第一章 力学基本定律 1
1.1 单位和量纲 2
1.2 物理量及其表述 6
1.2.1 物理量 6
1.2.2 质点 6
1.2.3 参考系与坐标系 7
1.2.4 矢量及其运算 7
1.3 运动描述 9
1.3.1 位置矢量与位移 9
1.3.2 速度 9
1.3.3 加速度 10
1.4 牛顿运动定律 12
1.4.1 牛顿运动定律 12
1.4.2 功与功率 13
1.4.3 动能动能定理 14
1.4.4 保守力 非保守力 势能 15
1.4.5 功能原理 16
1.4.6 机械能守恒定律 16
1.4.7 动量 冲量 动量定理动量守恒定律 16
1.5 刚体定轴转动 18
1.5.1 刚体定轴转动的运动描写 18
1.5.2 刚体定轴转动定律 21
1.5.3 刚体定轴转动的功和能 25
1.5.4 角动量定理角动量守恒定律 26
1.5.5 进动 28
思考题 29
习题 30
参考文献 32
第二章 流体的运动 33
2.1 理想流体的定常流动 34
2.1.1 流体运动的描述方法 34
2.1.2 定常流动 36
2.1.3 连续性方程 36
2.2 理想流体的伯努利方程 38
2.2.1 理想流体的伯努利方程 38
2.2.2 伯努利方程的应用 40
2.3 黏性流体的运动 46
2.3.1 黏性流体的运动 46
2.3.2 黏性流体的运动规律 51
2.3.3 物体在黏性流体中的阻力 54
思考题 56
习题 57
参考文献 59
第三章 机械振动和机械波 61
3.1 弹簧振子和简谐振动 62
3.2 运动方程及其图像 64
3.2.1 简谐振动图像 64
3.2.2 简谐振动的能量 67
3.3 简单的非理想振动 68
3.3.1 阻尼振动 68
3.3.2 受迫振动共振 70
3.4 简谐振动的合成与分解 70
3.4.1 同方向同频率简谐振动合成 70
3.4.2 同方向不同频率简谐振动的合成 71
3.4.3 相互垂直简谐振动的合成 72
3.4.4 振动的分解 73
3.5 简谐波 76
3.5.1 机械波的产生和传播 76
3.5.2 波动方程 77
3.5.3 波的能量 78
3.6 波的叠加原理、波的干涉 80
3.6.1 波的叠加原理 80
3.6.2 波的干涉 81
3.6.3 驻波 82
3.7 声波和超声波 84
3.7.1 声强和声强级 85
3.7.2 多普勒效应 85
3.7.3 超声波 87
3.7.4 次声波 90
思考题 90
习题 90
参考文献 91
第四章 分子动理论 93
4.1 物质的微观模型 94
4.2 理想气体分子动理论 95
4.2.1 理想气体的物态方程 95
4.2.2 理想气体的微观模型 98
4.2.3 理想气体的压强公式 98
4.2.4 分子平均平动能 理想气体的温度 100
4.2.5 能量基本公式 100
4.3 气体分子速率分布和能量的统计规律 102
4.3.1 伽耳顿板实验 103
4.3.2 速率分布函数 105
4.3.3 麦克斯韦速率分布律 106
4.3.4 三种分子速率 107
4.3.5 玻耳兹曼能量分布律 110
4.4 液体的表面现象 111
4.4.1 表面张力 111
4.4.2 表面能 112
4.4.3 表面活性物质和表面吸附 113
4.4.4 弯曲液面的附加压强 114
4.4.5 毛细现象 116
4.4.6 气体栓塞 118
思考题 119
习题 119
参考文献 120
第五章 静电场 121
5.1 库仑定律 122
5.1.1 电荷的性质 122
5.1.2 库仑定律 123
5.1.3 电场和电场强度 124
5.2 高斯定理 127
5.2.1 电场线 127
5.2.2 电场强度通量 128
5.2.3 高斯定理 129
5.3 静电场力的功电势 135
5.3.1 静电场力所作的功 135
5.3.2 静电场的环路定理 136
5.3.3 电势 136
5.3.4 电场强度与电势的关系 141
5.4 静电场中的电介质 142
5.4.1 电介质及其结构 143
5.4.2 电介质的极化 143
5.4.3 电介质中的静电场 145
5.5 静电场的能量 149
5.5.1 电容器及其电容 149
5.5.2 电容器中的电能 150
5.5.3 静电场的能量与能量密度 151
思考题 153
习题 154
参考文献 155
第六章 直流电 157
6.1 电流密度和欧姆定律的微分形式 158
6.1.1 电流密度 158
6.1.2 连续性方程 电流的恒定条件 159
6.1.3 欧姆定律的微分形式 160
6.1.4 金属与电解质的导电性 162
6.2 电源的电动势 165
6.2.1 电源及其电动势 165
6.2.2 一段含源电路的欧姆定律 166
6.3 基尔霍夫定律及其应用 169
6.3.1 基尔霍夫定律 169
6.3.2 基尔霍夫定律的应用 170
6.4 电容器的充放电过程 171
6.4.1 电容器的充电过程 172
6.4.2 电容器的放电过程 173
思考题 174
习题 174
参考文献 176
第七章 磁场与电磁感应 177
7.1 磁场 磁感应强度 178
7.1.1 磁场 178
7.1.2 磁感应强度 178
7.1.3 毕奥－萨伐尔定律 179
7.1.4 磁感线 磁通量 182
7.1.5 安培环路定理 183
7.2 磁场对运动电荷的作用力 187
7.2.1 洛伦兹力 187
7.2.2 霍耳效应 188
7.3 磁场对载流导线的作用 190
7.3.1 安培力 190
7.3.2 磁场对载流线圈的作用 载流线圈的磁矩 191
7.4 物质的磁性 193
7.4.1 磁介质的磁化 193
7.4.2 顺磁质、抗磁质和铁磁质 194
7.4.3 有介质存在时的磁场 磁场强度 195
7.5 电磁感应 196
7.5.1 电磁感应定律 196
7.5.2 自感 198
7.5.3 RL电路 199
7.5.4 磁场的能量 200
7.6 电磁场理论 203
思考题 206
习题 207
参考文献 209
第八章 波动光学 211
8.1 光的干涉 212
8.1.1 光的相干性 212
8.1.2 杨氏双缝干涉实验 213
8.1.3 劳埃德镜实验 215
8.1.4 光程与光程差 216
8.1.5 薄膜干涉 217
8.2 光的衍射 219
8.2.1 光的衍射现象 219
8.2.2 惠更斯－菲涅尔原理 220
8.2.3 单缝衍射 220
8.2.4 圆孔衍射 光学仪器的分辨率 223
8.2.5 衍射光栅 226
8.3 光的偏振 229
8.3.1 自然光与偏振光 230
8.3.2 偏振光的获得与检验 231
8.3.3 反射和折射时光的偏振 233
8.4 双折射现象 234
8.4.1 双折射现象 234
8.4.2 惠更斯原理在双折射现象中的应用 236
8.4.3 波片 238
8.5 旋光现象 239
8.6 光的吸收与散射 240
8.6.1 光的吸收 240
8.6.2 光的散射 241
思考题 245
习题 246
参考文献 247
第九章 几何光学 249
9.1 几何光学的三个基本定律 250
9.2 球面折射 252
9.2.1 单球面折射 252
9.2.2 共轴球面系统 255
9.3 透镜 259
9.3.1 薄透镜 259
9.3.2 柱面透镜 263
9.3.3 透镜的像差 264
9.4 放大镜 光学显微镜 266
9.4.1 放大镜 266
9.4.2 光学显微镜 267
思考题 268
习题 268
参考文献 269
第十章 狭义相对论基础 271
10.1 爱因斯坦相对性原理 272
10.2 狭义相对论的时空观 274
10.2.1 同时性 274
10.2.2 时间延缓 275
10.2.3 孪生子佯谬 277
10.2.4 长度收缩 278
10.3 洛伦兹变换与相对论的速度叠加 281
10.3.1 洛伦兹变换 281
10.3.2 相对论的速度叠加 284
10.4 相对论动量和能量 286
10.4.1 相对论动量 286
10.4.2 相对论能量 287
10.4.3 相对论能量和动量 290
思考题 293
习题 294
参考文献 295
第十一章 量子物理基础 297
11.1 黑体辐射 298
11.1.1 辐射出射度和吸收因数 299
11.1.2 黑体辐射的实验规律 299
11.1.3 普朗克量子假设 301
11.2 光电效应 303
11.2.1 光电效应的实验规律 303
11.2.2 爱因斯坦的光子理论 304
11.3 康普顿效应 305
11.4 波粒二象性 307
11.4.1 粒子的波粒二象性 307
11.4.2 电子双缝干涉实验 308
11.5 不确定关系 310
11.6 薛定谔方程 312
11.6.1 波函数 313
11.6.2 定态薛定谔方程 313
11.7 薛定谔方程的应用 315
11.7.1 一维无限深方势阱 315
11.7.2 势垒隧道效应 316
11.8 氢原子中的电子 319
11.9 电子自旋 321
思考题 322
习题 323
参考文献 324
第十二章 X射线 325
12.1 X射线的产生及其性质 326
12.1.1 X射线的发生装置 326
12.1.2 X射线谱 327
12.1.3 X射线的特性 330
12.1.4 X射线的强度与硬度 330
12.1.5 物质对X射线的衰减 331
12.2 X射线的衍射 332
12.2.1 X射线的衍射 332
12.2.2 X射线晶体结构分析 333
12.3 X射线在医学上的应用 336
12.3.1 X射线在诊断方面的应用 336
12.3.2 X射线在治疗方面的应用 339
思考题 343
习题 344
参考文献 344
第十三章 原子核和放射性 345
13.1 原子核的基本性质 346
13.1.1 原子核的组成 346
13.1.2 原子核的结合能 349
13.1.3 原子核的自旋和磁矩 350
13.1.4 核力 353
13.1.5 原子核的宇称 353
13.2 原子核的衰变类型 354
13.2.1 α衰变 354
13.2.2 β衰变 355
13.2.3 γ衰变和内转换 356
13.3 原子核的衰变规律 357
13.3.1 衰变规律 357
13.3.2 半衰期 358
13.3.3 放射性活度 360
13.3.4 放射性平衡 361
13.4 射线与物质的相互作用 364
13.4.1 带电粒子与物质相互作用的机制 364
13.4.2 重带电粒子与物质的相互作用 365
13.4.3 β射线与物质的相互作用 367
13.4.4 光子与物质的相互作用 368
13.4.5 中子与物质的相互作用 369
13.5 辐射剂量与防护 370
13.5.1 辐射剂量及其单位 370
13.5.2 辐射防护 371
思考题 372
习题 373
参考文献 374
习题答案 375
附录 基本物理常量 382