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第1篇 力 学 3

第1章 质点运动学 3

1.1 质点、参考系和坐标系 3

1.1.1 质点 3

1.1.2 参考系和坐标系 3

1.2 位置矢量、位移、速度、加速度 4

1.2.1 位置矢量 4

1.2.2 位移 5

1.2.3 速度 6

1.2.4 加速度 7

1.3 圆周运动及其描述 9

1.3.1 切向加速度和法向加速度 9

1.3.2 圆周运动的角量描述 11

1.3.3 运动学中的两类问题 13

1.4 相对运动 15

1.4.1 伽利略坐标变换 16

1.4.2 速度变换与加速度变换 16

习题1 17

阅读材料混沌 19

第2章 质点动力学 23

2.1 牛顿运动定律 23

2.1.1 牛顿第一定律 23

2.1.2 牛顿第二定律 24

2.1.3 牛顿第三定律 25

2.1.4 牛顿运动定律的应用 26

2.2 非惯性系、惯性力 30

2.2.1 非惯性系 30

2.2.2 惯性力 31

2.3 动量、动量守恒定律 32

2.3.1 质点的动量定理 32

2.3.2 质点系的动量定理 36

2.3.3 动量守恒定律 37

2.4 功、动能定理 39

2.4.1 功的概念 39

2.4.2 动能定理 40

2.5 保守力做功、势能 42

2.5.1 保守力 42

2.5.2 势能 44

2.5.3 势能曲线 45

2.6 功能原理 46

2.6.1 质点系的动能定理 46

2.6.2 系统的功能原理 47

2.7 机械能守恒定律、能量守恒定律 48

2.7.1 机械能守恒定律 48

2.7.2 能量守恒定律 49

习题2 49

阅读材料 质心及质心运动定理 52

第3章 刚体的转动 55

3.1 刚体及对刚体运动的描述 55

3.1.1 刚体 55

3.1.2 平动和转动 55

3.1.3 刚体定轴转动的描述 56

3.2 力矩及刚体定轴转动定律 58

3.2.1 力矩 58

3.2.2 刚体定轴转动定律 59

3.2.3 转动惯量 60

3.2.4 转动定律的应用 63

3.3 刚体定轴转动中的功能关系 64

3.3.1 力矩的功 64

3.3.2 刚体的转动动能 65

3.3.3 定轴转动的动能定理 65

3.3.4 刚体的重力势能 66

3.4 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律 68

3.4.1 质点 68

3.4.2 刚体 70

习题3 75

阅读材料 进动 79

第4章 机械振动 81

4.1 简谐振动 81

4.1.1 简谐振动的特征及其表达式 81

4.1.2 简谐振动的振幅、周期、频率和相位 83

4.1.3 简谐振动的矢量图示法 86

4.1.4 几种常见的简谐振动 89

4.1.5 简谐振动的能量 91

4.2 阻尼振动 93

4.3 受迫振动及共振 95

4.3.1 受迫振动 95

4.3.2 共振 96

4.4 一维简谐振动的合成 97

4.4.1 同一直线上两个同频率的简谐振动的合成 97

4.4.2 同方向、不同频率的两个简谐振动的合成拍 99

习题4 100

阅读材料 电磁振荡 103

第5章 机械波 106

5.1 机械波的产生和传播 106

5.1.1 机械波产生的条件 106

5.1.2 横波和纵波 106

5.1.3 波阵面和波线 107

5.1.4 波长、频率和波速间的关系 108

5.2 平面简谐波的波函数 109

5.2.1 平面简谐波的波函数 109

5.2.2 波函数的物理意义 110

5.3 波的能量及强度 115

5.3.1 波的能量 115

5.3.2 波的强度 116

5.3.3 波的吸收 117

5.4 惠更斯原理及波的叠加原理和干涉 118

5.4.1 惠更斯原理 118

5.4.2 波的叠加原理 119

5.4.3 波的干涉 120

5.5 驻波 123

5.5.1 驻波方程和驻波分布的特点 123

5.5.2 半波损失 125

5.6 多普勒效应 126

习题5 129

阅读材料 超声波、次声波和地震波 132

第2篇 波动光学 137

第6章 光的干涉 137

6.1 光源、单色光与相干光 137

6.1.1 光源的性能指标 137

6.1.2 照明光源 138

6.1.3 单色光与相干光 138

6.2 杨氏双缝干涉实验 139

6.2.1 条纹的位置分布 141

6.2.2 干涉条纹的强度分布 142

6.2.3 介质对干涉条纹的影响 142

6.3 菲涅耳双面镜实验 144

6.4 洛埃德镜干涉实验 145

6.5 光程与光程差 145

6.5.1 透镜不引起附加的光程差 147

6.5.2 反射光的相位突变和附加光程差 148

6.6 薄膜干涉 148

6.7 劈尖干涉及牛顿环 150

6.7.1 劈尖 150

6.7.2 牛顿环 152

习题6 153

阅读材料 仿生学可使颜色历久弥新 155

第7章 光的衍射 156

7.1 光的衍射 156

7.1.1 光的衍射现象 156

7.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 156

7.1.3 单缝的夫琅禾费衍射 157

7.2 圆孔衍射、光学仪器分辨率 159

7.2.1 圆孔的夫琅禾费衍射 159

7.2.2 光学仪器的分辨本领 160

7.3 光栅 163

7.3.1 光栅衍射 163

7.3.2 光栅光谱 166

习题7 168

阅读材料 中国“隐身衣”研究获得最新进展 170

第8章 光的偏振 172

8.1 自然光和偏振光 172

8.2 偏振片、起偏与检偏 173

8.3 马吕斯定律 174

8.4 反射和折射时光的偏振 174

8.4.1 反射和折射时光的偏振现象 174

8.4.2 布儒斯特定律 175

8.4.3 用玻璃堆获得偏振光 176

习题8 177

阅读材料 立体电影和偏振 179

部分习题答案 180

参考文献 184

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