第1章 运动和力 1
1.1参考系和坐标系 1
1.1.1参考系和坐标系 1
1.1.2质点和刚体 2
1.1.3时间和时刻 2
1.2质点运动的描述 3
1.2.1位矢 3
1.2.2位移 3
1.2.3速度 4
1.2.4加速度 5
1.3直线运动和平面曲线运动 9
1.3.1直线运动 9
1.3.2圆周运动 10
1.3.3抛体运动 13
1.3.4自然坐标系在描述平面曲线运动中的应用 14
1.4相对运动与伽利略变换 18
1.5牛顿运动定律 19
1.5.1牛顿第一定律 19
1.5.2牛顿第二定律 20
1.5.3牛顿第三定律 21
1.6基本自然力和几种常见力 22
1.6.1万有引力 22
1.6.2电磁力 23
1.6.3强力 23
1.6.4弱力 24
1.6.5几种常见力 24
提要 28
思考题 29
习题 30
第2章 力学守恒定律 34
2.1功和功率 34
2.1.1恒力沿直线做功 34
2.1.2变力沿曲线做功 35
2.1.3功率 36
2.2动能和势能 38
2.2.1质点的动能和动能定理 38
2.2.2质点系的动能和动能定理 39
2.2.3重力势能 40
2.2.4弹性势能 41
2.2.5引力势能 41
2.2.6势能曲线 42
2.3机械能守恒定律 45
2.3.1质点系的功能原理 45
2.3.2质点系的机械能守恒定律 45
2.4冲量 动量 动量守恒定律 47
2.4.1力的冲量 47
2.4.2质点的动量和动量定理 48
2.4.3质点系的动量和动量定理 49
2.4.4动量守恒定律 50
2.5质心 质心运动定理 53
2.5.1质心 53
2.5.2质心运动定理 55
2.6力矩 角动量 角动量守恒定律 57
2.6.1力矩 57
2.6.2角动量 58
2.6.3角动量定理 58
2.6.4角动量守恒定律 59
2.7碰撞 61
2.7.1完全弹性碰撞 62
2.7.2完全非弹性碰撞 62
2.7.3非完全弹性碰撞 63
提要 65
思考题 67
习题 68
第3章 刚体和流体力学基础 72
3.1刚体定轴转动的运动学描述 72
3.1.1刚体的运动形式 72
3.1.2刚体定轴转动的运动学 73
3.2刚体定轴转动的动力学描述 76
3.2.1力矩 76
3.2.2定轴转动的转动定律 77
3.2.3转动惯量 79
3.2.4转动定律的应用举例 82
3.3刚体定轴转动的机械能守恒 85
3.3.1力矩的功 85
3.3.2力矩的功率 86
3.3.3转动动能 86
3.3.4定轴转动的动能定理 86
3.3.5刚体的势能 87
3.3.6刚体的机械能守恒定律 88
3.4刚体定轴转动的角动量守恒 90
3.4.1角动量 91
3.4.2角动量定理 91
3.4.3角动量守恒定律 92
3.5刚体的平面平行运动 95
3.5.1刚体平面平行运动的运动学描述 96
3.5.2刚体平面平行运动的转动瞬心 96
3.5.3刚体平面平行运动的动力学方程 97
3.5.4刚体作平面平行运动时的动能 97
3.6刚体的平衡 99
3.7回转运动 101
3.7.1不受外力矩的回转运动 101
3.7.2受外力矩时陀螺仪的回转效应 101
3.7.3岁差 102
3.7.4章动 103
3.8流体力学简介 103
3.8.1流体静力学 104
3.8.2理想流体的连续性方程 106
3.8.3伯努利方程及其应用 110
3.8.4黏性流体的流动 114
提要 117
思考题 119
习题 120
第4章 静电场 125
4.1电荷守恒定律 库仑定律 125
4.1.1电荷守恒定律 125
4.1.2库仑定律 126
4.2电场强度 高斯定理 126
4.2.1电场 126
4.2.2电场强度 127
4.2.3电场强度叠加原理 128
4.2.4电场线 132
4.2.5电场强度通量 133
4.2.6静电场的高斯定理 134
4.2.7高斯定理应用举例 135
4.3安培环路定理 电势 139
4.3.1静电场力做功的特点 139
4.3.2静电场的安培环路定理 140
4.3.3电势能 电势和电势差 140
4.3.4电势的计算 142
4.3.5等势面 144
4.3.6电场强度和电势梯度的关系 145
4.4静电场中的导体 146
4.4.1导体的静电平衡条件 146
4.4.2静电平衡时导体的性质 147
4.4.3静电屏蔽 149
4.5静电场中的电介质 150
4.5.1电介质的极化 151
4.5.2电极化强度矢量 152
4.5.3电介质中的电场强度 153
4.5.4有电介质时的高斯定理 电位移 153
4.6电容器静电场的能量 155
4.6.1孤立导体的电容 155
4.6.2电容器及其电容 155
4.6.3电容的串联和并联 157
4.6.4电容器的电能 158
4.6.5静电场的能量 159
提要 160
思考题 162
习题 163
第5章 恒定磁场 166
5.1恒定电流 166
5.1.1电流 166
5.1.2电流密度 167
5.1.3欧姆定律及其微分形式 167
5.2磁感应强度 毕奥-萨伐尔定律 169
5.2.1磁场 磁感应强度 169
5.2.2磁感应线 170
5.2.3毕奥-萨伐尔定律 171
5.2.4磁感应强度叠加原理 172
5.2.5毕奥-萨伐尔定律的应用 172
5.3恒定磁场的高斯定理和安培环路定理 176
5.3.1磁通量 176
5.3.2恒定磁场的高斯定理 176
5.3.3恒定磁场的安培环路定理 177
5.3.4安培环路定理的应用 178
5.4磁场对运动电荷和载流导体的作用 181
5.4.1洛伦兹力 181
5.4.2 磁场对载流导线的作用力 安培定律 184
5.4.3两无限长平行载流直导线间的相互作用力 电流单位“安培”的定义 185
5.4.4磁场对载流线圈的作用 磁力矩 186
5.5磁介质 187
5.5.1磁介质 187
5.5.2磁化电流 有磁介质存在时的安培环路定理 189
5.5.3有磁介质存在时的高斯定理 192
5.5.4铁磁质 193
提要 196
思考题 197
习题 198
第6章 电磁感应 203
6.1电磁感应定律 203
6.1.1电磁感应现象 203
6.1.2法拉第电磁感应定律 204
6.1.3楞次定律 205
6.1.4考虑楞次定律后法拉第电磁感应定律的表达式 207
6.2动生电动势和感生电动势 210
6.2.1动生电动势 211
6.2.2感生电动势和感生电场 214
6.2.3电子感应加速器 217
6.2.4涡流 218
6.3自感和互感 磁场的能量 220
6.3.1自感 220
6.3.2互感 222
6.3.3磁场的能量 223
6.4电磁场 226
6.4.1位移电流 227
6.4.2麦克斯韦方程组 230
6.4.3电磁场的物质性 232
提要 233
思考题 234
习题 235
习题参考答案 238