绪论 1
一、物理学的研究对象 1
二、物理学与技术和社会的关系 2
三、物理学的研究模式 4
四、为什么学习和怎样学习物理学 5
第一篇 力学 9
第一章 质点运动学 9
第一节 质点运动的描述 9
一、时间与空间 9
二、坐标系与质点 11
三、位置矢量与位移 14
四、速度与加速度 15
第二节 曲线运动 21
一、圆周运动 21
二、抛体运动 29
第三节 相对运动 32
一、伽利略坐标变换 32
二、伽利略速度与加速度变换 33
三、结束语 35
阅读材料 全球定位系统（GPS）的原理及其应用 35
一、GPS的组成与基本原理 35
二、GPS的物理基础 37
三、GPS的应用 37
参考文献 38
思考题 38
练习题 39
第二章 质点动力学 41
第一节 牛顿运动定律 41
一、历史的回顾 41
二、牛顿运动定律 43
三、几种常见的力 46
四、牛顿运动定律的应用 52
第二节 动量定理和动量守恒定律 57
一、冲量与动量定理 57
二、质点系的动量定理 62
三、质点系的动量守恒定律 63
第三节 动能定理和能量守恒定律 65
一、功与动能定理 65
二、势能与机械能守恒定律 71
三、能量守恒定律 75
第四节 经典力学的局限性 78
一、惯性系与非惯性系 78
二、低速运动与高速运动 81
三、确定性与随机性 81
四、能量的连续性与能量量子化 81
五、结束语 82
阅读材料 航天中的力学 83
一、航天中的宇宙速度 83
二、人造卫星的发射 84
三、航天中的超重与失重 86
四、同步通信卫星 87
参考文献 88
思考题 88
练习题 89
第三章 刚体力学 92
第一节 刚体定轴转动的转动定律 92
一、刚体运动的描述 92
二、刚体定轴转动的转动定律 95
三、转动定律的应用 100
第二节 刚体定轴转动的动能定理 102
一、力矩的功与转动动能 102
二、刚体定轴转动的动能定理 104
第三节 刚体定轴转动的角动量守恒定律 105
一、刚体定轴转动的角动量定理 105
二、刚体定轴转动的角动量守恒定律 107
三、结束语 111
阅读材料 自然界的对称性与守恒律 113
一、自然界的对称性 113
二、对称的分类 114
三、物理定律的对称性 115
四、对称性是基本规律之上更高层次的法则 116
参考文献 117
思考题 117
练习题 118
第四章 连续体力学 121
第一节 固体的弹性 121
一、应变与应力 121
二、固体的拉伸与压缩 124
三、固体的弯曲 129
第二节 流体静力学 132
一、流体的压强 132
二、液体的表面性质 135
第三节 理想流体的流动 141
一、流体的定常流动 141
二、连续性原理 142
三、伯努利方程 143
第四节 黏滞流体的流动 149
一、黏滞流体的基本规律 149
二、泊肃叶公式 152
三、斯托克斯公式 156
四、雷诺数和流体相似率 159
五、结束语 161
阅读材料 液氦的超流性 162
一、相变 162
二、液氦的性质 163
三、超流的解释与应用 165
参考文献 165
思考题 166
练习题 166
第二篇 热学 171
第五章 气体动理论 171
第一节 气体动理论的基本概念 171
一、原子与分子 171
二、分子力 173
三、分子的热运动 174
四、统计规律及分布函数 176
第二节 理想气体的压强和温度 179
一、理想气体的分子模型与统计假设 179
二、理想气体的压强 180
三、理想气体的温度 183
第三节 实际气体的状态方程 186
一、实际气体的等温线 186
二、范德瓦耳斯方程 189
第四节 气体分子的速率分布规律 192
一、麦克斯韦速率分布规律 192
二、气体分子速率的三种统计值 194
三、麦克斯韦速率分布规律的实验验证 198
第五节 玻耳兹曼分布律 200
一、玻耳兹曼分布律 200
二、重力场中分子数按高度的分布 202
第六节 能量按自由度均分定理 203
一、自由度 203
二、能量按自由度均分定理 204
三、理想气体的内能 206
第七节 气体分子的输运规律 207
一、气体的黏滞现象 207
二、气体分子的扩散 208
三、气体的热传导现象 209
四、结束语 210
阅读材料 生物圈中臭氧、二氧化碳和水的生态学意义与新自然观 211
一、大气臭氧的生态学意义 211
二、大气二氧化碳和水的生态学意义 213
三、气候变化与盖娅假说 214
参考文献 215
思考题 216
练习题 216
第六章 热力学 218
第一节 热力学的基本概念 218
一、系统 218
二、平衡态与状态参量 219
三、准静态过程与可逆过程 220
四、内能、功与热量 221
五、热容量 223
第二节 热力学第一定律 224
一、热力学第一定律 224
二、理想气体在等值过程中的热功转换 225
第三节 热力学第二定律 232
一、卡诺循环 232
二、热力学第二定律 241
第四节 熵 245
一、卡诺定理 245
二、克劳修斯不等式 熵 246
三、熵的微观本质 248
四、熵的计算 249
五、结束语 251
阅读材料 熵、信息与生命 252
一、熵与信息 252
二、熵与生命 254
参考文献 255
思考题 255
练习题 257
第三篇 电磁学 263
第七章 静电场 263
第一节 电荷与库仑定律 263
一、电荷 263
二、库仑定律 266
第二节 电场强度 268
一、静电场 268
二、电场强度 268
三、电场强度的计算 269
第三节 静电场的高斯定理 272
一、电通量 272
二、高斯定理 274
三、高斯定理的应用 275
第四节 电势 278
一、电势能与静电场的环路定理 278
二、电势 280
三、电场强度与电势的微分关系 284
第五节 静电场对导体和电介质的作用 286
一、静电场对导体的作用 286
二、静电场对电介质的作用 291
三、电介质中的高斯定理 293
第六节 电容器与电场的能量 296
一、电容器的电容 296
二、电容器的能量 299
三、电场的能量 301
四、结束语 302
阅读材料 静电的危害与利用 303
一、静电的危害 303
二、静电的利用 303
参考文献 306
思考题 306
练习题 307
第八章 恒定电流 311
第一节 电流与电阻 311
一、电流 311
二、欧姆定律的微分形式 315
三、电阻 317
第二节 电动势 319
一、电动势的物理概念 319
二、化学电池 321
三、接触电动势 322
四、温差电动势 323
第三节 电路的基本定律 324
一、含源电路的欧姆定律 324
二、基尔霍夫定律 325
三、基尔霍夫定律的应用 327
四、结束语 329
阅读材料 大气电场及其对生物和农业的影响 330
一、大气电场 330
二、大气的电容器模型 331
三、大气电场对生物和农业的影响 331
参考文献 332
思考题 332
练习题 333
第九章 稳恒磁场 336
第一节 磁场 336
一、历史的回顾 336
二、磁感应强度 337
三、毕奥-萨伐尔定律 340
四、运动电荷的磁场 344
第二节 磁场的高斯定理与安培环路定理 345
一、磁场的高斯定理 345
二、安培环路定理 346
第三节 磁场对电流和运动电荷的作用 350
一、安培力 350
二、洛伦兹力及其应用 354
第四节 磁介质 361
一、磁介质的分类 弱磁质 361
二、磁场强度 363
三、磁介质中的安培环路定理 364
四、铁磁质 366
五、结束语 368
阅读材料 超导及其应用 369
一、超导现象 369
二、超导现象的理论解释 371
三、高温超导 372
四、超导的应用 372
参考文献 373
思考题 373
练习题 373
第十章 电磁感应与电磁场 377
第一节 法拉第电磁感应定律 377
一、电磁感应现象 377
二、法拉第电磁感应定律 378
三、楞次定律 379
第二节 感应电动势 380
一、动生电动势 380
二、感生电动势与感生电场 381
第三节 电感 磁场的能量 384
一、自感 384
二、互感 385
三、磁场的能量 386
第四节 电磁场和电磁波 388
一、位移电流假说 388
二、麦克斯韦电磁方程组 390
三、电磁波 393
四、结束语 397
阅读材料 微波及其应用 397
一、微波及其特点 397
二、微波应用 398
三、展望 401
参考文献 401
思考题 401
练习题 401
参考答案 404