绪论 1
1 物理学的意义 1
2 物质和相互作用 2
一 物质的微观结构和夸克的发现 2
二 宇宙学的标准模型 5
三 基本的相互作用 7
四 粒子物理的标准模型 9
3 物理量的测量和单位制 11
4 物理世界的层次和数量级 13
第一部分 力学和相对论 17
第一章 质点运动学 17
1-1 质点运动的描述 17
一 质点 参考系和坐标系 17
二 质点运动的矢量描述 18
三 直角坐标系 抛体运动 20
四 平面极坐标系 横向速度和径向速度 22
五 自然坐标系 切向加速度和法向加速度 24
1-2 相对运动 28
习题 30
第二章 动量守恒和质点动力学 33
2-1 惯性定律和惯性系 33
2-2 质量 动量和动量守恒定律 34
一 两质点间的相互作用 34
二 惯性质量 35
三 动量 动量守恒定律 36
2-3 力 冲量和动量定理 38
一 力的定义 38
二 力的叠加原理 质点系动量守恒的条件 39
三 牛顿运动定律 41
四 冲量和动量定理 41
一 牛顿运动定律的表述 45
2-4 牛顿运动定律及其应用 45
二 牛顿运动定律的应用 46
三 自然界中常见的力 48
2-5 伽利略相对性原理和非惯性系 55
一 伽利略相对性原理 55
二 伽利略变换 56
三 非惯性系 58
四 平动加速参考系中的惯性力 59
五 惯性离心力 60
六 科里奥利力 60
习题 66
第三章 机械能守恒 71
3-1 机械能守恒定律 71
3-2 功和功率 73
一 功和能 73
二 功率 75
3-3 势能 76
一 保守力保守系的机械能守恒 76
二 势能曲线 79
3-4 质心参考系 87
一 动量中心系和质心 87
二 质心运动定理 88
三 克尼希定理 资用能 89
3-5 两体碰撞 92
习题 97
第四章 角动量守恒 103
4-1 角动量和角动量守恒定律 103
4-2 力矩和角动量定理 105
一 力矩和质点的角动量定理 105
二 质点系的角动量定理 105
三 质心系的角动量定理 108
4-3 质点在有心力场中的运动 112
一 对称性 119
4-4 对称性与守恒定律 119
二 对称性与守恒定律 121
习题 126
第五章 连续体力学 130
5-1 刚体运动学 131
一 刚体的平移和定轴转动 131
二 刚体的平面平行运动 132
5-2 刚体动力学 134
一 定轴转动刚体的角动量和转动惯量 134
二 刚体定轴转动的角动量定理和转动定理 137
三 刚体定轴转动的动能定理 137
四 刚体的进动和陀螺仪 138
5-3 固体的弹性 146
一 弹性体中的应力和应变 146
二 弹性体的拉伸和压缩 147
三 弹性体的剪切形变 149
5-4 流体力学 151
一 流体的连续性方程 151
二 理想流体的定常流动 154
三 粘性流体的流动 157
习题 162
第六章 振动和波 167
6-1 简谐振动 167
一 描述简谐振动的特征量 167
二 简谐振动的合成 169
三 振动的分解 傅里叶变换 174
6-2 弹性系统的振动 178
一 谐振子的自由振动 178
二 谐振子的阻尼振动 181
三 谐振子的受迫振动和共振 183
6-3 耦合振子 187
一 简正模 187
二 简正模的叠加 190
6-4 机械波的产生和传播 191
一 波动图像 191
二 波动方程 194
三 波的能量 196
四 声波 197
6-5 驻波 199
一 驻波的形成和特点 199
二 两瑞固定的弦中的驻波 多自由度系统的简正模 201
三 半波损失 202
6-6 多普勒效应 204
6-7 波包和非线性波 208
一 波包和群速 208
二 非线性效应对波动的影响 210
三 孤波和孤子 211
习题 212
一 相对论的意义 217
7-1 狭义相对论的基本假设 217
第七章 相对论 217
二 狭义相对论的基本假设 219
三 迈克耳孙-莫雷实验 220
7-2 相对论运动学 222
一 相对论变换和时空观 222
二 闵科夫斯基空间 洛伦兹变换下的不变量 225
三 狭义相对论的时空观 228
7-3 相对论动力学 236
一 动量和质量 236
二 力 功和动能 239
三 能量 质能关系 240
四 能量和动量的关系 244
五 动量、能量和力的相对论变换 245
7-4 广义相对论 254
一 等效原理 255
二 爱因斯坦的引力场方程 260
三 广义相对论的检验 262
习题 266
第二部分 电磁学 270
第八章 电相互作用和真空中的静电场 270
8-1 电相互作用 270
一 电荷 电荷守恒定律 270
二 库仑定律 静电力的叠加原理 273
三 电场和电场强度 274
四 场强的叠加原理 275
8-2 静电场的高斯定理 281
一 电场线 281
二 电场通量 281
三 静电场的高斯定理 283
四 静电场的高斯定理的微分形式 285
一 静电场的环路定理 289
8-3 静电场的环路定理和电势 289
二 电势差与电势 292
三 电势叠加原理 294
四 等势面 电势的梯度 295
习题 301
第九章 静电场中的导体和电介质 305
9-1 静电场中的导体 305
一 导体的静电平衡条件 305
二 导体壳和静电屏蔽 308
三 电容和电容器 310
9-2 静电场中的电介质 313
一 电介质的极化 313
二 极化强度和极化电荷 315
三 各向同性线性电介质的极化规律 317
四 电位移 有电介质时的高斯定理 318
五 电介质的击穿和压电效应 320
一 带电体系的静电能 324
9-3 静电场的能量 324
二 电场的能量和能量密度 328
习题 332
第十章 电磁相互作用 336
10-1 磁相互作用 336
一 磁性现象 336
二 磁场和磁感应强度 337
三 洛伦兹力 338
四 带电粒子在磁场中的运动 338
五 霍耳效应 340
10-2 运动电荷的电磁场 345
一 运动电荷的电场和磁场(非相对论的) 345
二 电磁场的相对论变换 347
三 运动电荷的电磁场(相对论的) 349
四 两个运动电荷之间的相互作用 352
一 恒定电流 356
10-3 磁场和电流 356
二 毕奥-萨伐尔定律 364
三 安培定律 365
习题 375
第十一章 恒定磁场和磁介质 382
11-1 磁场的高斯定理和安培环路定理 382
一 磁场的高斯定理和矢势 382
二 安培环路定理 385
一 介质的磁化 390
11-2 有磁介质时的高斯定理和安培环路定理 390
二 有磁介质时的高斯定理 395
三 有磁介质时的安培环路定理 395
11-3 介质的磁化规律 399
一 顺磁质和抗磁质 399
二 铁磁质 400
习题 407
12-1 电磁感应定律 409
一 电磁感应现象的发现 409
第十二章 电磁感应 409
二 法拉第电磁感应定律 410
三 楞次定律 412
12-2 动生电动势和感生电动势 414
一 动生电动势 414
二 感生电动势 417
三 电磁感应定律的普遍形式 417
四 电磁感应与相对性原理 419
12-3 互感和自感 424
一 互感 424
二 自感 426
12-4 磁场的能量 430
一 自感磁能 430
二 互感磁能 431
三 磁场的能量 432
一 LR电路的暂态过程 435
12-5 暂态过程 435
二 RC电路的暂态过程 436
三 LCR电路的暂态过程 438
12-6 超导电性和超导磁体 439
一 零电阻现象 439
二 迈斯纳效应和磁通量子化 441
三 超导磁体的特点 445
四 工作在持续电流状态的超导磁体 446
习题 449
第十三章 电路 453
13-1 直流电路 453
一 电路中任意两点之间的电势差 453
二 基尔霍夫方程组 455
13-2 交流电及其简单电路 460
一 交流电概述 460
二 交流电路中的基本元件 462
三 简单交流电路的矢量图解法 465
13-3 交流电路的复数解法 470
一 交流电的复数表示法 470
二 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式 472
13-4 交流电的功率 474
一 瞬时功率和平均功率 474
二 功率因数 475
13-5 共振电路 477
— 串联共振电路 477
二 共振电路的品质因数 479
三 并联共振电路 481
习题 483
第十四章 电磁场和电磁波 488
14-1 位移电流 488
一 电磁场的基本规律 488
二 位移电流 489
三 安培环路定理的普遍形式 491
一 麦克斯韦方程组 493
14-2 麦克斯韦方程组和边界条件 493
二 电磁场的边界条件 495
14-3 电磁波 498
一 自由空间中的电磁波和平面电磁波 498
二 电磁波的辐射 504
三 电磁波谱 510
14-4 电磁场的能量和动量 511
一 电磁场的能量密度和能流密度 511
二 电磁场的动量 513
三 电磁场是物质的一种形态 515
习题 516
附录 519
附表1 基本物理常量1986年的推荐值 519
附表2 保留单位和标准值 520
附表3 太阳系的基本数据(Ⅰ) 520
附表4 太阳系的基本数据(Ⅱ) 521