第Ⅰ篇 力学 1
第1章 质点运动学 1
1.1 质点运动及其描述 2
1.1.1 位置矢量 2
1.1.2 运动方程 3
1.1.3 位移 3
1.1.4 速度 4
1.1.5 加速度 6
1.2 运动学中的两类基本问题 8
1.2.1 求导类型 8
1.2.2 积分类型 10
1.3 圆周运动及其描述 13
1.3.1 圆周运动的角量表示 13
1.3.2 切向加速度和法向加速度 14
1.3.3 角量与线量的关系 15
1.3.4 匀速圆周运动和匀变速圆周运动的规律 16
1.4 相对运动 18
1.4.1 时间与空间 18
1.4.2 相对运动 18
习题 20
第2章 质点动力学 23
2.1 牛顿运动定律概述 单位和量纲 23
2.1.1 牛顿第一定律 23
2.1.2 牛顿第二定律 24
2.1.3 牛顿第三定律 27
2.1.4 物理量的单位和量纲 28
2.2 牛顿运动定律的应用 29
2.2.1 第一类基本问题 29
2.2.2 第二类基本问题 30
2.3 动量与冲量 动量守恒定律 32
2.3.1 质点的动量定理 33
2.3.2 质点系的动量定理 34
2.3.3 动量守恒定律 35
2.4 功 动能定理 36
2.4.1 变力的功 37
2.4.2 质点的动能定理 39
2.4.3 质点系的动能定理 42
2.5 势能 机械能守恒定律 43
2.5.1 保守力的功 43
2.5.2 势能 46
2.5.3 机械能守恒定律 48
习题 49
第3章 刚体绕定轴转动 53
3.1 刚体转动的描述 53
3.1.1 刚体运动的基本形式 53
3.1.2 刚体绕定轴转动的描述 54
3.2 力矩 转动定律 转动惯量 57
3.2.1 力矩 58
3.2.2 转动定律 59
3.2.3 转动惯量 60
3.2.4 刚体的转动动能 60
3.3 角动量 角动量守恒定律 64
3.3.1 质点的角动量和刚体的角动量 64
3.3.2 刚体定轴转动的角动量定理 65
3.3.3 刚体定轴转动的角动量守恒定律 66
习题 70
第Ⅱ篇 热学 74
第4章 气体动理论 74
4.1 理想气体物态方程 75
4.1.1 气体的物态参量 平衡杰 75
4.1.2 理想气体物态方程 76
4.2 理想气体的压强公式 77
4.2.1 理想气体的微观模型 77
4.2.2 分子热运动的基本特征 77
4.2.3 理想气体的压强公式 78
4.3 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系 80
4.4 能量均分定理 理想气体的内能 81
4.4.1 自由度 81
4.4.2 能量均分定理 82
4.4.3 理想气体的内能 83
4.5 麦克斯韦气体分子速率分布律 83
4.5.1 分子的速率分布函数 83
4.5.2 麦克斯韦气体分子速率分布律 84
4.5.3 3种统计速率 85
习题 87
第5章 热力学基础 90
5.1 热力学第一定律 90
5.1.1 准静态过程 功 90
5.1.2 热力学第一定律 92
5.2 理想气体等值过程 摩尔热容 93
5.2.1 等体过程 定体摩尔热容 93
5.2.2 等压过程 定压摩尔热容 94
5.2.3 等温过程 95
5.2.4 绝热过程 等温线和绝热线 96
5.3 循环过程 卡诺循环 99
5.3.1 循环过程 99
5.3.2 热机和致冷机 100
5.3.3 卡诺循环 101
5.4 热力学第二定律 卡诺定理 105
5.4.1 热力学第二定律 105
5.4.2 可逆过程和不可逆过程 106
5.4.3 卡诺定理 106
习题 107
第Ⅲ篇 电磁学 111
第6章 静电场 111
6.1 库仑定律 112
6.2 电场强度 113
6.2.1 电场强度 113
6.2.2 电场强度的计算 114
6.3 电通量 高斯定理 120
6.3.1 电场线 120
6.3.2 电通量 121
6.3.3 静电场的高斯定理 123
6.3.4 高斯定理的应用举例 125
6.4 静电场的环路定理 128
6.4.1 静电场力做功 128
6.4.2 静电场的环路定理 129
6.4.3 电势能 130
6.5 电势 131
6.5.1 电势 电势差 131
6.5.2 点电荷电场的电势 132
6.5.3 电势的计算 132
6.6 等势面 场强与电势的微分关系 135
6.6.1 等势面 135
6.6.2 场强与电势的微分关系 136
习题 137
第7章 静电场中的导体和电介质 140
7.1 静电场中的导体 140
7.1.1 导体的静电平衡条件 140
7.1.2 静电平衡导体上的电荷分布 141
7.1.3 空腔导体 静电屏蔽 142
7.2 静电场中的电介质 144
7.2.1 电介质的极化 144
7.2.2 电介质中的电场强度相对电容率 146
7.3 有电介质时的高斯定理 147
7.4 电容器 电容 149
7.4.1 电容器 电容 149
7.4.2 电容器的连接 153
习题 155
第8章 电流的磁场 158
8.1 电流的磁场及其描述 158
8.1.1 电流的磁场 158
8.1.2 磁场的描述 159
8.2 毕奥-萨伐尔定律 162
8.3 安培环路定理 166
8.4 磁场对电流的作用 169
8.4.1 磁场对运动电荷的作用力 169
8.4.2 磁场对载流导线的作用力 172
8.4.3 磁场对载流线圈的作用力 174
8.5 磁场中的磁介质 175
8.5.1 磁介质及其分类 175
8.5.2 磁介质的磁化规律 176
习题 178
第9章 电磁感应 181
9.1 法拉第电磁感应定律 楞次定律 181
9.1.1 电动势 181
9.1.2 电磁感应现象 楞次定律 182
9.1.3 法拉第电磁感应定律 184
9.2 动生电动势与感生电动势 186
9.2.1 动生电动势 186
9.2.2 感生电动势 188
9.2.3 涡电流 190
9.3 自感与互感 191
9.3.1 自感电动势 自感 192
9.3.2 互感电动势 互感 193
习题 194
第Ⅳ篇 波动理论和波动光学第10章 振动 197
10.1 简谐运动及其描述 198
10.1.1 简谐运动方程 198
10.1.2 描述简谐运动的几个重要物理量 200
10.2 简谐运动的矢量图表示法 204
10.3 简谐运动的能量 207
10.4 阻尼振动 受迫振动 共振 208
10.4.1 阻尼振动 208
10.4.2 受迫振动 209
10.4.3 共振 209
10.5 同方向同频率的两个简谐运动的合成 210
习题 212
第11章 波动 215
11.1 机械波的形成和描述 215
11.1.1 机械波的形成 215
11.1.2 机械波的描述 216
11.1.3 波的基本特征量 216
11.2 平面简谐波的波函数 217
11.2.1 简谐波 217
11.2.2 平面简谐波的波函数 218
11.2.3 波函数的物理意义 218
11.3 波的能量和强度 223
11.3.1 波的能量 223
11.3.2 波的强度 224
11.4 波的叠加和干涉 224
11.4.1 惠更斯原理 224
11.4.2 波的叠加原理 225
11.4.3 波的干涉 226
11.4.4 驻波 228
习题 230
第12章 波动光学 233
12.1 相干光 234
12.1.1 光的相干性 234
12.1.2 相干光的获得 235
12.2 分波阵面干涉 光程 235
12.2.1 杨氏双缝干涉实验 235
12.2.2 光程与光程差 238
12.2.3 洛埃德镜干涉 240
12.3 分振幅干涉 241
12.3.1 薄膜干涉——等倾干涉 241
12.3.2 薄膜干涉——等厚干涉 245
12.4 光的衍射 249
12.4.1 光的衍射现象 249
12.4.2 惠更斯-菲涅耳原理 249
12.5 单缝的夫琅禾费衍射 251
12.6 光栅衍射 255
12.6.1 光栅 255
12.6.2 光栅衍射 255
12.6.3 光栅光谱 257
12.7 光的偏振 马吕斯定律 259
12.7.1 自然光和偏振光 259
12.7.2 起偏与检偏 260
12.7.3 马吕斯定律 261
习题 262
第Ⅴ篇 近代物理 266
第13章 狭义相对论基础 266
13.1 狭义相对论产生的背景 266
13.1.1 经典力学时空观 266
13.1.2 相对性原理 267
13.1.3 电磁定律与相对性原理的矛盾 268
13.1.4 迈克耳逊-莫雷实验 269
13.2 狭义相对论的基本原理 271
13.2.1 爱因斯坦的两个基本假设 271
13.2.2 洛仑兹变换 272
13.3 狭义相对论的时空观 273
13.3.1 同时的相对性 273
13.3.2 长度的相对性 275
13.3.3 时间间隔的相对性 276
习题 277
第14章 量子物理 279
14.1 热辐射 普朗克能量子假设 279
14.1.1 黑体辐射 279
14.1.2 普朗克量子假设 281
14.2 光电效应 爱因斯坦的光子理论 283
14.2.1 光电效应 283
14.2.2 爱因斯坦的光子理论 284
14.2.3 光的波粒二象性 285
14.3 玻尔的氢原子理论 286
14.3.1 氢原子光谱的规律 286
14.3.2 玻尔的氢原子理论 287
14.4 德布罗意波 实物粒子的二象性 290
14.5 不确定度关系 291
14.6 波函数 薛定谔方程 294
14.6.1 波函数 294
14.6.2 薛定谔方程 296
14.7 激光技术的物理基础 298
14.7.1 激光的基本原理 298
14.7.2 激光的特性 301
14.7.3 激光的应用 302
习题 303
习题参考答案 305
参考文献 319