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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 宇宙学的标准模型 4

三 基本的相互作用 5

四 粒子物理的标准模型 7

3 物理量的测量和单位制 8

4 物理世界的层次和数量级 10

第一部分 力学和相对论 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 13

三 直角坐标系 抛体运动 15

四 平面极坐标系 横向速度和径向速度 17

五 自然坐标系 切向加速度和法向加速度 18

1-2 相对运动 21

习题 23

第二章 动量守恒和质点动力学 25

2-1 惯性定律和惯性系 25

2-2 质量 动量和动量守恒定律 26

一 两质点间的相互作用 26

二 惯性质量 26

三 动量 动量守恒定律 27

2-3 力 冲量和动量定理 29

一 力的定义 29

二 力的叠加原理 质点系动量守恒的条件 30

三 牛顿运动定律 31

四 冲量和动量定理 31

2-4 牛顿运动定律及其应用 34

一 牛顿运动定律的表述 34

二 牛顿运动定律的应用 35

三 自然界中常见的力 36

2-5 伽利略相对性原理和非惯性系 42

一 伽利略相对性原理 42

二 伽利略变换 43

三 非惯性系 44

四 加速平移参考系中的惯性力 45

五 惯性离心力 45

六 科里奥利力 46

习题 50

第三章 机械能守恒 54

3-1 机械能守恒定律 54

3-2 功和功率 56

一 功和能 56

二 功率 57

3-3 势能 57

一 保守力 保守系的机械能守恒 57

二 势能曲线 60

3-4 质心参考系 66

一 动量中心系和质心 66

二 质心运动定理 67

三 克尼希定理 资用能 68

3-5 两体碰撞 70

习题 74

第四章 角动量守恒 79

4-1 角动量和角动量守恒定律 79

4-2 力矩和角动量定理 80

一 力矩和质点的角动量定理 80

二 质点系的角动量定理 81

三 质心系的角动量定理 82

4-3 质点在有心力场中的运动 86

4-4 对称性与守恒定律 91

一 对称性 91

二 对称性与守恒定律 92

习题 96

第五章 连续体力学 99

5-1 刚体运动学 99

一 刚体的平移和定轴转动 99

二 刚体的平面平行运动 101

5-2 刚体动力学 102

一 定轴转动刚体的角动量和转动惯量 102

二 刚体定轴转动的角动量定理和转动定理 104

三 刚体定轴转动的动能定理 104

四 刚体的进动和陀螺仪 105

5-3 固体的弹性 111

一 弹性体中的应力和应变 111

二 弹性体的拉伸和压缩 112

三 弹性体的剪切形变 113

5-4 流体力学 114

一 流体的连续性方程 114

二 理想流体的定常流动 117

三 粘性流体的流动 119

习题 123

第六章 振动和波 127

6-1 简谐振动 127

一 描述简谐振动的特征量 127

二 简谐振动的合成 129

三 振动的分解 傅里叶变换 132

6-2 弹性系统的振动 135

一 谐振子的自由振动 135

二 谐振子的阻尼振动 137

三 谐振子的受迫振动和共振 139

6-3 耦合振子 142

一 简正模 142

二 简正模的叠加 144

6-4 机械波的产生和传播 145

一 波动图象 145

二 波动方程 147

三 波的能量 149

四 声波 150

6-5 驻波 151

一 驻波的形成和特点 151

二 两端固定的弦中的驻波 多自由度系统的简正模 152

三 半波损失 153

6-6 多普勒效应 155

6-7 波包和非线性波 158

一 波包和群速 158

二 非线性效应对波动的影响 159

三 孤波和孤子 160

习题 160

第七章 相对论 164

7-1 狭义相对论的基本假设 164

一 相对论的意义 164

二 狭义相对论的基本假设 165

三 迈克耳孙－莫雷实验 166

7-2 相对论运动学 167

一 相对论变换和时空观 167

二 闵可夫斯基空间 洛伦兹变换下的不变量 170

三 狭义相对论的时空观 172

7-3 相对论动力学 178

一 动量和质量 178

二 力 功和动能 180

三 能量 质能关系 181

四 能量和动量的关系 184

五 动量、能量和力的相对论变换 184

7-4 广义相对论 191

一 等效原理 192

二 爱因斯坦的引力场方程 195

三 广义相对论的检验 196

习题 200

第二部分 电磁学 203

第八章 电相互作用和真空中的静电场 203

8-1 电相互作用 203

一 电荷 电荷守恒定律 203

二 库仑定律 静电力的叠加原理 205

三 电场和电场强度 206

四 场强的叠加原理 206

8-2 静电场的高斯定理 211

一 电场线 211

二 电场通量 211

三 静电场的高斯定理 212

四 静电场的高斯定理的微分形式 214

8-3 静电场的环路定理和电势 217

一 静电场的环路定理 217

二 电势差与电势 219

三 电势叠加原理 221

四 等势面 电势的梯度 221

习题 227

第九章 静电场中的导体和电介质 229

9-1 静电场中的导体 229

一 导体的静电平衡条件 229

二 导体壳和静电屏蔽 231

三 电容和电容器 233

9-2 静电场中的电介质 235

一 电介质的极化 235

二 极化强度和极化电荷 236

三 各向同性线性电介质的极化规律 238

四 电位移 有电介质时的高斯定理 238

五 铁电体、永电体和压电体 240

六 电介质的击穿 241

9-3 静电场的能量 243

一 带电体系的静电能 243

二 电场的能量和能量密度 246

习题 249

第十章 电磁相互作用 252

10-1 磁相互作用 252

一 磁性现象 252

二 磁场和磁感应强度 252

三 洛伦兹力 253

四 带电粒子在磁场中的运动 253

五 霍耳效应 255

10-2 运动电荷的电磁场 259

一 运动电荷的电场和磁场（非相对论的） 259

二 电磁场的相对论变换 260

三 运动电荷的电磁场（相对论的） 261

四 两个运动电荷之间的相互作用 264

10-3 磁场和电流 266

一 恒定电流 267

二 毕奥－萨伐尔定律 273

三 安培定律 273

习题 281

第十一章 恒定磁场和磁介质 286

11-1 磁场的高斯定理和安培环路定理 286

一 磁场的高斯定理和矢势 286

二 安培环路定理 288

11-2 有磁介质时的高斯定理和安培环路定理 292

一 介质的磁化 292

二 有磁介质时的高斯定理 296

三 有磁介质时的安培环路定理 296

11-3 介质的磁化规律 298

一 顺磁质和抗磁质 298

二 铁磁质 300

习题 304

第十二章 电磁感应 306

12-1 电磁感应定律 306

一 电磁感应现象的发现 306

二 法拉第电磁感应定律 307

三 楞次定律 308

12-2 动生电动势和感生电动势 310

一 动生电动势 310

二 感生电动势 311

三 电磁感应定律的普遍形式 312

四 电磁感应与相对性原理 313

12-3 互感和自感 317

一 互感 317

二 自感 318

12-4 磁场的能量 321

一 自感磁能 321

二 互感磁能 322

三 磁场的能量 323

12-5 暂态过程 325

一 LR电路的暂态过程 325

二 RC电路的暂态过程 326

三 LCR电路的暂态过程 326

12-6 超导电性和超导磁体 328

一 零电阻现象 328

二 迈斯纳效应和磁通量子化 329

三 超导磁体的特点 332

四 工作在持续电流状态的超导磁体 333

习题 335

第十三章 电路 338

13-1 直流电路 338

一 电路中任意两点之间的电势差 338

二 基尔霍夫方程组 339

13-2 交流电及其简单电路 343

一 交流电概述 343

二 交流电路中的基本元件 344

三 简单交流电路的矢量图解法 347

13-3 交流电路的复数解法 350

一 交流电的复数表示法 350

二 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式 352

13-4 交流电的功率 353

一 瞬时功率和平均功率 353

二 功率因数 354

13-5 共振电路 355

一 串联共振电路 356

二 共振电路的品质因数 357

三 并联共振电路 358

习题 360

第十四章 电磁场和电磁波 364

14-1 位移电流 364

一 电磁场的基本规律 364

二 位移电流 365

三 安培环路定理的普遍形式 366

14-2 麦克斯韦方程组和边界条件 368

一 麦克斯韦方程组 368

二 电磁场的边界条件 369

14-3 电磁波 372

一 自由空间中的电磁波和平面电磁波 372

二 电磁波的辐射 377

三 电磁波谱 381

14-4 电磁场的能量和动量 381

一 电磁场的能量密度和能流密度 381

二 电磁场的动量 383

三 电磁场是物质的一种形态 384

习题 385

附录 387

附表1 基本物理常量1986年的推荐值 387

附表2 保留单位和标准值 387

附表3 太阳系的基本数据（Ⅰ） 388

附表4 太阳系的基本数据（Ⅱ） 388