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第1章 质点运动学 1

1.1 质点运动的一般描述 1

1.1.1 描述质点运动的几个基本物理量 1

1.1.2 质点运动的相对性 5

1.2 几种特殊运动的描述 6

1.2.1 匀变速直线运动 6

1.2.2 抛体运动 8

1.2.3 圆周运动 9

习题1 14

第2章 质点动力学 15

2.1 牛顿三定律 惯性系和非惯性系 15

2.1.1 牛顿三定律 15

2.1.2 关于力的三条规律 16

2.1.3 惯性系和非惯性系 惯性力 17

2.2 力的功（力的空间累积效应） 19

2.2.1 功 功率 能量 19

2.2.2 功和能的关系 23

2.3 力的冲量（力的时间累积效应） 25

2.3.1 动量 冲量 冲力 25

2.3.2 冲量和动量的关系 27

习题2 29

第3章 刚体力学基础 30

3.1 刚体运动 30

3.1.1 刚体的定义 30

3.1.2 刚体的运动 30

3.1.3 刚体的定轴转动 31

3.2 力矩 转动定律 转动惯量 32

3.2.1 力矩 32

3.2.2 转动定律 32

3.2.3 转动惯量的计算 34

3.3 转动动能 力矩的功 转动动能定理 37

3.3.1 转动动能 37

3.3.2 力矩的功 38

3.3.3 刚体定轴转动的动能定理 38

3.4 角动量 角动量定理 角动量守恒定律 40

3.4.1 角动量（动量矩） 40

3.4.2 角动量定理 40

3.4.3 角动量守恒定律 40

习题3 43

第4章 机械振动 45

4.1 简谐振动 45

4.1.1 简谐振动 45

4.1.2 描述简谐振动的物理量 46

4.1.3 简谐振动的矢量图示法 48

4.2 简谐振动的能量 50

4.3 简谐振动的合成 51

4.3.1 两个同方向同频率简谐振动的合成 51

4.3.2 同方向不同频率简谐振动的合成 52

4.3.3 两个相互垂直的同频率简谐振动的合成 53

4.4 阻尼振动和受迫振动简介 54

4.4.1 阻尼振动 55

4.4.2 受迫振动 56

习题4 56

第5章 机械波 58

5.1 描述机械波的基本物理量 58

5.2 平面简谐波的波函数 60

5.2.1 平面简谐波的波函数 60

5.2.2 波函数的物理意义 61

5.2.3 平面简谐波的微分方程 63

5.3 波的能量 63

5.3.1 波的能量和能量密度 63

5.3.2 能流和能流密度 65

5.3.3 波的吸收 65

5.4 惠更斯原理 65

5.5 波的叠加原理 波的干涉 66

5.6 驻波 69

5.7 多普勒效应 71

5.7.1 波源S相对于介质静止，而观察者O以速度v0相对于介质运动 72

5.7.2 观察者O相对于介质静止，而波源S以速度vs相对于介质运动 72

5.7.3 波源S和观察者O同时相对于介质运动 73

习题5 74

第6章 静电场 76

6.1 电荷的量子化 电荷守恒定律 76

6.1.1 电荷的量子化 76

6.1.2 电荷守恒定律 76

6.2 库仑定律 76

6.3 电场强度 77

6.3.1 静电场 77

6.3.2 电场强度 77

6.3.3 点电荷电场强度 78

6.3.4 电场强度叠加原理 79

6.4 电场强度通量 高斯定理 81

6.4.1 电场线 81

6.4.2 电场强度通量 82

6.4.3 高斯定理 83

6.4.4 高斯定理应用举例 84

6.5 静电场的环路定理 电势能 85

6.5.1 静电场力所作的功 85

6.5.2 静电场的环路定理 86

6.5.3 电势能 86

6.6 电势 87

6.6.1 电势 87

6.6.2 点电荷电场的电势 87

6.6.3 电势的叠加原理 87

6.7 电场强度与电势梯度 89

6.7.1 等势面 89

6.7.2 电场强度与电势梯度 90

6.8 静电场中的电偶极子 91

6.8.1 外电场对电偶极子的力矩和取向作用 91

6.8.2 电偶极子在电场中的电势能和平衡位置 91

习题6 91

第7章 静电场中的导体和电介质 93

7.1 静电场中的导体 93

7.1.1 静电感应 静电平衡条件 93

7.1.2 静电平衡时导体上电荷的分布 94

7.2 电容 电容器 94

7.2.1 孤立导体的电容 95

7.2.2 电容器 95

7.2.3 电容器的连接 97

7.3 静电场中的电介质 98

7.3.1 电介质对电容的影响 相对电容率 98

7.3.2 电介质的极化 99

7.3.3 电极化强度 99

7.4 电位移 有电介质时的高斯定理 100

7.5 静电场的能量 能量密度 101

7.5.1 孤立带电导体的电能 101

7.5.2 电容器的电能 102

7.5.3 静电场的能量 能量密度 102

习题7 103

第8章 稳恒磁场 105

8.1 磁场 磁感应强度 105

8.1.1 磁的基本现象 105

8.1.2 磁感应强度 106

8.2 毕奥－萨伐尔定律 107

8.2.1 磁场的叠加原理 107

8.2.2 毕奥－萨伐尔定律 107

8.2.3 毕奥－萨伐尔定律的应用举例 108

8.3 磁场的高斯定理 111

8.3.1 磁感应线 111

8.3.2 磁通量 111

8.3.3 磁场的高斯定理及其应用 112

8.4 安培环路定理 112

8.4.1 安培环路定理 112

8.4.2 安培环路定理的应用 113

8.5 磁场对运动电荷的作用 116

8.5.1 洛伦兹力 带电粒子在均匀磁场中的运动 116

8.5.2 带电粒子在现代电磁场技术中的应用举例 117

8.6 磁场对载流导线的作用 118

8.6.1 安培定律 118

8.6.2 磁场对平面载流线圈作用的力矩 119

8.7 磁场中的磁介质 120

习题8 121

第9章 电磁感应 电磁场基本方程 123

9.1 电磁感应的基本定律 123

9.1.1 电磁感应现象 123

9.1.2 电磁感应的基本定律 124

9.2 动生电动势 126

9.2.1 动生电动势 126

9.2.2 动生电动势与洛伦兹力的关系 127

9.2.3 动生电动势与能量守恒和转换定律的关系 128

9.2.4 磁场中转动线圈内的动生电动势 128

9.3 自感 互感 磁场的能量 130

9.3.1 自感 130

9.3.2 互感 131

9.3.3 磁场的能量 132

9.4 麦克斯韦的两个假设 134

9.4.1 麦克斯韦关于涡旋电场的假设 134

9.4.2 麦克斯韦关于位移电流的假设 136

9.5 麦克斯韦方程组 138

9.5.1 麦克斯韦方程组的积分形式 139

9.5.2 麦克斯韦方程组的微分形式 140

习题9 141

第10章 气体动理论 143

10.1 气体动理化的基本概念 144

10.1.1 热力学系统 144

10.1.2 平衡态、平衡过程、理想气体状态方程 144

10.2 理想气体状态方程的微观解释 147

10.2.1 理想气体压强公式 148

10.2.2 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系 149

10.3 能量按自由度均分原理 150

10.3.1 分子运动的自由度 150

10.3.2 能量均分定理 152

10.3.3 理想气体的内能 152

10.4 麦克斯韦速率分布 154

10.4.1 气体分子速率分布函数 154

10.4.2 麦克斯韦分子速率分布律 155

10.4.3 三种统计速率 157

10.5 气体分子的平均自由程和碰撞频率 158

10.5.1 气体分子平均碰撞频率 158

10.5.2 分子的平均自由程 159

10.6 内迁移 范德瓦耳斯方程 161

10.6.1 气体内的迁移现象 161

10.6.2 真实气体 范德瓦耳斯方程 165

习题10 169

第11章 热力学基础 171

11.1 热力学第一定律 171

11.1.1 内能、功和热量 171

11.1.2 热力学第一定律 173

11.2 理想气体的等值过程 174

11.2.1 等容过程 174

11.2.2 等压过程 175

11.2.3 等温过程 176

11.3 理想气体的绝热过程和多方过程 178

11.3.1 绝热过程 178

11.3.2 多方过程 180

11.4 循环过程和卡诺循环 180

11.4.1 循环过程 180

11.4.2 热机和效率 181

11.4.3 制冷机及制冷系数 181

11.4.4 卡诺循环 182

11.5 热力学第二定律的表述 185

11.5.1 可逆过程与不可逆过程 185

11.5.2 热力学第二定律的表述 186

11.6 卡诺定理 188

11.6.1 卡诺定理的内容 188

11.6.2 卡诺定理的证明 188

11.6.3 热力学温标 189

11.7 熵和熵增加原理 189

11.7.1 克劳修斯等式 189

11.7.2 熵 190

11.7.3 熵增加原理 191

11.7.4 温熵图 192

11.8 热力学第二定律的统计意义 193

11.8.1 理想气体自由膨胀不可逆性的统计意义 193

11.8.2 热力学概率和玻尔兹曼熵公式 195

11.8.3 热力学第二定律的适用范围 195

习题11 195

第12章 波动光学 197

12.1 光的电磁理论 197

12.1.1 电磁学理论 197

12.1.2 相干光 198

12.2 分波面的干涉实验 199

12.2.1 杨氏双缝干涉实验 199

12.2.2 菲涅耳双面镜 201

12.2.3 劳埃德镜实验 201

12.3 分振幅干涉 201

12.3.1 光程 光程差 201

12.3.2 薄膜干涉 202

12.4 迈克耳孙干涉仪 207

12.5 光的衍射 208

12.5.1 光的衍射现象 208

12.5.2 衍射现象的分类 209

12.5.3 惠更斯－菲涅耳原理 210

12.6 单缝夫琅禾费衍射 210

12.7 圆孔衍射和光学仪器的分辨本领 212

12.7.1 圆孔夫琅禾费衍射 212

12.7.2 光谱仪器的分辨本领 213

12.8 光栅衍射 214

12.8.1 光栅 214

12.8.2 光栅方程 215

12.8.3 光栅衍射的光强分布 216

12.8.4 光栅光谱 217

12.9 X射线衍射 218

12.10 光的偏振 219

12.10.1 光的偏振 线偏振光和自然光 220

12.10.2 偏振片 起偏和检偏 221

12.10.3 马吕斯定律 221

12.10.4 反射光和折射光的偏振 222

12.10.5 双折射引起的偏振现象 223

12.10.6 散射引起的偏振现象 224

习题12 225

第13章 狭义相对论 227

13.1 伽利略变换 经典力学的相对性原理 227

13.1.1 经典力学的时空观 伽利略变换 227

13.1.2 经典力学的相对性原理 227

13.2 迈克耳孙－莫雷实验 228

13.2.1 以太参考系 228

13.2.2 迈克耳孙－莫雷实验 228

13.3 狭义相对论的基本原理洛伦兹变换 229

13.3.1 狭义相对论的基本原理 229

13.3.2 洛伦兹变换 229

13.3.3 洛伦兹速度变换 230

13.4 狭义相对论的时空观 232

13.4.1 同时的相对性 232

13.4.2 长度的收缩 232

13.4.3 时间延缓 233

13.5 相对论动量和能量 235

13.5.1 相对论动量与质量 235

13.5.2 狭义相对论力学的基本方程 236

13.5.3 相对论动能 236

13.5.4 质量和能量的关系 237

13.5.5 动量与能量的关系 238

习题13 239

第14章 量子理论 240

14.1 黑体辐射和普朗克能量子假说 240

14.2 光电效应与爱因斯坦光量子假说 243

14.2.1 光电效应 243

14.2.2 爱因斯坦光量子假说 244

14.3 康普顿效应（散射） 244

14.4 玻尔氢原子理论 246

14.4.1 氢原子光谱 246

14.4.2 玻尔氢原子理论 246

14.5 波函数假定 247

14.5.1 德布罗意物质波假说 247

14.5.2 德布罗意波的统计解释 249

14.5.3 状态及状态的描述 249

14.5.4 状态叠加原理 252

14.5.5 内积 254

14.6 薛定谔方程假定 254

14.6.1 自由粒子波函数的薛定谔方程 255

14.6.2 算符化规则 256

14.6.3 非自由粒子波函数方程 257

14.6.4 波函数的标准条件 257

14.7 定态薛定谔方程 258

14.7.1 定态薛定谔方程的建立 258

14.7.2 定态的性质 259

14.7.3 定态的几个典型物理模型问题 259

14.8 电子自旋 274

14.8.1 电子自旋实验 274

14.8.2 电子自旋假设 277

习题14 278

习题参考答案 280