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绪论 1

0.1 物理学的地位与作用 1

0.1.1 物理学与其他自然科学 1

0.1.2 物理学与高新技术 1

0.2 学习大学物理应该注意的几个基本问题 4

0.2.1 理想模型 4

0.2.2 参考系与坐标系 4

0.2.3 物理量的单位与量纲 5

0.2.4 求解物理问题的方法 7

第一篇 力学 10

第1章 质点运动学 10

1.1 质点运动的描述 11

1.1.1 位置矢量与运动方程 11

1.1.2 位移与路程 13

1.1.3 速度与速率 14

1.1.4 加速度 16

1.2 质点运动的非解析描述 17

1.2.1 列表法 17

1.2.2 曲线法 18

1.2.3 变加速运动的数值计算法 18

1.3 质点运动学的基本问题 19

1.4 叠加原理与曲线运动 23

1.4.1 运动叠加原理 23

1.4.2 曲线运动的研究方法 23

1.5 自然坐标系中的加速度 25

1.5.1 自然坐标系 25

1.5.2 匀速率圆周运动中的法向加速度 26

1.5.3 变速率圆周运动中的法向加速度和切向加速度 27

1.5.4 一般曲线运动的法向加速度和切向加速度 28

1.5.5 自然坐标系中的运动学问题 29

1.6 相对运动 32

1.6.1 基本参考系与运动参考系 32

1.6.2 经典力学的平动坐标系变换 32

1.6.3 伽利略变换 33

思考题1 36

习题1 38

第2章 质点动力学 42

2.1 牛顿运动定律及其应用 43

2.1.1 牛顿运动定律 43

2.1.2 常见力和基本力 43

2.1.3 牛顿第二定律的微分形式及其应用 47

2.2 惯性系与非惯性系 55

2.2.1 惯性参考系 55

2.2.2 牛顿定律的适用范围 56

2.2.3 力学相对性原理 57

2.3 功能原理与机械能守恒定律 57

2.3.1 功 58

2.3.2 势能 61

2.3.3 动能定理 64

2.3.4 功能原理与机械能守恒定律 65

2.4 动量定理与动量守恒定律 69

2.4.1 冲量与动量 69

2.4.2 质点的动量定理 70

2.4.3 质点系的动量定理 72

2.4.4 动量守恒定律 73

2.5 火箭飞行原理 75

2.5.1 火箭在自由空间飞行 75

2.5.2 火箭在重力场中飞行 76

2.6 碰撞 77

2.6.1 碰撞的分类 77

2.6.2 碰撞的特点 77

2.6.3 处理碰撞问题的理论依据 78

2.7 质点的角动量定理与角动量守恒定律 78

2.7.1 质点的角动量 78

2.7.2 质点的角动量定理 79

2.7.3 质点的角动量守恒定律 80

思考题2 81

习题2 81

物理原理与现代技术（A） 84

第3章 刚体力学基础 88

3.1 刚体运动概述 89

3.1.1 刚体的概念 89

3.1.2 刚体的运动形式 89

3.1.3 刚体的自由度 90

3.2 刚体的定轴转动运动学 91

3.2.1 描述刚体转动的物理量 91

3.2.2 角量与线量的关系 93

3.2.3 定轴转动运动学的两类问题 93

3.3 刚体定轴转动定律 95

3.3.1 力矩 95

3.3.2 刚体定轴转动定律 96

3.3.3 转动惯量 97

3.3.4 定轴转动定律的应用 101

3.4 转动中的功能关系 102

3.4.1 力矩的功 102

3.4.2 定轴转动的动能定理 103

3.4.3 刚体的重力势能 104

3.4.4 含有刚体的力学系统的机械能守恒定律 105

3.5 刚体的角动量定理与角动量守恒定律 107

3.5.1 角动量定理 107

3.5.2 角动量守恒定律 108

3.5.3 角动量守恒定律在工程技术上的应用 109

思考题3 112

习题3 113

第二篇 振动与波动 120

第4章 机械振动 120

4.1 简谐振动 121

4.1.1 简谐振动的描述 121

4.1.2 简谐振动的特征 124

4.2 阻尼振动 131

4.3 受迫振动与共振 133

4.3.1 受迫振动 133

4.3.2 共振 134

4.4 简谐振动的合成 135

4.4.1 同频率平行振动的合成 136

4.4.2 不同频率平行振动的合成 139

4.4.3 同频率垂直振动的合成 141

4.4.4 不同频率垂直振动的合成 144

思考题4 144

习题4 145

第5章 机械波 149

5.1 波动的基本概念 150

5.1.1 波的产生与传播 150

5.1.2 横波与纵波 150

5.1.3 矢量波与标量波 151

5.2 波动的描述 151

5.2.1 波动的几何描述 151

5.2.2 平面谐波的波函数 153

5.3 波动方程 158

5.3.1 一维波动方程 158

5.3.2 三维波动方程 160

5.4 波的能量传输 160

5.4.1 波的能量和能量密度 160

5.4.2 波的能流和强度 163

5.5 波的干涉 165

5.5.1 波的叠加原理 166

5.5.2 波的干涉 166

5.6 驻波 169

5.6.1 驻波的形成 169

5.6.2 驻波的表达式 171

5.6.3 驻波的特征 171

5.6.4 半波损失 173

5.7 多普勒效应 174

思考题5 177

习题5 177

物理原理与现代技术（B） 181

第三篇 光学 186

第6章 几何光学 186

6.1 几何光学的基本概念和基本定律 187

6.1.1 光源、光线 187

6.1.2 光速 187

6.1.3 反射定律 188

6.1.4 折射定律 189

6.1.5 全反射 189

6.1.6 光的色散 190

6.1.7 费马原理 190

6.2 光在平面上的反射与折射 191

6.2.1 平面镜 191

6.2.2 棱镜 192

6.3 光在球面上的反射和折射 193

6.3.1 球面反射镜上光的反射与成像 193

6.3.2 单个球面界面上的折射 195

6.3.3 多界面系统的逐次成像 196

6.4 薄透镜 197

6.4.1 焦点、焦距和焦平面 197

6.4.2 物像方程 198

6.4.3 作图法成像分析 198

6.5 光学仪器 199

6.5.1 眼睛 200

6.5.2 放大镜 201

6.5.3 显微镜 201

6.5.4 望远镜 202

6.5.5 照相机 203

6.5.6 像差 204

思考题6 205

第7章 光的干涉 206

7.1 光波的相干叠加 207

7.1.1 光波的叠加 207

7.1.2 光波的相干条件 208

7.1.3 光程差与相位差 209

7.1.4 相干光的获得 211

7.1.5 光波叠加的类别 212

7.2 杨氏双缝干涉 213

7.2.1 杨氏双缝干涉的实验装置 213

7.2.2 双缝干涉的明、暗纹条件 214

7.2.3 双缝干涉条纹的分布 214

7.2.4 双光束干涉条纹的光强分布 217

7.2.5 干涉条纹与全息记录 217

7.2.6 劳埃德镜干涉 218

7.3 光场的时空相干性 219

7.3.1 光场的时间相干性 219

7.3.2 光场的空间相干性 220

7.3.3 再谈相干光条件 223

7.4 薄膜干涉 224

7.4.1 劈尖薄膜的等厚干涉 224

7.4.2 牛顿环仪的等厚干涉 227

7.4.3 等厚干涉的应用 228

7.4.4 平行平面薄膜的等倾干涉 230

7.5 迈克耳孙干涉仪 234

7.5.1 仪器的基本结构 234

7.5.2 干涉条纹 235

7.5.3 迈克耳孙干涉仪的优点及应用 236

思考题7 236

第8章 光的衍射 238

8.1 光的衍射现象与惠更斯－菲涅耳原理 239

8.1.1 光的衍射现象及其一般规律 239

8.1.2 惠更斯－菲涅耳原理 241

8.2 单缝的夫琅禾费衍射 242

8.2.1 单缝衍射的实验装置和图样 242

8.2.2 单缝衍射的明、暗纹条件 242

8.2.3 单缝衍射条纹的位置 244

8.2.4 单缝衍射条纹的特征 244

8.3 光栅的夫琅禾费衍射 247

8.3.1 光栅及其衍射图样 247

8.3.2 光栅衍射条纹的成因 248

8.3.3 光栅方程 249

8.3.4 光栅衍射条纹的分布 249

8.3.5 光栅光谱 251

8.3.6 斜入射情况下的光栅方程 253

8.4 圆孔衍射与光学仪器的分辨率 254

8.4.1 圆孔的夫琅禾费衍射 254

8.4.2 光学仪器的分辨率 255

8.5 X射线的晶体衍射 258

8.5.1 光栅与晶体点阵 258

8.5.2 X射线的晶体衍射 258

思考题8 261

物理原理与现代技术（C） 262

第9章 光的偏振 269

9.1 自然光和偏振光 270

9.1.1 自然光 270

9.1.2 偏振光 270

9.1.3 光振动的分解与合成 271

9.2 偏振片的起偏与检偏 272

9.2.1 偏振片起偏 273

9.2.2 偏振片的检偏 273

9.2.3 马吕斯定律 274

9.3 反射和折射时光的偏振 275

9.3.1 反射和折射时光的偏振态的变化 275

9.3.2 布儒斯特定律 276

9.4 双折射起偏振法 277

9.4.1 晶体的双折射现象 277

9.4.2 寻常光与非常光 278

9.4.3 双折射现象的理论解释 279

9.5 椭圆偏振光和圆偏振光 281

9.5.1 波片 281

9.5.2 椭圆偏振光和圆偏振光 282

9.6 偏振光的干涉及应用 283

9.6.1 偏振光的干涉 283

9.6.2 人工双折射及其应用 286

思考题9 288

习题6，7，8，9 289

第四篇 热学 296

第1 0章 气体动理论 296

10.1 统计规律的基本概念 297

10.1.1 统计规律 297

10.1.2 概率 298

10.1.3 统计平均值 299

10.2 系统的状态及其描述 299

10.2.1 热力学系统 299

10.2.2 平衡态 300

10.2.3 状态参量 300

10.2.4 理想气体的状态方程 301

10.2.5 实际气体的状态方程 302

10.3 理想气体的压强和温度 303

10.3.1 理想气体的微观模型 303

10.3.2 压强的微观解释 303

10.3.3 温度的微观本质 305

10.4 能量按自由度分配的统计规律 306

10.4.1 分子自由度 307

10.4.2 能量按自由度均分定理 307

10.4.3 理想气体的内能 308

10.5 气体分子数按速率分布的统计规律 310

10.5.1 速率分布函数 310

10.5.2 麦克斯韦速率分布律 310

10.5.3 麦克斯韦速率分布函数的应用 312

10.5.4 麦克斯韦速率分布律的实验验证 314

10.6 分子数按能量分布的统计规律 315

10.6.1 玻尔兹曼能量分布律 315

10.6.2 重力场中大气压强按高度的分布 317

10.7 气体分子的平均碰撞频率及平均自由程 318

10.7.1 分子的平均碰撞频率 318

10.7.2 分子的平均自由程 319

思考题10 320

习题10 321

物理原理与现代技术（D） 323

第11章 热力学基础 328

11.1 热力学的基本概念 329

11.1.1 热力学过程 329

11.1.2 内能、功和热量 330

11.2 热力学第一定律 332

11.2.1 热力学第一定律 332

11.2.2 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用 332

11.3 绝热过程与多方过程 337

11.3.1 绝热过程 337

11.3.2 多方过程 340

11.4 循环过程 341

11.4.1 循环过程 341

11.4.2 卡诺循环 343

11.4.3 几种常见的热机和致冷机 346

11.5 真实气体的焦耳－汤姆孙实验 348

11.5.1 实验装置和工作原理 348

11.5.2 焦耳－汤姆孙效应 349

11.6 热力学第二定律 350

11.6.1 可逆过程与不可逆过程 350

11.6.2 热力学第二定律 352

11.6.3 热力学第二定律的统计意义 353

11.7 熵 355

11.7.1 玻尔兹曼公式 355

11.7.2 熵增加原理与热力学第二定律 355

11.7.3 克劳修斯熵 356

思考题11 358

习题11 359

附录 常用物理常数表 363