绪论 1
第一章 力和运动 4
1-1 质点运动的描述 5
一、质点 5
二、参考系和坐标系 5
三、空间和时间 6
四、运动学方程 8
五、位矢 8
六、位移 9
七、速度 10
八、加速度 11
1-2 圆周运动和一般曲线运动 14
一、切向加速度和法向加速度 14
二、圆周运动的角量描述 16
三、抛体运动的矢量描述 20
1-3 相对运动 常见力和基本力 23
一、相对运动 23
二、常见力 28
三、基本力 30
1-4 牛顿运动定律 32
一、牛顿第一定律 32
二、牛顿第二定律 33
三、牛顿第三定律 34
四、牛顿运动定律应用举例 35
1-5 伽利略相对性原理 非惯性系 惯性力 42
一、伽利略相对性原理 42
二、经典力学的时空观 43
三、非惯性系 44
四、惯性力 44
习题 45
第二章 运动的守恒量和守恒定律 53
2-1 质点系的内力和外力 质心 质心运动定理 54
一、质点系的内力和外力 54
二、质心 54
三、质心运动定理 56
2-2 动量定理动量 守恒定律 57
一、动量定理 57
二、变质量物体的运动方程 62
三、动量守恒定律 63
四、火箭飞行 66
2-3 功 动能 动能定理 68
一、功的概念 68
二、能量 69
三、动能定理 70
2-4 保守力 成对力的功 势能 74
一、保守力 74
二、成对力的功 77
三、势能 78
四、势能曲线 79
2-5 质点系的功能原理 机械能守恒定律 82
一、质点系的动能定理 82
二、质点系的功能原理 82
三、机械能守恒定律 85
四、能量守恒定律 86
五、黑洞 91
2-6 碰撞 92
2-7 质点的角动量和角动量守恒定律 96
一、角动量 96
二、角动量守恒定律 98
2-8 对称性和守恒定律 101
一、对称性和守恒定律 101
二、守恒量和守恒定律 102
习题 102
第三章 刚体和流体的运动 109
3-1 刚体模型及其运动 109
一、刚体 110
二、平动和转动 110
三、自由度 111
3-2 力矩 转动惯量 定轴转动定律 112
一、力矩 112
二、角速度矢量 113
三、定轴转动定律 114
四、转动惯量 115
3-3 定轴转动中的功能关系 120
一、力矩的功 120
二、刚体的转动动能 120
三、定轴转动的动能定理 121
四、刚体的重力势能 122
3-4 定轴转动刚体的角动量定理和角动量守恒定律 124
一、刚体的角动量 124
二、定轴转动刚体的角动量定理 125
三、定轴转动刚体的角动量守恒定律 126
3-5 进动 131
3-6 理想流体模型 定常流动 伯努利方程 133
一、理想流体模型 133
二、定常流动 134
三、伯努利方程 134
3-7 牛顿力学的内在随机性 混沌 137
一、线性科学和非线性科学 137
二、混沌和牛顿力学的内在随机性 137
习题 138
第四章 相对论基础 143
4-1 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换 143
一、狭义相对论基本原理 143
二、洛伦兹变换 145
4-2 相对论速度变换 146
4-3 狭义相对论的时空观 148
一、“同时”的相对性 149
二、时间延缓 150
三、长度收缩 151
四、相对性与绝对性 152
4-4 狭义相对论动力学基础 154
一、相对论力学的基本方程 154
二、质量和能量的关系 156
三、动量和能量的关系 157
4-5 广义相对论简介 160
习题 162
第五章 气体动理论 164
5-1 热运动的描述 理想气体模型和状态方程 164
一、状态参量 164
二、平衡态 准静态过程 165
三、理想气体的状态方程 166
5-2 分子热运动和统计规律 168
一、分子热运动的图像 168
二、分子热运动的基本特征 169
三、分布函数和平均值 170
5-3 理想气体的压强和温度公式 172
一、理想气体的微观模型 172
二、理想气体压强公式的推导 173
三、温度的本质和统计意义 174
四、气体分子的方均根速率 175
5-4 能量均分定理 理想气体的内能 177
一、分子的自由度 177
二、能量均分定理 177
三、理想气体的内能 179
5-5 麦克斯韦速率分布律 180
一、分子速率的实验测定 180
二、速率分布函数 181
三、麦克斯韦速率分布律 182
5-6 麦克斯韦－玻耳兹曼能量分布律 重力场中粒子按高度的分布 187
一、麦克斯韦－玻耳兹曼能量分布律 187
二、重力场中粒子按高度的分布 188
5-7 分子碰撞和平均自由程 189
一、分子碰撞的研究 189
二、平均自由程公式 190
5-8 气体的输运现象 192
一、黏滞现象 192
二、热传导现象 194
三、扩散现象 194
5-9 真实气体 范德瓦尔斯方程 196
一、真实气体的等温线 196
二、范德瓦尔斯方程 198
三、范德瓦尔斯方程的等温线和真实气体的等温线 200
四、临界点 201
习题 201
第六章 热力学基础 204
6-1 热力学第零定律和第一定律 204
一、热力学第零定律 204
二、热力学过程 205
三、功 热量 内能 206
四、热力学第一定律 207
6-2 热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用 208
一、等体过程 气体的摩尔定体热容 208
二、等压过程 气体的摩尔定压热容 210
三、等温过程 213
四、绝热过程 214
五、多方过程 216
6-3 循环过程 卡诺循环 218
一、循环过程 218
二、卡诺循环 219
6-4 热力学第二定律 224
一、热力学第二定律 224
二、两种表述的等价性 225
6-5 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理 226
一、可逆过程与不可逆过程 226
二、卡诺定理 228
三、卡诺定理的证明 229
6-6 熵 玻耳兹曼关系 230
一、熵 230
二、自由膨胀的不可逆性 232
三、玻耳兹曼关系 234
6-7 熵增加原理 热力学第二定律的统计意义 235
一、熵增加原理 235
二、热力学第二定律的统计意义 236
三、熵增与能量退化 237
四、熵增和热寂 238
6-8 耗散结构 信息熵 239
一、耗散结构 239
二、信息熵 240
习题 240
第七章 静止电荷的电场 244
7-1 物质的电结构 库仑定律 244
一、电荷 244
二、电荷守恒定律 245
三、电荷的量子化 246
四、库仑定律 246
7-2 静电场 电场强度 250
一、电场 250
二、电场强度 251
三、电场强度的计算 253
四、电场线 电场强度通量 261
7-3 静电场的高斯定理 264
一、静电场的高斯定理 264
二、高斯定理的应用 266
7-4 静电场的环路定理 电势 270
一、静电场力作功 271
二、静电场的环路定理 272
三、电势 272
四、电势的计算 274
五、等势面 278
7-5 电场强度与电势梯度的关系 280
7-6 静电场中的导体 283
一、导体的静电平衡 283
二、导体上的电荷分布 285
三、空腔导体内外的静电场与静电屏蔽 291
7-7 电容器的电容 293
一、孤立导体的电容 293
二、电容器的电容 294
三、电容器的串联和并联 298
7-8 静电场中的电介质 302
一、电介质的电结构 302
二、电介质的极化 303
三、电极化强度 305
四、电极化强度与极化电荷的关系 305
五、介质中的静电场 306
六、铁电体 压电体 永电体 309
7-9 有电介质时的高斯定理 电位移 310
一、有电介质时的高斯定理 电位移 310
二、D、E、P三矢量之间的关系 312
7-10 静电场的能量 315
习题 320
第八章 恒定电流的磁场 328
8-1 恒定电流 328
一、电流 电流密度 328
二、电源的电动势 330
三、欧姆定律 331
8-2 磁感应强度 335
一、基本磁现象 335
二、磁感应强度 336
三、磁感应线和磁通量 337
8-3 毕奥－萨伐尔定律 338
一、毕奥－萨伐尔定律 338
二、运动电荷的磁场 339
三、毕奥－萨伐尔定律的应用 340
8-4 稳恒磁场的高斯定理与安培环路定理 346
一、稳恒磁场的高斯定理 346
二、安培环路定理 347
三、安培环路定理的应用 350
8-5 带电粒子在电场和磁场中的运动 353
一、洛伦兹力 353
二、带电粒子在电磁场中的运动和应用 356
三、霍耳效应 359
四、量子霍耳效应 361
8-6 磁场对载流导线的作用 363
一、安培定律 363
二、磁场对载流线圈的作用 365
三、电流单位“安培”的定义 367
四、磁场力的功 368
8-7 磁场中的磁介质 370
一、磁介质 370
二、分子电流和分子磁矩 371
三、抗磁质的磁化 372
四、顺磁质的磁化 372
8-8 有磁介质时的安培环路定理 磁场强度 373
一、磁化强度 373
二、有磁介质时的安培环路定理 375
8-9 铁磁质 379
一、磁化曲线和磁滞回线 379
二、磁畴 381
三、磁性材料的分类 382
习题 385
第九章 电磁感应 电磁场理论 393
9-1 电磁感应定律 393
一、电磁感应现象 393
二、楞次定律 395
三、法拉第电磁感应定律 397
9-2 动生电动势 400
一、在磁场中运动的导线内的感应电动势 400
二、在磁场中转动的线圈内的感应电动势 403
9-3 感生电动势 感生电场 405
一、感生电场 405
二、电子感应加速器 408
三、涡电流 410
9-4 自感应和互感应 412
一、自感应 412
二、互感应 416
9-5 磁场的能量 420
9-6 位移电流 电磁场理论 424
一、位移电流 424
二、麦克斯韦方程组 428
三、电磁场的物质性 429
9-7 电磁场的统一性和电磁场量的相对性 431
习题 434
习题答案 439