第一章 运动和力 1
1-1 质点运动的描述 1
1-2 抛体运动 4
1-3 圆周运动和一般曲线运动 4
1-4 相对运动 7
1-5 牛顿运动定律 力学中的常见力 7
1-6 伽利略相对性原理 非惯性系 惯性力 11
第二章 运动的守恒量和守恒定律 12
2-1 质点系的内力和外力 质心 质心运动定理 12
2-2 动量定理 动量守恒定律 12
2-3 质点的角动量定理和角动量守恒定律 15
2-4 功 动能 动能定理 16
2-5 保守力 成对力的功 势能 18
2-6 质点系的功能原理 机械能守恒定律 21
2-7 碰撞 23
第三章 刚体和流体的运动 24
3-1 刚体模型及其运动 24
3-2 力矩 转动惯量 定轴转动定律 25
3-3 定轴转动中的功能关系 26
3-4 定轴转动刚体的角动量定理和角动量守恒定律 26
3-5 进动 28
3-6 理想流体模型 定常流动 伯努利方程 29
第四章 相对论基础 30
4-1 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换 30
4-2 相对论速度变换 31
4-3 狭义相对论的时空观 31
4-4 狭义相对论动力学基础 34
4-5 广义相对论简介 36
第五章 气体动理论 37
5-1 平衡态 理想气体物态方程 37
5-2 理想气体的微观模型 38
5-3 理想气体的压强和温度公式 38
5-4 能量均分定理 理想气体的内能 39
5-5 麦克斯韦速率分布律 40
5-7 分子碰撞和平均自由程 43
5-8 气体的输运现象 44
5-9 真实气体 范德瓦耳斯方程 45
第六章 热力学基础 46
6-1 热力学第零定律和第一定律 46
6-2 热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用 47
6-3 循环过程 卡诺循环 48
6-4 热力学第二定律 50
6-5 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理 51
6-6 熵 玻耳兹曼关系 52
6-7 熵增原理 热力学第二定律的统计意义 53
6-8 耗散结构 信息熵 53
第七章 静止电荷的电场 54
7-1 电荷 库仑定律 54
7-2 静电场 电场强度 55
7-3 静电场的高斯定理 57
7-4 静电场的环路定理 电势 60
7-5 电场强度与电势的微分关系 61
7-6 静电场中的导体 63
7-7 电容器的电容 66
7-8 静电场中的电介质 68
7-9 有电介质时的高斯定理和环路定理 电位移 69
7-10 静电场的能量 71
第八章 恒定电流的磁场 74
8-1 恒定电流 74
8-2 磁感应强度 76
8-3 毕奥-萨伐尔定律 78
8-4 恒定磁场的高斯定理与安培环路定理 80
8-5 带电粒子在电场和磁场中的运动 83
8-6 磁场对载流导线的作用 85
8-7 磁场中的磁介质 87
8-8 有磁介质时的安培环路定理和高斯定理 磁场强度 87
8-9 铁磁质 90
第九章 电磁感应 电磁场理论 91
9-1 电磁感应定律 91
9-2 动生电动势 93
9-3 感生电动势 感生电场 95
9-4 自感应和互感应 98
9-5 磁场的能量 100
9-6 位移电流 电磁场理论 101
第十章 机械振动和电磁振荡 104
10-1 谐振动 104
10-2 阻尼振动 117
10-3 受迫振动 共振 117
10-4 电磁振荡 119
10-5 一维谐振动的合成 120
10-6 二维谐振动的合成 120
10-7 振动的分解 频谱 121
10-8 非线性振动与混沌 122
第十一章 机械波和电磁波 123
11-1 机械波的产生和传播 123
11-2 平面简谐波的波函数 125
11-3 平面波的波动方程 128
11-4 波的能量 波的强度 129
11-5 声波 超声波 次声波 129
11-6 电磁波 130
11-7 惠更斯原理 波的衍射 反射和折射 131
11-8 波的叠加原理 波的干涉 驻波 131
11-9 多普勒效应 冲击波 135
第十二章 光学 136
12-1 几何光学简介 136
12-2 相干光 137
12-3 双缝干涉 138
12-4 光程与光程差 141
12-5 薄膜干涉 142
12-6 迈克耳孙干涉仪 145
12-7 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 146
12-8 单缝的夫琅禾费衍射 147
12-9 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 149
12-10 光栅衍射 150
12-11 X射线的衍射 154
12-12 光的偏振状态 155
12-13 起偏和检偏 马吕斯定律 156
12-14 反射和折射时光的偏振 157
12-15 光的双折射 159
12-16 偏振光的干涉 人为双折射 162
12-17 旋光性 162
12-18 现代光学简介 163
第十三章 早期量子论和量子力学基础 164
13-1 热辐射 普朗克的能量子假设 164
13-2 光电效应 爱因斯坦的光子理论 166
13-3 康普顿效应 167
13-4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 168
13-5 德布罗意波 微观粒子的波粒二象性 169
13-6 不确定性原理 171
13-7 波函数及其统计诠释 172
13-8 薛定谔方程 172
13-9 一维定态薛定谔方程的应用 173
13-10 量子力学中的氢原子问题 174
13-11 电子的自旋 原子的电子壳层结构 174
第十四章 激光和固体的量子理论 176
14-1 激光 176
14-2 固体的能带结构 177
14-3 半导体 178
14-4 超导体 180
14-5 团簇和纳米材料 181
第十五章 原子核物理和粒子物理简介 183
15-1 原子核的基本性质 183
15-2 原子核的结合能 裂变和聚变 184
15-3 原子核的放射性衰变 184
15-4 粒子物理简介 184
15-5 宇宙学简介 185
拓展思考题 186
一、有没有加加速度？ 186
二、雨中快跑能少淋雨吗？ 186
三、在引力作用下，人造卫星和行星作什么运动？为何卫星可以回收而行星不会掉到太阳上？ 189
四、地球卫星受阻后，动能会减小吗？ 192
五、荡秋千时怎样能越荡越高？ 193
六、小球紧贴大球自由落地后，小球能弹跳多高？ 194
七、乒乓球向前运动后，怎么会后退呢？ 195
八、列车会被雷电击中吗？ 196
九、怎样解释孪生子效应？ 198
十、高速运动的物体看上去是什么样子？ 199
十一、最概然动能与最概然速率对应吗？ 201
十二、单位时间内有多少分子碰撞了单位壁面？ 202
十三、分子平均相对速率？与分子平均速率？有何关系？ 204
十四、冰箱可以替代空调降温吗？ 205
十五、进化论与热力学第二定律是否矛盾？ 207
十六、电场能量是否符合叠加原理？ 208
十七、静电复印机是怎样工作的？ 209
十八、电容器作为传感器应用的原理？ 210
十九、磁铁产生的磁场与电流产生的磁场在本质上是否相同？ 211
二十、到达地球北极和南极的字宙射线数量为什么比赤道附近要多？ 212
二十一、什么是巨磁电阻效应？它有什么应用？ 213
二十二、如果要设计一个大电感的线圈，从哪些方面着手？它们的利弊如何？ 214
二十三、电磁污染对人体有无影响？ 216
二十四、弹簧振子的振动周期与金属丝的粗细、簧圈半径等有何关系？ 217
二十五、考虑单摆摆球的大小以及悬线的质量，单摆的周期将是如何？ 218
二十六、沙摆的周期如何变化？ 218
二十七、水波是怎样的波动？ 220
二十八、两个频率相同的驻波能叠加成为行波吗？ 221
二十九、双缝干涉实验装置改变时，干涉条纹如何变化？ 223
三十、在薄膜干涉问题中，在什么情况下要考虑附加光程差λ/2？ 224
三十一、圆孔衍射图样的中心是否一定是亮点？ 227
三十二、透过丝绸等织物的衍射图像是怎样的？ 229
三十三、双缝干涉实验装置中加上偏振片，干涉条纹如何变化？ 231
三十四、光电效应中一个电子能吸收多个光子吗？ 231
三十五、光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用，这两过程有什么不同？ 232
三十六、光子有没有隧道效应？ 233
三十七、太阳能电池和发光二极管是怎样工作的？ 234
三十八、播放器和计算机的光盘是如何存储和读出信息的？为什么在阳光下会反射出彩色的条纹？ 235
三十九、航天器返回地球时都会遭遇到一个“黑障区”，黑障区是如何形成的？为什么发射时没有黑障区？ 237
四十、全球定位系统为什么要考虑相对论效应？ 238
四十一、中国古代对物理科学有贡献吗？为什么在近代科学史上鲜有中国人的足迹？ 240