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第一篇 宏观低速物质的运动规律 3

第1章 质点运动学 3

1.1 质点运动的描述 3

1.1.1 参考系与坐标系 3

1.1.2 质点 4

1.1.3 质点的位置矢量和运动方程 4

1.1.4 质点的位移和路程 5

1.1.5 质点的速度和速率 6

1.1.6 质点的加速度 7

1.1.7 直角坐标系中运动学的两类问题 8

1.2 圆周运动 11

1.2.1 自然坐标系 切向速度和法向加速度 11

1.2.2 圆周运动的角量描述 13

1.3 相对运动 16

本章提要 18

习题 21

第2章 质点动力学 24

2.1 牛顿运动定律 24

2.1.1 牛顿运动三定律 25

2.1.2 常见力和基本力 26

2.1.3 牛顿定律的应用 29

2.1.4 惯性参考系 惯性力 31

2.2 动量定理 34

2.2.1 质点的动量定理 34

2.2.2 质点系的动量定理 37

2.2.3 动量守恒定律 40

2.3 功和能 机械能守恒定律 42

2.3.1 功和功率 42

2.3.2 动能 动能定理 45

2.3.3 保守力 势能 功能原理 47

2.3.4 功能原理 机械能守恒定律 51

本章提要 55

习题 58

第3章 刚体力学基础 60

3.1 刚体运动的描述 60

3.1.1 刚体的平动和转动 60

3.1.2 刚体的定轴转动 61

3.1.3 描述刚体定轴转动的物理量 61

3.2 刚体的定轴转动定律 62

3.2.1 力对转轴的力矩 62

3.2.2 刚体定轴转动的转动定律 64

3.2.3 转动惯量 65

3.2.4 转动定律的应用举例 67

3.3 刚体定轴转动的角动量定理 角动量守恒定律 69

3.3.1 角动量定理 70

3.3.2 角动量守恒定律 74

3.4 刚体定轴转动的动能定理 76

3.4.1 刚体的转动动能 76

3.4.2 刚体的重力势能 77

3.4.3 力矩做的功 77

3.4.4 定轴转动的动能定理 78

3.4.5 定轴转动的机械能守恒定律 78

本章提要 81

习题 82

第4章 周期振动 85

4.1 简谐振动的运动学描述 85

4.1.1 简谐振动的运动方程 85

4.1.2 简谐振动的特征量 86

4.2 简谐振动的动力学描述 88

4.2.1 简谐振动的动力学方程 88

4.2.2 简谐振动的能量 90

4.3 旋转矢量法 92

4.4 简谐振动的合成 94

4.4.1 两个同方向同频率的简谐振动的合成 94

4.4.2 两个同方向不同频率简谐振动的合成 拍 96

4.5 阻尼振动 98

4.6 受迫振动 共振 99

本章提要 101

习题 103

第二篇 经典波 107

第5章 机械波 107

5.1 机械波的产生和传播 107

5.1.1 机械波的形成和传播 107

5.1.2 波的几何描述 109

5.1.3 描述波动特征的物理量 109

5.2 平面简谐波的波函数 110

5.2.1 平面简谐波函数 111

5.2.2 波函数的物理意义 112

5.3 波的能量 114

5.3.1 波能量的传播 115

5.3.2 能流 能流密度 116

5.3.3 声波简介 117

5.4 惠更斯原理 118

5.5 波的叠加原理 波的干涉 119

5.5.1 波的叠加原理 119

5.5.2 波的干涉 119

5.6 驻波 122

5.6.1 驻波的产生 122

5.6.2 驻波的波函数 122

5.6.3 半波损失 124

本章提要 125

习题 127

第6章 波动光学 130

6.1 光的相干性 130

6.1.1 光波 130

6.1.2 光源 131

6.1.3 光的干涉 132

6.1.4 光程 光程差 134

6.2 分波面法干涉 136

6.2.1 杨氏双缝干涉 136

6.2.2 菲涅耳双镜 138

6.2.3 洛埃镜 138

6.3 分振幅法干涉 139

6.3.1 薄膜干涉 139

6.3.2 薄膜的等厚干涉 143

6.3.3 迈克尔逊干涉仪 148

6.4 单缝衍射 149

6.4.1 光的衍射现象 150

6.4.2 惠更斯-菲涅耳原理 150

6.4.3 夫琅禾费单缝衍射 151

6.5 光栅衍射 155

6.5.1 衍射光栅 155

6.5.2 光栅衍射条纹的成因 155

6.6 圆孔衍射 160

6.6.1 圆孔衍射实验 160

6.6.2 光学仪器的分辨率 161

6.7 光的偏振 162

6.7.1 偏振光与自然光 162

6.7.2 马吕斯定律 165

6.7.3 反射和折射时光的偏振 167

本章提要 169

习题 172

第三篇 场与电磁相互作用 177

第7章 静电场 177

7.1 电荷 库仑定律 177

7.1.1 电荷及其性质 177

7.1.2 库仑定律 178

7.1.3 静电力叠加原理 179

7.2 电场 电场强度 179

7.2.1 电场 179

7.2.2 电场强度 180

7.2.3 电场强度的计算 180

7.3 电通量 静电场的高斯定理 185

7.3.1 电场线 185

7.3.2 电通量 186

7.3.3 高斯定理 187

7.3.4 高斯定理的应用 189

7.4 静电场的环路定理 电势 193

7.4.1 静电场的环路定理 193

7.4.2 电势能 194

7.4.3 电势 电势差 195

7.4.4 电势的计算 195

7.5 导体和电介质中的静电场 197

7.5.1 导体的静电平衡 197

7.5.2 空腔导体和静电屏蔽 199

7.5.3 电介质中的静电场 201

7.6 电容 电容器 204

7.6.1 孤立导体的电容 204

7.6.2 电容器的电容 205

7.7 静电场的能量 207

7.7.1 电容器的能量 207

7.7.2 电场能量 电场能量密度 207

本章提要 208

习题 210

第8章 稳恒电流的磁场 212

8.1 稳恒电流 电动势 212

8.1.1 稳恒电流 稳恒电场 212

8.1.2 电源电动势 214

8.2 磁场 磁感应强度 216

8.2.1 磁现象 216

8.2.2 磁场 217

8.2.3 磁感应强度 217

8.3 毕奥-萨伐尔定律 219

8.3.1 电流元 219

8.3.2 毕奥-萨伐尔定律 219

8.3.3 典型电流的磁场计算——毕-萨定律的应用 220

8.4 磁场的高斯定理和安培环路定理 224

8.4.1 高斯定理 224

8.4.2 安培环路定理 227

8.5 磁场对运动电荷及载流导线的作用 234

8.5.1 带电粒子在磁场中的运动 234

8.5.2 霍尔效应 237

8.5.3 磁场对载流导线的作用 安培定律 239

8.5.4 磁场对载流线圈的作用 243

8.6 磁介质中的磁场 244

8.6.1 磁介质的分类 245

8.6.2 弱磁介质的磁化 246

8.6.3 磁介质中磁场的基本定理 247

8.6.4 铁磁质 249

本章提要 251

习题 254

第9章 电磁场与麦克斯韦方程组 257

9.1 电磁感应定律 257

9.1.1 电磁感应实验现象 257

9.1.2 楞次定律 258

9.1.3 法拉第电磁感应定律 259

9.2 产生感应电动势的机理 261

9.2.1 动生电动势 262

9.2.2 感生电动势与感生电场 266

9.2.3 自感电动势 270

9.3 磁场能量 272

9.3.1 自感磁能 272

9.3.2 磁场的能量密度 273

9.4 麦克斯韦方程组 275

9.4.1 位移电流 275

9.4.2 全电流定律 277

9.4.3 麦克斯韦方程组的积分形式 278

本章提要 281

习题 283

第四篇 近代物理基础 289

第10章 狭义相对论基础 289

10.1 伽利略相对性原理 牛顿力学时空观 289

10.1.1 伽利略变换 289

10.1.2 经典力学时空观 290

10.2 爱因斯坦的两个基本假设 洛伦兹变换 291

10.2.1 狭义相对论的理论与实验基础 291

10.2.2 狭义相对论的基本原理 293

10.2.3 洛伦兹变换 294

10.3 爱因斯坦的时空观 297

10.3.1 同时性的相对性 297

10.3.2 时间的延缓 298

10.3.3 动杆的收缩（洛伦兹收缩） 300

10.4 狭义相对论动力学基础 301

10.4.1 动量守恒定律的洛伦兹变换 质量-速度关系 301

10.4.2 相对论中的质量-能量关系 304

本章提要 307

习题 310

第11章 量子力学基础 312

11.1 黑体辐射 普朗克量子化 312

11.1.1 黑体辐射 312

11.1.2 普朗克的能量量子化 314

11.2 光的量子性 315

11.2.1 光电效应实验 315

11.2.2 爱因斯坦光子说 316

11.2.3 康普顿散射 317

11.3 玻尔的氢原子理论 319

11.3.1 氢原子光谱 319

11.3.2 原子结构模型 319

11.3.3 玻尔的三点基本假设 320

11.3.4 氢原子的能级和光谱公式 321

11.4 德布罗意波 323

11.5 不确定度关系 326

11.6 波函数 薛定谔方程 327

11.6.1 波函数 327

11.6.2 薛定谔方程 328

11.6.3 定态薛定谔方程 329

本章提要 332

习题 333

第五篇 热学 337

第12章 多粒子体系的热物理 337

12.1 理想气体的描述 337

12.1.1 理想气体的宏观描述 337

12.1.2 理想气体的微观模型 341

12.2 描述理想气体的统计规律 342

12.2.1 理想气体的压强公式 343

12.2.2 温度的微观本质 345

12.2.3 能量均分定 理理想气体的内能 347

12.2.4 麦克斯韦速率分布律 351

12.3 热力学第一定律及其应用 357

12.3.1 内能 功 热量与热容 357

12.3.2 热力学第一定律 359

12.3.3 绝热过程 366

12.4 循环过程 卡诺循环 369

12.4.1 循环过程 369

12.4.2 卡诺循环 372

12.5 热力学第二定律 377

12.5.1 热力学第二定律的表述 377

12.5.2 两种表述的等价性 378

12.5.3 可逆过程与不可逆过程 379

12.5.4 卡诺定理 380

12.5.5 热力学第二定律的统计意义 380

本章提要 381

习题 384

附录1 常用基本物理常量表 387

附录2 国际单位制（SI） 388

附录3 希腊字母表 390

参考文献 391

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