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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

1.1.1参考系 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 5

1.2.3运动学两类问题 6

1.3圆周运动 7

1.3.1法向加速度与切向加速度 7

1.3.2圆周运动的角量描述 8

1.4牛顿运动定律 9

1.4.1牛顿第一定律 9

1.4.2牛顿第二定律 9

1.4.3牛顿第三定律 10

1.5牛顿定律的应用 10

1.5.1应用牛顿定律解题的步骤 10

1.5.2牛顿运动定律的应用 11

1.5.3动力学两类问题 11

1.5.4 300年来一桶水 12

1.6相对运动 13

习题 14

第2章 动量守恒和能量守恒定律 16

2.1动量、冲量和动量定理 16

2.1.1动量 16

2.1.2动量定理 17

2.1.3质点系的动量定理 18

2.2动量守恒定律 18

2.2.1动量守恒定律的表述 18

2.2.2质点系动量守恒的条件 19

2.2.3火箭飞行原理 19

2.3变力的功和保守力的功 20

2.3.1功 20

2.3.2功率 21

2.3.3保守力的功 22

2.4动能定理 24

2.4.1质点的动能定理 24

2.4.2质点系的动能定理 25

2.5机械能 26

2.5.1机械能与保守力场 26

2.5.2势能 26

2.6质点系的功能原理和机械能守恒定律 27

2.6.1质点系的功能原理 27

2.6.2机械能守恒定律 28

2.7碰撞问题 29

习题 30

第3章 刚体力学基础 32

3.1刚体的基本运动 32

3.1.1刚体 32

3.1.2刚体定轴转动的角速度 32

3.2角动量和角动量守恒定律 33

3.2.1质点的角动量 33

3.2.2质点角动量定理 34

3.2.3质点角动量守恒定律 34

3.2.4质点系的角动量 35

3.3刚体定轴转动的动能定理 36

3.3.1力矩的功 36

3.3.2刚体转动动能 36

3.3.3转动惯量及其计算 37

3.4刚体定轴转动定律和角动量定理 39

习题 41

第4章 狭义相对论基础 43

4.1伽利略相对性原理和伽利略坐标变换式 43

4.1.1力学相对性原理 43

4.1.2伽利略坐标变换式 43

4.2狭义相对论基本原理和洛伦兹坐标变换式 44

4.2.1狭义相对论基本原理 44

4.2.2洛伦兹坐标变换式 45

4.3狭义相对论的时空观 46

4.3.1同时性问题 46

4.3.2长度缩短 47

4.3.3时间延长 48

4.4狭义相对论动力学基础 50

4.4.1相对论力学的基本方程 50

4.4.2质量和能量的关系 51

4.5广义相对论简介 52

习题 53

第5章 静电场和电介质 55

5.1库仑定律 55

5.1.1电荷守恒定律 55

5.1.2库仑定律的表述 55

5.1.3静电场力的叠加原理 56

5.2电场强度 56

5.2.1场强的定义及点电荷场强 56

5.2.2场强的叠加原理 57

5.2.3电偶极子 60

5.3静电场的高斯定理 60

5.3.1电场线 60

5.3.2电通量 61

5.3.3高斯定理 62

5.3.4高斯定理的应用 63

5.4静电场的环路定理和电势 65

5.4.1静电场力的功 65

5.4.2静电场的环路定理 65

5.4.3电势能 66

5.4.4电势 66

5.4.5电势差 66

5.4.6等势面 68

5.5静电场中的导体 69

5.5.1导体的静电平衡条件 69

5.5.2电容器的电容 70

5.6静电场中的电介质 71

5.6.1有电介质时的高斯定理 71

5.6.2带电电容器的能量 73

5.6.3静电场能量 73

习题 74

第6章 稳恒磁场和磁介质 78

6.1电流 78

6.1.1电流强度 78

6.1.2欧姆定律及其微分式 79

6.2磁场和磁感应强度 79

6.2.1磁场 79

6.2.2磁感应强度 81

6.3毕奥-萨伐尔定律及其应用 81

6.3.1毕奥-萨伐尔定律 81

6.3.2毕奥-萨伐尔定律的应用 82

6.4磁场的高斯定理和安培环路定理 84

6.4.1磁场的高斯定理 84

6.4.2安培环路定理 85

6.4.3安培环路定理的应用 87

6.5磁场对电流的作用 89

6.5.1磁场对运动电荷的作用 89

6.5.2磁场对载流导线的作用 90

6.6磁介质及其磁化 91

6.6.1磁介质 91

6.6.2磁介质中的磁场 91

习题 92

第7章 电磁感应和变化的电磁场 95

7.1电源和电动势 95

7.2电磁感应的基本规律 96

7.2.1法拉第电磁感应定律 96

7.2.2涡电流及其热效应 98

7.3动生电动势 98

7.4感生电动势 100

7.5自感、互感和磁场的能量 102

7.6麦克斯韦电磁场理论简介 103

习题 105

第8章 机械振动和机械波 107

8.1简谐振动 107

8.1.1简谐振动的概念 107

8.1.2简谐振动的基本规律 107

8.1.3相位差 108

8.2简谐振动的矢量图示法 109

8.2.1旋转矢量法 109

8.2.2简谐振动的实例 110

8.3谐振子振动的能量 111

8.4简谐振动的合成 112

8.4.1两个同方向、同频率的简谐振动的合成 112

8.4.2两个同方向、不同频率的简谐振动的合成 113

8.4.3相互垂直的简谐振动的合成 113

8.5机械波的产生和传播 115

8.5.1机械波的产生条件和传播特征 115

8.5.2机械波传播的特征物理量 116

8.6简谐波的波动方程 117

8.6.1平面简谐波的波动方程 117

8.6.2波动方程的微分形式 119

8.7波的能量和能流密度 120

8.7.1波的能量 120

8.7.2能量密度和能流密度 121

8.7.3波的吸收 122

8.8惠更斯原理和波的叠加 122

8.9驻波和半波损失 124

习题 127

第9章 波动光学 129

9.1电磁波的波动方程 129

9.1.1电磁波的特性 129

9.1.2电磁波的能量和动量 130

9.1.3电磁波谱 131

9.2光源和光波的叠加 131

9.2.1普通光源的发光特点 131

9.2.2光的相干条件 132

9.3分波面干涉 134

9.3.1杨氏双缝实验 134

9.3.2干涉条纹的明暗条件 134

9.3.3菲涅耳双镜实验 136

9.4薄膜干涉 137

9.4.1光程 138

9.4.2等倾干涉 139

9.4.3等厚干涉 140

9.4.4增透膜和增反膜 143

9.5迈克耳孙干涉仪 144

9.6光的衍射 145

9.6.1惠更斯-菲涅耳原理 145

9.6.2单缝衍射 146

9.6.3光学仪器的分辨本领 148

9.7光栅衍射 150

9.8光的偏振 151

9.8.1自然光和偏振光 151

9.8.2起偏和检偏 152

9.8.3反射和折射时的偏振 154

9.8.4双折射、椭圆偏振光和圆偏振光 155

习题 155

第10章 气体动理论和热力学基础 158

10.1理想气体的状态方程 158

10.2理想气体的压强公式和温度公式 159

10.2.1理想气体的压强公式 159

10.2.2温度公式 161

10.3能量均分原理和理想气体的内能 161

10.3.1能量按自由度均分原理 161

10.3.2理想气体的内能 163

10.4麦克斯韦速率分布 163

10.4.1统计规律 163

10.4.2麦克斯韦速率分布律 164

10.4.3三种特征速率 165

10.4.4玻耳兹曼分布律 167

10.5分子的平均碰撞次数及平均自由程 168

10.6热力学第一定律 169

10.6.1热力学第一定律的表述 169

10.6.2气体系统做功公式 170

10.7热力学第一定律应用于理想气体的等值过程 171

10.7.1等容过程 171

10.7.2等压过程 172

10.7.3等温过程 173

10.7.4绝热过程 173

10.7.5多方过程 174

10.8循环过程与卡诺循环 175

10.8.1循环过程 175

10.8.2卡诺循环 176

10.9热力学第二定律和卡诺定理 178

10.9.1热力学第二定律 178

10.9.2卡诺定理和热力学第二定律的统计意义 179

习题 180

第11章 量子物理基础 183

11.1热辐射和普朗克量子假说 183

11.1.1黑体辐射 183

11.1.2普朗克量子假说 184

11.2爱因斯坦光子理论 185

11.2.1光电效应 185

11.2.2爱因斯坦方程 186

11.2.3康普顿效应 187

11.3德布罗意波、实物粒子波粒二象性 188

11.4玻尔的氢原子理论 189

11.5不确定关系 190

11.6波函数的统计意义和薛定谔方程 191

习题 193

第12章 激光的基本原理 195

12.1激光器的设想和实现 195

12.2激光的基本概念和特性 197

12.3激光振荡的基本原理和基本条件 201

12.4光在介质中的放大 205

12.5光学谐振腔 207

12.6典型激光器件 210

12.6.1气体激光器 210

12.6.2固体激光器 215

12.6.3半导体激光器 216

12.6.4其他激光器 217

习题 218

习题答案 219

参考文献 223