绪论 1
0．1为什么要学物理学 1
0．2如何学好物理学 2
第1章 质点运动学 7
1．1参考系 坐标系 质点 7
1．1．1参考系 7
1．1．2坐标系 7
1．1．3质点 8
1．2质点运动的描述 8
1．2．1位置矢量 8
1．2．2位移 9
1．2．3速度 10
1．2．4加速度 11
1．2．5运动学中的两类问题 12
1．3平面曲线运动 14
1．3．1抛体运动 14
1．3．2圆周运动 15
1．3．3一般曲线运动 19
1．4相对运动 20
阅读材料 宇宙的膨胀 21
习题1 23
第2章 牛顿运动定律 25
2．1牛顿定律及其应用 25
2．1．1牛顿定律 25
2．1．2常见的几种力 27
2．1．3牛顿定律的应用举例 28
2．2非惯性系 惯性力 31
2．2．1非惯性系 31
2．2．2惯性力 32
2．3力的时间累积作用规律——动量定理 33
2．3．1动量与冲量 34
2．3．2质点的动量定理 34
2．3．3质点系的动量定理 35
2．4力的空间累积作用规律——动能定理 37
2．4．1功 37
2．4．2功率 39
2．4．3动能定理 40
阅读材料 科里奥利力 42
习题2 45
第3章 运动的守恒定律 48
3．1保守力与非保守力 势能 48
3．1．1保守力 48
3．1．2势能 50
3．1．3势能曲线 50
3．2功能原理 机械能守恒定律 51
3．2．1质点系的动能定理 51
3．2．2功能原理 52
3．2．3机械能守恒定律 53
3．3动量守恒定律质心 质心运动定律 55
3．3．1动量守恒定律 55
3．3．2质心 质心运动定律 58
3．4碰撞 60
阅读材料 牛顿 62
习题3 64
第4章 刚体的定轴转动 66
4．1刚体运动学 66
4．1．1描述刚体定轴转动的物理量 67
4．1．2角量与线量的关系 68
4．1．3匀变速转动公式 69
4．2刚体的转动动能 转动惯量 70
4．2．1刚体的转动动能 70
4．2．2转动惯量 71
4．2．3计算转动惯量的定理 73
4．3力矩 刚体的转动定律 76
4．3．1力矩 76
4．3．2刚体的转动定律 77
4．4刚体定轴转动的功和能 80
4．4．1力矩做功 80
4．4．2刚体定轴转动的动能定理 81
4．4．3机械能守恒定律 81
4．5角动量 角动量守恒定律 83
4．5．1角动量 84
4．5．2角动量定理 85
4．5．3角动量守恒定律 86
阅读材料 对称性和守恒定律 90
习题4 94
第5章 狭义相对论基础 97
5．1伽利略变换 力学相对性原理 97
5．1．1绝对时空观与伽利略变换 97
5．1．2力学相对性原理 99
5．2迈克耳孙-莫雷实验 100
5．2．1迈克耳孙-莫雷实验的历史背景 100
5．2．2迈克耳孙-莫雷实验 101
5．3狭义相对论的两个基本原理 洛伦兹变换 102
5．3．1狭义相对论的两个基本原理 102
5．3．2洛伦兹坐标变换 103
5．3．3洛伦兹坐标变换式的推导 105
5．3．4洛伦兹速度变换 106
5．4狭义相对论的时空观 108
5．4．1同时的相对性 108
5．4．2长度的收缩效应 109
5．4．3时间的膨胀效应 112
5．5狭义相对论动力学 113
5．5．1相对论质量与动量 114
5．5．2相对论动能 质量与能量的关系 115
5．5．3能量与动量的关系 117
阅读材料 爱因斯坦 119
习题5 123
第6章 气体动理论 125
6．1分子运动论的几个基本观点 125
6．1．1气体分子热运动的基本特征 125
6．1．2统计的基本思想 126
6．2气体状态参量 理想气体状态方程 127
6．2．1平衡态 127
6．2．2状态参量 128
6．2．3理想气体的状态方程 128
6．2．4准静态过程p-V图 128
6．3理想气体压强公式 129
6．3．1理想气体微观模型 129
6．3．2理想气体的压强公式 130
6．4气体分子平均平动动能与温度的关系 132
6．4．1气体分子的平均平动动能与温度的关系 132
6．4．2气体分子的方均根速率 133
6．5能量均分定理 理想气体内能 133
6．5．1自由度 133
6．5．2能量均分定理 134
6．5．3理想气体的内能 135
6．6麦克斯韦气体分子速率分布律 136
6．6．1气体分子速率分布的描述 136
6．6．2速率分布函数 137
6．6．3麦克斯韦速率分布律 138
6．7玻尔兹曼分布律 140
6．8气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 142
6．9真实气体的范德瓦耳斯方程 144
6．9．1真实气体 144
6．9．2范德瓦耳斯方程 145
阅读材料 奇妙的低温世界 147
习题6 152
第7章 热力学基础 154
7．1热力学第一定律 154
7．1．1内能 功和热量 154
7．1．2热力学第一定律 155
7．2热力学第一定律在四个过程的应用 156
7．2．1等体过程 156
7．2．2等压过程 157
7．2．3等温过程 159
7．2．4绝热过程 160
7．3循环过程 卡诺循环 162
7．3．1循环过程 162
7．3．2卡诺循环 164
7．4热力学第二定律 166
7．4．1自然过程的方向性 167
7．4．2热力学第二定律 167
7．4．3两种表述的等效性 168
7．5可逆过程与不可逆过程 卡诺定理 168
7．5．1可逆过程与不可逆过程 168
7．5．2卡诺定理 169
7．6熵 熵增加原理 170
7．6．1熵的概念 170
7．6．2熵的计算 171
7．6．3熵增加原理 172
7．7热力学第二定律的统计意义 173
7．7．1热力学第二定律的统计意义 173
7．7．2熵的统计表述 175
7．7．3无序和有序 175
阅读材料 熵和信息 176
习题7 178
第8章 真空中的静电场 180
8．1电荷 库仑定律 180
8．1．1电荷 180
8．1．2点电荷 182
8．1．3库仑定律 182
8．1．4电场力叠加原理 183
8．2电场 电场强度 184
8．2．1电场 184
8．2．2电场强度 184
8．2．3场强叠加原理 185
8．2．4场强的计算 185
8．3电场线与电通量 189
8．3．1电场线 189
8．3．2电通量 190
8．4高斯定理及其应用 191
8．4．1高斯定理及其推证 191
8．4．2高斯定理的几点说明 193
8．4．3应用高斯定理计算场强 194
8．5静电场的环流定理 196
8．5．1静电场力的功 196
8．5．2静电场的环路定理 198
8．6电势能和电势 198
8．6．1电势能 198
8．6．2电势 200
8．6．3电势差 200
8．7电势的计算 201
8．7．1直接积分法 202
8．7．2场势法 205
8．8等势面 场强与电势的微分关系 209
8．8．1等势面 209
8．8．2场强与电势的微分关系 210
8．9电偶极子 213
8．9．1电偶极矩 213
8．9．2电偶极子电场中的场强 213
8．9．3电偶极子在外电场中所受的力和力矩 215
阅读材料 静电产生机理（一） 216
习题8 221
第9章 静电场中的导体与电介质 224
9．1静电场中的导体 224
9．1．1导体的静电平衡 224
9．1．2尖端放电 228
9．1．3空腔导体 229
9．1．4静电屏蔽 230
9．2静电场中电介质的极化 232
9．2．1电介质的极化 232
9．2．2有极分子和无极分子电介质 232
9．2．3位移极化与取向极化 233
9．2．4静电植绒 235
9．2．5电极化强度 235
9．2．6电极化强度与极化电荷的关系 236
9．3有电介质时的高斯定理 237
9．4电容 电容器 240
9．4．1孤立导体的电容 240
9．4．2电容器的电容 241
9．4．3电容器的串并联 244
9．5静电场的能量 245
9．5．1平行板电容器的电场能量 245
9．5．2静电场的能量密度 静电场的能量 245
阅读材料 静电产生机理（二） 247
习题9 251
第10章 稳恒电流 254
10．1电流密度矢量 稳恒电流的条件 254
10．1．1电流 254
10．1．2电流密度 255
10．1．3电流的连续性方程 稳恒条件 255
10．2电源 电动势 256
10．2．1电源 256
10．2．2电动势 257
10．3欧姆定律 电阻 电阻率 258
10．3．1一段均匀电路的欧姆定律 电阻 258
10．3．2电阻率 259
10．3．3纤维的质量比电阻 260
10．3．4欧姆定律的微分形式 260
10．4电阻率与温度的关系 超导现象 262
10．4．1电阻率与温度的关系 262
10．4．2超导现象 263
10．5闭合电路中的能量转换 264
10．5．1闭合电路的欧姆定律 264
10．5．2闭合电路中放出的能量 265
10．6一段非均匀电路的欧姆定律 267
10．6．1一段非均匀电路的欧姆定律 267
10．6．2计算电路中电压降的一项规定 268
10．6．3闭合电路的欧姆定律的普遍形式 268
10．7基尔霍夫定律及其应用 269
10．7．1基尔霍夫第一定律 269
10．7．2基尔霍夫第二定律 270
10．7．3基尔霍夫定律的应用 271
10．8复杂电路的若干简捷计算方法 273
10．8．1等电位点法 273
10．8．2电流分配法 276
10．8．3极限法 278
阅读材料 超导量子干涉仪的原理与应用 280
习题10 282
附录1 矢量 284
附录2 国际单位制（SI）基本单位 293
附录3 常用物理常量 294
习题参考答案 295