绪论 1
0.1物理学的含义 1
0.2物质及其相互作用 2
0.2.1基本相互作用 2
0.2.2宇宙大爆炸理论 3
0.2.3物质的态 4
0.3物理学与技术革命 5
0.4物理学的发展趋势与展望 6
第一篇实物运动 9
第1章时空与质点运动 9
1.1物质运动时间空间 9
1.1.1物质与运动 9
1.1.2时间与空间 10
1.2质点运动的描述 12
1.2.1质点的机械运动 12
1.2.2位移矢量 15
1.3质点运动变化的描述 18
1.3.1加速度矢量 18
1.3.2圆周运动的角量描述 23
1.3.3角量与线量的关系 25
本章要点 28
习题 29
第2章守恒定律与时空对称性 33
2.1动量守恒定律 33
2.1.1质量质点质心 33
2.1.2动量、动量守恒定律 37
2.1.3实物相互作用的基本规律 38
2.1.4动量守恒定律的应用 42
2.1.5冲量、动量定理 46
2.2角动量守恒定律 48
2.2.1角动量 48
2.2.2刚体转动惯量的计算 50
2.2.3力矩 55
2.2.4角动量定理 55
2.2.5冲量矩定理 57
2.2.6角动量守恒定律 57
2.3能量守恒定律 59
2.3.1能量守恒定律 59
2.3.2功 60
2.3.3势能 64
2.3.4动能定理、功能原理 65
2.3.5刚体转动的动能定理 68
2.4对称性与守恒定律 71
2.4.1对称性 71
2.4.2时空对称性 71
2.4.3对称性的分类 73
2.4.4宇称 73
2.4.5守恒定律 73
2.4.6诺特定理 74
2.4.7时空对称性与三大守恒定律 75
本章要点 78
习题 80
第3章相对论基础 88
3.1伽利略相对性原理经典力学的时空观 88
3.1.1伽利略相对性原理 88
3.1.2伽利略变换 89
3.1.3经典力学的时空观 91
3.2狭义相对论基本原理洛伦兹变换 93
3.2.1狭义相对论基本原理 93
3.2.2洛伦兹坐标变换式 95
3.2.3相对论速度变换公式 97
3.3狭义相对论时空观 100
3.3.1“同时”的相对性 100
3.3.2时间延缓（或动钟变慢） 101
3.3.3长度收缩 101
3.4狭义相对论动力学基础 104
3.4.1相对论质量 104
3.4.2质量和能量的关系 107
3.4.3动量和能量的关系 109
3.5广义相对论简介 110
3.5.1非惯性系与惯性力 110
3.5.2等效原理 114
3.6物质与反物质 117
3.6.1正、反粒子 117
3.6.2物质与反物质 118
本章要点 120
习题 122
第二篇场 126
第4章流场及其规律 126
4.1液体及其静力学基础 127
4.1.1静止流体内的压强 127
4.1.2液体的表面现象 129
4.2理想流体与连续性方程 137
4.2.1理想流体 137
4.2.2定常流动、流线和流管 137
4.2.3连续性方程 139
4.3伯努利方程及其应用 140
4.3.1伯努利方程 140
4.3.2伯努利方程的应用 142
4.4实际液体的运动规律 144
4.4.1黏性定律 144
4.4.2泊肃叶公式 145
4.4.3斯托克斯公式 147
4.4.4流体的湍流和雷诺数 147
本章要点 149
习题 150
第5章静电场 155
5.1电相互作用 155
5.1.1两种电荷、电相互作用规律 155
5.1.2电荷守恒定律 156
5.1.3电荷量的相对论不变性 156
5.1.4电荷量子化 157
5.1.5库仑定律、静电力的叠加原理 157
5.2电场和电场强度 160
5.2.1电场 160
5.2.2电场强度 160
5.2.3场强的叠加原理 161
5.2.4场强的计算 162
5.3高斯定理及其应用 167
5.3.1电场线 167
5.3.2电场强度通量 167
5.3.3静电场的高斯定理 169
5.3.4高斯定理的应用 172
5.4静电场的环路定理电势 176
5.4.1静电场的环路定理 176
5.4.2电势 177
5.4.3电势的计算 179
5.5等势面电场强度与电势梯度的关系 181
5.5.1等势面 181
5.5.2电场强度与电势梯度的关系 182
5.6电介质中的静电场电位移矢量 185
5.6.1电介质及其极化 185
5.6.2电极化强度 187
5.6.3电介质中的静电场 187
5.6.4有电介质时的高斯定理电位移 188
5.7电容电场的能量 189
5.7.1导体的静电平衡 189
5.7.2电容 189
5.7.3电容器电容的计算 191
5.7.4电场的能量 192
本章要点 195
习题 197
第6章电路基本定律 204
6.1欧姆定律 204
6.1.1恒定电流 204
6.1.2电流密度 204
6.1.3电动势 206
6.1.4一段含源电路的欧姆定律 207
6.1.5欧姆定律的微分形式 208
6.2基尔霍夫定律及其应用 209
6.2.1基尔霍夫电流定律 209
6.2.2基尔霍夫电压定律 210
6.2.3基尔霍夫定律应用实例 210
本章要点 213
习题 214
第7章电磁相互作用 218
7.1基本磁现象 218
7.1.1人类对磁现象的认识和应用 218
7.1.2电流磁效应 219
7.2磁场和磁感强度 219
7.2.1磁场 219
7.2.2磁感强度 220
7.2.3带电粒子在磁场中的运动 221
7.2.4霍耳效应 223
7.3运动电荷激发的电磁场 225
7.3.1电磁场的相对论性变换 225
7.3.2相对论条件下运动电荷的电磁场 228
7.4电流磁场 232
7.4.1毕奥一萨伐尔定律 232
7.4.2毕奥一萨伐尔定律的应用 233
7.5磁场的高斯定理 238
7.5.1磁感线 238
7.5.2磁通量 239
7.5.3磁场中的高斯定理 240
7.6安培环路定理及其应用 241
7.6.1安培环路定理 241
7.6.2安培环路定理的应用 243
7.7磁场对电流的作用 246
7.7.1安培定律 246
7.7.2磁场对载流线圈的作用 248
7.7.3安培力的功 249
7.8磁介质中的高斯定理和安培环路定理 251
7.8.1磁介质及其磁化机理 251
7.8.2有磁介质时的高斯定理 255
7.8.3有磁介质时的安培环路定理 255
7.8.4铁磁质的磁化规律及磁化机制 256
7.9生物电磁学简介 260
7.9.1静电生物效应 260
7.9.2生物磁场 261
7.9.3磁生物效应 262
7.9.4电磁生物效应 263
本章要点 264
习题 265
第8章电磁感应与电磁场 273
8.1电磁感应定律 273
8.1.1电磁感应现象 273
8.1.2法拉第电磁感应定律 274
8.2动生电动势与感生电动势 276
8.2.1动生电动势 276
8.2.2感生电动势有旋电场 278
8.2.3感生电场的应用 281
8.3自感互感 283
8.3.1自感 283
8.3.2互感 285
8.4磁场的能量 288
8.4.1自感磁能 288
8.4.2互感磁能 289
8.4.3磁场的能量 289
8.5麦克斯韦电磁场理论 292
8.5.1两个基本假设和基本方程 292
8.5.2麦克斯韦方程组 295
8.6超导 298
8.6.1超导体的基本性质之一：零电阻效应 299
8.6.2超导体的基本性质之二：迈斯纳效应 301
8.6.3两类超导体和磁通量子化 303
8.6.4约瑟夫森效应 304
8.6.5超导理论简介 306
8.6.6高温超导 307
8.6.7超导的应用 308
8.7磁电子学简介 310
8.7.1磁电阻效应 310
8.7.2巨磁电阻效应 310
8.7.3巨磁阻抗效应 312
本章要点 314
习题 315
习题参考答案 322
附录1矢量及其运算 330
附录2常用物理量数值表 336
参考文献 337