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第1章 质点运动学与牛顿定律 1

1.1位置矢量和质点的运动学方程 1

1.1.1参照系 1

1.1.2质点模型 2

1.1.3位矢和位移 2

1.2速度和加速度 4

1.2.1速度 4

1.2.2加速度 6

1.3圆周运动 8

1.3.1法向加速度与切向加速度 8

1.3.2圆周运动的角量描述 9

1.4牛顿运动定律 11

1.4.1牛顿第一定律（惯性定律） 11

1.4.2牛顿第二定律（加速度定律） 11

1.4.3牛顿第三定律（作用与反作用定律） 12

1.5牛顿定律的应用 12

1.5.1应用牛顿定律解题步骤 12

1.5.2牛顿运动定律的应用 13

1.5.3动力学两类问题 14

1.5.4 300年来一桶水 15

1.6相对运动 15

1.7碰撞问题 16

习题 17

第2章 狭义相对论基础 19

2.1伽利略相对性原理和伽利略坐标变换式 19

2.1.1力学相对性原理 19

2.1.2伽利略坐标变换式 19

2.2狭义相对论基本原理和洛伦兹坐标变换式 20

2.2.1狭义相对论基本原理 20

2.2.2洛伦兹坐标变换式 22

2.3狭义相对论的时空观 24

2.3.1同时性问题 24

2.3.2长度缩短 24

2.3.3时间延长 26

2.4狭义相对论动力学基础 28

2.4.1相对论力学的基本方程 28

2.4.2质量和能量的关系 30

习题 32

第3章 动量守恒和能量守恒定律 35

3.1动量、冲量和动量定理 35

3.1.1动量 35

3.1.2动量原理 36

3.2动量守恒定律 37

3.2.1动量守恒定律的表述 37

3.2.2质点系动量守恒的条件 38

3.2.3火箭飞行原理 39

3.3变力的功和保守力的功 40

3.3.1功的定义 40

3.3.2功率 42

3.3.3保守力的功 42

3.4动能定理 44

3.4.1质点的动能定理 44

3.4.2质点系的动能定理 45

3.5机械能 46

3.5.1机械能与保守力场 46

3.5.2势能 47

3.6质点系的功能原理和机械能守恒定律 48

3.6.1质点系的功能原理 48

3.6.2机械能守恒定律 49

习题 51

第4章 刚体力学基础 53

4.1刚体的基本运动 53

4.1.1刚体 53

4.1.2刚体定轴转动的角速度 53

4.2角动量和角动量守恒定律 55

4.2.1质点的角动量 55

4.2.2质点角动量定理 56

4.2.3质点角动量守恒定律 56

4.2.4质点系的角动量 57

4.3刚体定轴转动的动能定理 58

4.3.1力矩的功 58

4.3.2刚体转动动能 59

4.3.3转动惯量及其计算 59

4.4刚体定轴转动定律和角动量定理 62

习题 64

第5章 静电场和电介质 67

5.1库仑定律 67

5.1.1电荷守恒定律 67

5.1.2库仑定律的表达 68

5.1.3静电场力的叠加原理 69

5.2电场强度 69

5.2.1场强的定义及点电荷场强 69

5.2.2场强的叠加原理 70

5.2.3电偶极子 74

5.3静电场的高斯定理 75

5.3.1电场线 75

5.3.2电通量 76

5.3.3高斯定理 77

5.3.4高斯定理的应用 79

5.4静电场的环路定理和电势 81

5.4.1静电场力的功 81

5.4.2静电场的环路定理 82

5.4.3电势能 82

5.4.4电势 83

5.4.5电势差 83

5.4.6等势面 86

5.5静电场中的导体 87

5.5.1导体的静电平衡条件 87

5.5.2电容器的电容 89

5.6静电场中的电介质 91

5.6.1有电介质时的高斯定理 91

5.6.2带电电容器的能量 92

5.6.3静电场能量 93

习题 94

第6章 稳恒磁场和磁介质 98

6.1电流 98

6.1.1电流强度 98

6.1.2欧姆定律及其微分式 99

6.2磁场和磁感应强度 100

6.2.1磁场 100

6.2.2磁感应强度 102

6.3毕奥一萨伐尔定律及其应用 103

6.3.1毕奥一萨伐尔定律 103

6.3.2磁感应强度的叠加原理 104

6.4磁场的高斯定理和安培环路定理 106

6.4.1磁场的高斯定理 107

6.4.2安培环路定理及其应用 108

6.4.3安培环路定理应用举例 110

6.5磁场对电流的作用 113

6.5.1磁场对运动电荷的作用 113

6.5.2磁场对载流导线的作用 114

6.6磁介质及其磁化 116

6.6.1磁介质 116

6.6.2磁介质中的磁场 116

习题 117

第7章 电磁感应和变化的电磁场 121

7.1电源和电动势 121

7.2电磁感应的基本规律 122

7.2.1法拉第电磁感应定律 122

7.2.2涡流的概念及趋肤效应 125

7.3动生电动势 126

7.4感生电动势 127

7.5自感、互感和磁场的能量 130

7.6麦克斯韦电磁场理论简介 132

习题 134

第8章 机械振动和机械波 137

8.1简谐振动 137

8.1.1简谐振动概念 137

8.1.2简谐振动的基本规律 137

8.1.3相位差 139

8.2简谐振动的矢量图示法 140

8.2.1旋转矢量法 140

8.2.2简谐振动的实例 142

8.3谐振子振动的能量 143

8.4谐振动的合成 144

8.4.1两个同方向、同频率的简谐振动的合成 144

8.4.2两个同方向、不同频率的谐振动的合成 146

8.4.3相互垂直的简谐振动的合成 146

8.5机械波的产生和传播 148

8.5.1机械波的产生条件和传播特征 149

8.5.2机械波传播的特征物理量 150

8.6简谐波的波动方程 151

8.6.1平面简谐波的波动方程 152

8.6.2波动方程的微分形式 154

8.7波的能量和能流密度 155

8.7.1波的能量 155

8.7.2能量密度和能流密度 157

8.7.3波的吸收 158

8.8惠更斯原理和波的叠加 158

8.9驻波和半波损失 161

习题 165

第9章 波动光学 168

9.1电磁波的波动方程 168

9.1.1电磁波的特性 168

9.1.2电磁波的能量和动量 169

9.1.3电磁波谱 171

9.2光源和光波的叠加 171

9.2.1普通光源的发光特点 171

9.2.2光的相干条件 172

9.3相干光的获得 174

9.3.1杨氏双缝实验 175

9.3.2干涉条纹的明暗条件 175

9.3.3菲涅耳双镜实验 177

9.4薄膜干涉 180

9.4.1光程 180

9.4.2等倾干涉 182

9.4.3等厚干涉 184

9.4.4增透膜和增反膜 188

9.5迈克尔逊干涉仪 188

9.6光的衍射 190

9.6.1惠更斯一菲涅耳原理 190

9.6.2单缝衍射 191

9.6.3光学仪器的分辨本领 194

9.7光栅衍射 196

9.8光的偏振 198

9.8.1自然光和偏振光 198

9.8.2起偏和检偏 199

9.8.3反射和折射时的偏振 201

9.8.4双折射、椭圆偏振光和圆偏振光 203

习题 203

第10章 气体分子运动论和热力学基础 207

10.1理想气体的状态方程 207

10.2理想气体的压强公式和温度公式 209

10.2.1理想气体压强公式 209

10.2.2温度公式 211

10.3能量均分原理和理想气体的内能 211

10.3.1能量按自由度均分原理 211

10.3.2理想气体的内能 213

10.4麦克斯韦速率分布 214

10.4.1统计规律 214

10.4.2麦克斯韦速率分布定律 215

10.4.3三种特征速率 217

10.4.4玻耳兹曼分布律 219

10.5分子的平均碰撞次数及自由程 220

10.6热力学第一定律 221

10.6.1热力学第一定律的表述 221

10.6.2气体系统做功公式 222

10.7热力学第一定律应用于理想气体的等值过程 224

10.7.1等容过程 224

10.7.2等压过程 225

10.7.3等温过程 227

10.7.4绝热过程 227

10.7.5多方过程 229

10.8卡诺循环 230

10.8.1循环过程 230

10.8.2卡诺循环 231

10.9热力学第二定律和卡诺定理 234

10.9.1热力学第二定律 234

10.9.2卡诺定理和热力学第二定律的统计意义 235

习题 236

第11章 波和粒子 240

11.1热辐射和普朗克量子假说 240

11.1.1黑体辐射 240

11.1.2普朗克量子假说 242

11.2爱因斯坦光子理论 243

11.2.1光电效应 243

11.2.2爱因斯坦方程 245

11.2.3康普顿效应 245

11.3德布罗意波、实物粒子波粒二象性 246

11.4玻尔氢原子理论 248

11.5海森伯测不准关系 250

11.6量子力学的基本概念和薛定谔方程 251

习题 254

第12章 激光的基本原理 256

12.1激光器的设想和实现 256

12.2激光的基本概念和特性 258

12.3激光振荡的基本原理和基本条件 264

12.4光在介质中的放大 269

12.5光学谐振腔 272

12.6典型激光器件 276

12.6.1气体激光器 276

12.6.2固体激光器 282

12.6.3半导体激光器 284

12.6.4其他激光器 285

习题 286

习题答案 287

参考文献 291