第1篇 力学 2
第1章 质点运动学 2
1.1 质点运动的描述 2
1.1.1 参考系和坐标系 2
1.1.2 质点 3
1.1.3 表征质点运动的物理量 3
1.1.4 运动学的两类问题 5
1.2 曲线运动 6
1.2.1 自然坐标系 6
1.2.2 圆周运动 8
1.2.3 一般曲线运动 9
1.3 相对运动 10
阅读材料一 伽利略·伽利雷 12
习题 15
第2章 牛顿定律 18
2.1 牛顿定律 18
2.1.1 牛顿第一定律 18
2.1.2 牛顿第二定律 19
2.1.3 牛顿第三定律 20
2.2 自然力与常见力 20
2.2.1 基本自然力 20
2.2.2 常见的力 21
2.3 牛顿定律的应用 22
2.4 非惯性系 惯性力 25
阅读材料二 艾萨克·牛顿 27
习题 31
第3章 动量和动量守恒定律 34
3.1 冲量 动量定理 34
3.1.1 冲量 34
3.1.2 质点动量定理 35
3.1.3 质点系的动量定理 37
3.2 动量守恒定律 37
3.3 质心 质心运动定理 38
3.3.1 质心 38
3.3.2 质心运动定理 39
阅读材料三 宇宙飞船 40
习题 46
第4章 功和能 48
4.1 功 功率 48
4.1.1 力对直线运动质点所做的功 48
4.1.2 变力对曲线运动质点所做的功 49
4.1.3 功率 52
4.2 动能 动能定理 52
4.2.1 质点的动能 质点的动能定理 52
4.2.2 质点系的动能定理 54
4.3 保守力和非保守力 55
4.3.1 保守力 55
4.3.2 非保守力 57
4.4 势能 势能曲线 58
4.4.1 势能 58
4.4.2 力学中几种常见的势能 59
4.4.3 势能曲线 59
4.5 功能原理 机械能守恒定律 60
4.5.1 质点系的功能原理 60
4.5.2 机械能守恒定律 63
4.6 能量守恒定律 66
阅读材料四 火箭的飞行与宇宙速度 66
习题 69
第5章 角动量和角动量守恒定律 73
5.1 力矩 角动量 73
5.1.1 质点受力的力矩与质点角动量 73
5.1.2 质点系受力的力矩质点系角动量 74
5.2 质点角动量定理与角动量守恒定律 76
5.2.1 质点角动量定理 76
5.2.2 质点角动量守恒定律 77
5.3 质点系的角动量定理与角动量守恒定律 78
5.3.1 质点系的角动量定理 78
5.3.2 质点系的角动量守恒定律 79
阅读材料五 对称性与守恒定律 80
习题 84
第6章 刚体的转动 86
6.1 刚体的运动 86
6.1.1 刚体的平动和定轴转动 87
6.1.2 刚体定轴转动的描述 87
6.2 力矩 刚体的定轴转动定理转动惯量 91
6.2.1 力矩 91
6.2.2 刚体的定轴转动定律 92
6.2.3 转动惯量 转动惯量的计算 95
6.3 定轴转动刚体的角动量定理与角动量守恒定律 99
6.3.1 定轴转动刚体的角动量与角动量定理 99
6.3.2 定轴转动刚体的角动量守恒定律 100
6.4 力矩的功 刚体转动的动能定理 102
6.4.1 刚体的转动动能与力矩的功 102
6.4.2 刚体定轴转动的动能定理 103
6.5 刚体的势能 104
6.6 刚体的进动 106
阅读材料六 拉莫尔进动 108
习题 111
第2篇 电磁学 116
第7章 真空中的静电场 116
7.1 电荷性质 116
7.1.1 电荷守恒定律 117
7.1.2 电荷量子化 117
7.1.3 电荷相对论不变性 118
7.2 库仑定律 118
7.2.1 点电荷模型 118
7.2.2 真空中的库仑定律 119
7.2.3 静电力叠加原理 120
7.3 电场电场强度 121
7.3.1 电场 121
7.3.2 电场强度 122
7.3.3 电场强度的计算 124
7.4 静电场的高斯定理 128
7.4.1 电场线 128
7.4.2 电通量 129
7.4.3 高斯定理 130
7.4.4 高斯定理的应用举例 132
7.5 静电场的环路定理 135
7.5.1 静电场力的功 135
7.5.2 静电场的环路定理 136
7.5.3 电势能 137
7.6 电势 138
7.6.1 电势 138
7.6.2 电势的计算 139
7.6.3 电场强度与电势梯度 143
阅读材料七 卡文迪许关于点电荷相互作用力的研究 146
习题 147
第8章 静电场中的导体和电介质 150
8.1 静电场中的导体 150
8.1.1 导体的电结构 150
8.1.2 静电感应过程 151
8.1.3 静电平衡特点 151
8.2 静电场中的电介质 152
8.2.1 电介质的极化 153
8.2.2 电极化强度与极化电荷 154
8.2.3 有电介质时的高斯定理 155
8.3 电容电容器 157
8.3.1 电容器的电容 157
8.3.2 电容器的并联和串联 159
8.3.3 电介质对电容的影响 161
8.4 静电场的能量 162
8.4.1 电容器储存的电能 162
8.4.2 静电场的能量 163
8.5 静电场的边值关系 164
8.5.1 场强法向分量 164
8.5.2 场强的切向分量 165
阅读材料八 静电学的技术应用 166
习题 167
第9章 恒定磁场 170
9.1 恒定电流 170
9.1.1 电流 电流密度 170
9.1.2 电流连续性方程 172
9.1.3 电源 电动势 173
9.2 毕奥－萨伐尔定律 174
9.2.1 磁场 磁感应强度 174
9.2.2 毕奥－萨伐尔定律 175
9.2.3 匀速运动电荷的磁场 179
9.3 磁场的高斯定理 180
9.3.1 磁感应线 磁通量 180
9.3.2 磁场中的高斯定理 181
9.4 安培环路定理及其应用 181
9.4.1 安培环路定理 181
9.4.2 安培环路定理的应用 182
9.5 带电粒子在磁场和电场中的运动及其应用 184
9.5.1 洛伦兹力 184
9.5.2 带电粒子在磁场中的运动 185
9.5.3 利用电场与磁场控制带电粒子运动的实例 187
9.5.4 霍尔效应 190
9.6 磁场对载流导线的作用 191
9.6.1 安培力 191
9.6.2 磁力矩 193
9.6.3 磁力的功 195
9.7 磁场中的磁介质 196
9.7.1 磁介质 196
9.7.2 磁介质的磁化 磁化强度 197
9.7.3 磁介质中的安培环路定理磁场强度 198
9.7.4 铁磁质 199
阅读材料九 地球的磁场 201
习题 203
第10章 电磁感应和电磁场 206
10.1 电磁感应定律 206
10.1.1 电磁感应现象 206
10.1.2 电磁感应定律 208
10.1.3 楞次定律 209
10.2 感应电动势 211
10.2.1 动生电动势 211
10.2.2 感生电动势 213
10.2.3 电子感应加速器 215
10.3 自感和互感 216
10.3.1 自感 自感电动势 216
10.3.2 互感 互感电动势 218
10.4 磁场的能量 219
10.4.1 线圈储存的磁能 219
10.4.2 磁场的能量 220
10.5 位移电流 麦克斯韦方程组 222
10.5.1 位移电流 222
10.5.2 麦克斯韦方程组 224
10.6 电磁波 225
10.6.1 电磁波的产生与传播 226
10.6.2 电磁波的能量 227
10.6.3 电磁波的波谱 228
阅读材料十 超导电性 229
习题 231
本书习题答案 234
参考文献 242