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第一章 质点运动学与动力学 1

第一节 质点运动学 1

一、参考系 质点 1

二、描述质点运动的物理量 2

三、圆周运动 5

第二节 质点动力学 7

一、牛顿运动定律 7

二、动量和动量守恒定律 8

三、功和能 10

四、机械能守恒定律 12

习题 13

第二章 刚体的定轴转动 15

第一节 刚体及其运动 15

一、刚体 15

二、刚体的运动 15

三、刚体定轴转动的描述 16

第二节 刚体定轴转动定律 17

一、力矩 17

二、刚体定轴转动定律 18

三、转动惯量 19

四、定轴转动定律的应用 21

第三节 刚体定轴转动中的功和能 23

一、刚体定轴转动的动能 23

二、力矩的功 23

三、刚体定轴转动的动能定理 24

四、刚体的势能 24

第四节 定轴转动刚体的角动量守恒定律 25

一、质点的角动量 25

二、定轴转动刚体对轴的角动量 26

三、定轴转动刚体的角动量定理 26

四、定轴转动刚体的角动量守恒定律 27

习题 29

第三章 流体力学基础 31

第一节 理想流体的定常流动 31

一、理想流体 31

二、定常流动 流线和流管 31

三、连续性原理 32

第二节 伯努利方程及其应用 33

一、伯努利方程 33

二、伯努利方程的应用 35

第三节 黏性流体的定常流动 38

一、层流 38

二、牛顿黏性定律 黏度 38

三、黏性流体的伯努利方程 39

四、湍流 雷诺数 40

第四节 泊肃叶定律 斯托克斯定律 40

一、泊肃叶定律 40

二、斯托克斯定律 41

阅读材料：流体力学的发展与应用 42

习题 43

第四章 液体的表面现象 44

第一节 液体的表面张力 44

一、表面张力 44

二、表面能 46

第二节 弯曲液面的附加压强 47

一、弯曲液面的附加压强 47

二、拉普拉斯公式 48

第三节 毛细现象 50

一、液体与固体接触处的表面现象 50

二、毛细现象 51

三、土壤中的毛细管水 53

四、毛细管的气体栓塞 53

阅读材料：气浮净水的基本原理与应用 54

习题 58

第五章 气体动理论 59

第一节 气体动理论的基本观点 59

一、物体是由大量分子或原子组成 59

二、分子永不停息地做无规则热运动 59

三、分子间存在相互作用力 59

第二节 理想气体状态方程 60

一、热力学系统的平衡态 60

二、气体的状态参量 60

三、理想气体的状态方程 61

第三节 压强和温度的微观解释 62

一、理想气体的微观模型 62

二、压强的微观本质 63

三、温度的微观意义 64

第四节 能量均分定理理 想气体的热力学能 65

一、自由度 65

二、能量均分定理 66

三、理想气体的热力学能 67

第五节 麦克斯韦速率分布律 68

一、速率分布函数 68

二、麦克斯韦速率分布函数 69

第六节 分子平均碰撞频率和平均自由程 71

习题 72

第六章 热力学基础 74

第一节 准静态过程 74

第二节 热力学第一定律 74

一、准静态过程中的功 75

二、热量 76

三、热力学能 76

四、热力学第一定律 77

第三节 热力学第一定律对理想气体的应用 77

一、等体过程 77

二、等压过程 78

三、等温过程 79

四、绝热过程 80

第四节 循环过程 81

一、循环过程 81

二、热机效率 卡诺循环 82

三、逆循环 制冷机 84

第五节 热力学第二定律 85

一、自然过程的方向性 85

二、热力学第二定律 85

三、热力学第二定律的微观意义 86

四、热力学第二定律的概率性表述 86

第六节 熵 熵增加原理 88

一、玻耳兹曼熵与熵增加原理 88

二、耗散结构 88

习题 89

第七章 静电场 91

第一节 电场 电场强度 91

一、电荷 91

二、库仑定律 92

三、电场强度 93

第二节 静电场的高斯定理 96

第三节 静电场的环流定理 电势 99

一、静电场力的功 99

二、静电场的环流定理 100

三、电势能与电势 100

四、电势的计算 101

五、等势面 场强与电势的微分关系 102

第四节 静电场中的导体和电介质 103

一、导体的静电平衡 103

二、导体上电荷的分布 104

三、导体表面附近的场强 104

四、静电场中的电介质 105

第五节 电容器 静电场的能量 107

一、电容器的电容 107

二、电场的能量 108

阅读材料：静电现象的应用 109

习题 110

第八章 稳恒电流 113

第一节 电流和电流密度 113

一、电流 113

二、电流密度 113

三、稳恒电流 114

四、稳恒电流的电流密度 115

第二节 欧姆定律的微分形式 115

第三节 电动势 116

一、电源及电动势 116

二、几种电动势 117

第四节 全电路欧姆定律 119

习题 121

第九章 稳恒磁场 123

第一节 磁场 磁感应强度 磁场的高斯定理 123

一、磁场和磁感应强度 123

二、磁感线 124

三、磁通量 124

四、磁场的高斯定理 125

第二节 毕奥－萨伐尔定律及其应用 125

一、毕奥－萨伐尔定律 125

二、毕奥－萨伐尔定律的应用 126

第三节 安培环路定理 128

一、安培环路定理 128

二、安培环路定理的应用 130

第四节 磁场对运动电荷的作用 131

一、洛伦兹力 131

二、洛伦兹力的应用 132

第五节 磁场对电流的作用 133

一、磁场对载流导线的作用——安培定律 133

二、安培定律的应用 134

第六节 磁介质 135

一、磁介质的分类 135

二、顺磁质和抗磁质的磁化机制 136

三、介质中的安培环路定理和磁场强度 137

四、铁磁质 137

阅读材料：电磁场处理农作物的种子 138

习题 139

第十章 电磁感应 电磁场 142

第一节 法拉第电磁感应定律 142

一、电磁感应现象 142

二、楞次定律 143

三、法拉第电磁感应定律 143

第二节 动生电动势 144

第三节 感生电动势 感生电场 146

第四节 自感 互感 磁场的能量 148

一、自感 148

二、互感 149

三、磁场的能量 149

第五节 麦克斯韦方程组 150

一、位移电流 全电流定律 150

二、麦克斯韦方程组 152

第六节 电磁波 152

一、电磁振荡 152

二、电磁波及其基本性质 153

三、电磁波谱 153

阅读材料：电磁波在农业中的应用 154

习题 155

第十一章 振动与波动 157

第一节 简谐振动的基本概念 157

第二节 简谐振动的能量与简谐振动的合成 159

一、简谐振动的能量 159

二、同方向同频率简谐振动的合成 160

第三节 波动概念 162

一、机械波的产生和传播 横波和纵波 162

二、波的几何描述 162

三、描述波动特征的物理量 163

第四节 波动方程 164

一、平面简谐波的波动方程 164

二、波动方程的物理意义 165

三、沿x轴负向传播的平面简谐波的波动方程 166

四、波的能量 167

第五节 波的干涉 168

一、惠更斯原理 168

二、波的干涉 169

三、驻波 170

第六节 声波 超声波 171

一、声速和声强 171

二、超声波 172

三、多普勒效应 173

阅读材料：生物波 174

习题 175

第十二章 波动光学 177

第一节 光的电磁理论 177

第二节 光的干涉 178

一、相干光的获得 178

二、干涉加强或减弱的条件 179

三、杨氏双缝干涉 180

四、光程与光程差 182

五、薄膜干涉 184

六、迈克耳逊干涉仪 188

第三节 光的衍射 189

一、光的衍射现象 189

二、惠更斯－菲涅耳原理 190

三、衍射现象的分类 190

四、夫琅禾费单缝衍射 191

五、光栅衍射 193

六、圆孔夫琅禾费衍射 196

七、光学仪器的分辨本领 196

第四节 光的偏振 198

一、自然光与偏振光 198

二、偏振片的起偏与检偏 199

三、马吕斯定律 199

四、光在反射和折射时的偏振 200

五、布儒斯特定律 200

六、双折射现象 o光和e光 201

七、旋光现象 202

阅读材料：立体电影 202

习题 202

第十三章 量子物理基础 204

第一节 热辐射 普朗克的量子假说 204

一、热辐射的单色辐出度 204

二、绝对黑体热辐射的实验定律和经典理论的困难 205

三、普朗克的量子假说 207

第二节 光电效应 光的波粒二象性 208

一、光电效应的实验规律 208

二、经典电磁理论的困难 210

三、爱因斯坦的光量子理论 210

四、光的波粒二象性 211

第三节 德布罗意波 212

第四节 不确定原理 213

第五节 波函数 薛定谔方程 215

一、波函数 215

二、薛定谔方程 216

第六节 无限深方势阱中的粒子 216

第七节 势垒 隧道效应 218

第八节 氢原子理论 219

一、原子模型 219

二、氢原子光谱的规律性 220

三、玻尔的氢原子理论 221

阅读材料：隧道效应与闪存 223

习题 224

第十四章 激光 225

第一节 激光的产生 225

一、自发辐射、受激辐射和受激吸收 225

二、激光的形成 226

第二节 激光的特性 227

第三节 激光的应用 228

阅读材料：激光的生物效应 230

习题 233

第十五章 放射性核物理及其应用 234

第一节 原子核的基本性质 234

一、原子核的结构 234

二、核力 234

三、同位素 234

第二节 原子核的放射性衰变 235

一、放射性核素及其衰变 235

二、衰变规律 236

第三节 核反应 237

一、核反应 237

二、核裂变与核聚变 238

第四节 射线与物质的相互作用 240

一、带电粒子与物质的相互作用 241

二、光子与物质的相互作用 242

三、中子与物质的相互作用 242

第五节 放射性探测器 243

一、放射性探测器的分类 243

二、云雾室 243

三、闪烁计数器 244

第六节 辐射剂量 244

一、辐射剂量 245

二、辐射剂量测量 245

三、辐射防护 246

第七节 放射性核素的应用 246

一、放射性核素在考古学中的应用 246

二、放射性射线在现代工业生产中的应用 247

三、放射性同位素在农业生产中的应用 247

四、放射性核素在医学上应用 248

阅读材料：放射性同位素避雷针 249

习题 250

附录 251

附录Ⅰ 基本物理常量 251

附录Ⅱ 国际单位制计量单位 252

主要参考文献 253