第1章 质点运动学 1
1.1 矢量 1
1.1.1 矢量的定义和表示方法 1
1.1.2 矢量的加法与减法 2
1.1.3 矢量的乘法 2
1.1.4 矢量在直角坐标系中的表示 4
1.1.5 矢量的导数 5
1.2 质点运动的描述 6
1.2.1 参考系 坐标系 6
1.2.2 质点 质点系 7
1.2.3 位置矢量 7
1.3 质点的位移、速度、加速度 8
1.3.1 位移 8
1.3.2 速度 8
1.3.3 加速度 10
1.4 质点的曲线运动 10
1.4.1 平面自然坐标系 11
1.4.2 速度和加速度在自然坐标系中的解析表示 11
1.5 运动学的两类问题 12
1.5.1 运动学的第一类问题 12
1.5.2 运动学的第二类问题 13
习题 14
第2章 质点动力学 17
2.1 牛顿运动定律 17
2.1.1 牛顿运动三定律 17
2.1.2 基本力简介 19
2.1.3 牛顿定律的应用 20
2.2 动量守恒定律 21
2.2.1 质点的动量定理 21
2.2.2 质点系的动量定理 22
2.2.3 动量守恒定律 23
2.3 机械能守恒定律 25
2.3.1 功 功率 25
2.3.2 质点的动能定理 26
2.3.3 几种常见力的功 27
2.3.4 保守力 28
2.3.5 势能 29
2.3.6 质点系的动能定理和功能原理 30
2.3.7 机械能守恒定律 31
2.3.8 能量守恒定律 31
2.4 质点的角动量 32
2.4.1 质点的角动量 32
2.4.2 质点的角动量守恒定律 33
习题 33
第3章 刚体力学 37
3.1 刚体运动的描述 37
3.1.1 平动和转动 37
3.1.2 描述定轴转动的物理量 38
3.2 刚体定轴转动定律 40
3.2.1 力矩 40
3.2.2 定轴转动定理 41
3.2.3 转动惯量 41
3.3 定轴转动的动能定理 44
3.3.1 力矩的功 44
3.3.2 转动动能 44
3.3.3 动能定理 45
3.4 角动量守恒定律 46
3.4.1 刚体对定轴的角动量 46
3.4.2 角动量定理 46
3.4.3 角动量守恒定律 47
3.5 进动 49
习题 50
第4章 流体的运动 53
4.1 理想流体的定常流动 53
4.1.1 理想流体 53
4.1.2 定常流动 53
4.1.3 连续性方程 54
4.2 伯努利方程及其应用 55
4.2.1 伯努利方程 55
4.2.2 伯努利方程的应用 57
4.3 黏性流体的运动 61
4.3.1 牛顿黏性定律 61
4.3.2 层流与湍流 62
4.3.3 黏性流体的运动规律 63
4.4 泊肃叶定律 64
4.5 斯托克斯定律 65
习题 66
第5章 相对论 68
5.1 经典力学时空观和伽利略变换 68
5.1.1 经典力学的时空观 68
5.1.2 伽利略变换 68
5.2 狭义相对论基本原理 69
5.2.1 伽利略变换的局限性 69
5.2.2 狭义相对论的基本原理 70
5.3 洛伦兹变换 70
5.3.1 洛伦兹时空变换 70
5.3.2 洛伦兹速度变换 71
5.4 狭义相对论的时空观 72
5.4.1 同时性的相对性 72
5.4.2 长度收缩（动尺缩短） 73
5.4.3 时间膨胀（动钟变慢） 74
5.4.4 因果律对运动速度的限制 75
5.5 相对论动力学 76
5.5.1 相对论的质量 76
5.5.2 相对论的动量 77
5.5.3 相对论动能 77
5.5.4 相对论能量 质能关系 78
5.5.5 相对论的能量与动量关系 79
5.6 广义相对论简介 79
5.6.1 广义相对性论基本原理 80
5.6.2 广义相对性论重要结论和实践检验 81
习题 81
第6章 振动与波 84
6.1 简谐振动 84
6.1.1 弹簧振子模型 84
6.1.2 线性回复力 87
6.1.3 简谐振动的旋转矢量图示法 87
6.1.4 简谐振动的能量 88
6.2 简谐振动的合成 89
6.2.1 相同方向上同频率简谐振动的合成 90
6.2.2 相同方向上不同频率的两个简谐振动的合成、拍现象 91
6.2.3 相互垂直方向上简谐振动的合成 91
6.3 阻尼振动 受迫振动 共振 92
6.3.1 阻尼振动 92
6.3.2 受迫振动、共振 94
6.4 机械波的产生和传播 94
6.4.1 机械波的产生 95
6.4.2 波长、周期和波的传播速度 95
6.4.3 惠更斯原理 96
6.5 平面简谐波 97
6.5.1 平面简谐波的波动表达式 97
6.5.2 波动方程 98
6.5.3 波的能量和波的强度 99
6.5.4 介质对波的吸收 100
6.6 波的叠加 波的干涉 100
6.6.1 波的叠加 100
6.6.2 波的干涉 101
6.6.3 驻波 102
6.7 声波 103
6.7.1 声强级和听觉区域 103
6.7.2 多普勒效应 104
6.7.3 超声波 105
习题 106
第7章 分子物理学 111
7.1 分子热运动及其统计规律 111
7.1.1 分子动理论的基本观点 111
7.1.2 分子热运动的统计规律性 111
7.2 理想气体分子动理论 112
7.2.1 理想气体的物态方程 113
7.2.2 理想气体的微观模型 113
7.2.3 理想气体的压强公式 114
7.2.4 理想气体的温度公式 115
7.3 能量均分定理 116
7.3.1 自由度 116
7.3.2 能量均分定理 117
7.4 麦克斯韦速率分布规律 118
7.4.1 测定气体分子速率分布的实验 119
7.4.2 麦克斯韦速率分布律 119
7.4.3 平均自由程和平均碰撞频率 121
7.5 真实气体 122
7.5.1 真实气体的等温线 122
7.5.2 范德瓦耳斯方程 123
7.6 气体内的迁移现象 125
7.6.1 热传导现象 125
7.6.2 扩散现象 125
习题 126
第8章 静电场 128
8.1 库仑定律 电场强度 128
8.1.1 电荷 128
8.1.2 库仑定律 128
8.1.3 电场强度 129
8.2 高斯定理 132
8.2.1 电场线 132
8.2.2 电通量 132
8.2.3 高斯定理 133
8.3 环路定理 电势 137
8.3.1 静电场的环路定理 137
8.3.2 电势能 电势 138
8.3.3 电场强度与电势的关系 141
8.4 静电场中的导体 142
8.4.1 导体的静电平衡条件 142
8.4.2 静电平衡时导体的性质 143
8.4.3 空腔导体和静电屏蔽 144
8.5 电容 146
8.5.1 孤立导体的电容 146
8.5.2 电介质对电场的影响 146
8.5.3 电容器的电容 149
8.5.4 电容器电容的计算 149
8.6 静电场的能量 150
8.6.1 电荷系统的相互作用能 151
8.6.2 电容器的能量 152
8.6.3 电场的能量和能量密度 152
习题 153
第9章 磁场 158
9.1 磁场 磁感应强度 158
9.1.1 磁场 158
9.1.2 磁感应强度 158
9.1.3 磁感应线 159
9.1.4 磁通量 160
9.1.5 磁场的高斯定理 160
9.2 毕奥-萨伐尔定律 160
9.2.1 毕奥-萨伐尔定律 160
9.2.2 运动电荷的磁场 161
9.3 安培环路定理 163
9.4 磁场对运动电荷的作用 167
9.4.1 洛伦兹力 167
9.4.2 质谱仪 168
9.4.3 霍尔效应 169
9.5 磁场对电流的作用 磁矩 170
9.5.1 安培定律 170
9.5.2 磁场对载流线圈的作用 磁矩 173
9.6 磁介质 174
9.6.1 磁介质 174
9.6.2 磁导率 175
9.6.3 铁磁质 176
习题 178
第10章 电磁感应 182
10.1 电磁感应定律 182
10.1.1 电磁感应现象 182
10.1.2 法拉第电磁感应定律 182
10.1.3 有旋电场 185
10.1.4 涡电流 185
10.2 自感 186
10.2.1 自感现象 自感系数 186
10.2.2 RL电路 188
10.3 磁场的能量 189
10.4 电磁场及其传播 192
10.4.1 位移电流 192
10.4.2 麦克斯韦电磁场基本方程 193
10.4.3 电磁波的产生和传播 195
10.4.4 电磁波的能量 196
10.4.5 电磁波谱 197
习题 198
第11章 光的干涉 201
11.1 光的干涉条件 201
11.1.1 光的相干条件 201
11.1.2 相干光源 202
11.2 双缝干涉 203
11.2.1 双缝实验 203
11.2.2 劳埃德镜实验 205
11.3 光程和光程差 205
11.4 薄膜干涉 207
11.4.1 薄膜干涉 207
11.4.2 劈尖干涉 210
11.4.3 牛顿环 211
11.4.4 迈克耳孙干涉仪 213
习题 213
第12章 光的衍射 216
12.1 惠更斯-菲涅耳原理 216
12.1.1 光的衍射现象 216
12.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 216
12.1.3 衍射的分类 217
12.2 单缝衍射 218
12.3 衍射光栅 221
12.3.1 光栅衍射 221
12.3.2 光栅光谱 224
12.4 夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 225
12.4.1 圆孔衍射 225
12.4.2 光学仪器的分辨本领 226
12.4.3 显微镜的鉴别距离 227
12.5 X射线的衍射 227
12.5.1 X射线（伦琴射线） 227
12.5.2 劳厄实验 228
12.5.3 布拉格方程 228
12.5.4 X射线衍射方法 230
12.5.5 X射线衍射的应用 230
习题 231
第13章 光的偏振 233
13.1 自然光和偏振光 233
13.2 反射光和折射光的偏振 233
13.3 起偏和检偏 马吕斯定律 234
13.3.1 起偏和检偏 234
13.3.2 马吕斯定律 235
13.4 光的双折射 236
13.5 偏振光的干涉 238
13.5.1 椭圆偏振光 圆偏振光 238
13.5.2 偏振光的干涉 239
13.6 旋光现象 240
13.6.1 旋光性 240
13.6.2 圆二色性 241
习题 242
第14章 光的粒子性 244
14.1 热辐射 244
14.1.1 热辐射现象 244
14.1.2 黑体辐射定律 245
14.1.3 普朗克量子假设 246
14.2 光电效应 248
14.2.1 光电效应及实验规律 248
14.2.2 经典理论在解释光电效应时遇到的困难 250
14.2.3 爱因斯坦的光子学说 250
14.2.4 光电效应的应用 251
14.3 康普顿效应 252
14.3.1 康普顿散射实验 252
14.3.2 康普顿散射的理论解释 253
14.4 光的波粒二象性 254
习题 255
第15章 量子物理基础 257
15.1 玻尔氢原子理论 257
15.1.1 氢原子光谱 257
15.1.2 玻尔的氢原子理论 258
15.2 德布罗意物质波 262
15.2.1 物质波 262
15.2.2 物质波的实验证明 263
15.3 不确定关系 265
15.3.1 动量坐标的不确定关系 265
15.3.2 时间能量的不确定关系 267
15.4 波函数 薛定谔方程 268
15.4.1 波函数及其统计解释 268
15.4.2 薛定谔方程 270
15.4.3 一维无限深势阱中的粒子 272
15.4.4 一维方势垒的穿透 275
15.5 氢原子 276
15.5.1 氢原子的薛定谔方程 276
15.5.2 量子化与量子数 277
15.5.3 电子云 279
15.6 电子自旋 279
15.6.1 施特恩-格拉赫实验 279
15.6.2 电子自旋的描述 280
15.6.3 原子的电子壳层结构 281
习题 282
第16章 现代物理专题 285
16.1 原子核 285
16.1.1 原子核的基本性质 285
16.1.2 原子核的放射性衰变 292
16.1.3 核反应 297
16.1.4 射线与物质的相互作用 299
16.1.5 射线的剂量与防护 300
16.1.6 放射性核素的应用 301
16.2 核磁共振 302
16.2.1 核子与原子的自旋和磁矩 303
16.2.2 核磁共振 304
16.2.3 核磁共振的应用 307
16.3 激光 308
16.3.1 激光产生原理 309
16.3.2 激光的特点 312
16.3.3 激光的应用 313
习题 314
参考文献 316
附录1 基本物理常量（2010年国际推荐值） 317
附录2 部分习题参考答案 318