的双缝实验 258

巩固练习 259

8.4 薄膜干涉 260

8.4.1 均匀膜等厚干涉 260

8.4.2 劈形薄膜等厚干涉 263

8.4.3 空间相干件与时间相干性 266

巩固练习 266

8.5 衍射 267

8.5.1 单缝衍射 268

8.5.2 单缝衍射的光强 270

8.5.3 圆孔衍射 271

巩固练习 273

8.6 光栅 273

8.6.1 光栅方程 274

8.6.2 光栅衍射的光强 275

8.6.3 光栅光谱 278

巩固练习 279

8.7 偏振 279

8.7.1 偏振态 279

8.7.2 起偏与检偏 281

8.7.3 反射光与折射光的偏振 283

8.7.4 双折射 284

8.7.5 旋光 285

巩固练习 286

总习题8 287

第9章 相对论 289

9.1 相对论的意义 289

9.1.1 经典力学相对性原理 290

9.1.2 经典力学定律的不变性 293

9.2 狭义相对论 294

9.2.1 光速不变 294

9.2.2 洛伦兹变换 295

9.2.3 狭义相对论的时空观 296

巩固练习 300

9.3 相对论动力学 300

9.3.1 速度变换 300

9.3.2 相对论动量与能量 302

巩固练习 304

9.4 广义相对论 305

9.4.1 非惯性系 305

9.4.2 等效原理 306

9.4.3 广义相对论 307

巩固练习 308

总习题9 309

第10章 量子论 311

10.1 波粒二象性 312

10.1.1 经典物理的困难 312

10.1.2 物质波 315

10.1.3 不确定关系 318

巩固练习 319

10.2 薛定谔方程 319

10.2.1 薛定谔方程 319

10.2.2 一维势阱 322

10.2.3 谐振子 325

巩固练习 326

10.3 势垒贯穿 327

10.4 氢原子 328

10.4.1 氢原子的薛定谔方程 329

10.4.2 电子自旋 331

巩固练习 332

总习题10 333

附录 335

Ap1 常用数据 335

Ap1.1 基本物理常量 335

Ap1.2 基本天文常量 336

Ap1.3 国际单位倍数因子 337

Ap1.4 希腊字母 337

Ap2 常用数学公式 338

Ap2.1 常用微积分 338

Ap2.2 泰勒级数 339

Ap2.3 三角函数 340

Ap2.4 复变函数 341

Ap3 微分方程 342

Ap3.1 可分离变量类型 342

Ap3.2 一阶线性微分方程 343

Ap3.3 二阶常系数线性微分方程 344

Ap4 场论 346

Ap4.1 标量场的梯度 346

Ap4.2 矢量场的散度 347

Ap4.3 矢量场的旋度 348

Ap4.4 电磁场常用恒等式 349

Ap4.5 电磁场 350

参考文献 351