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第1章 质点运动学1

1.1位置矢量和位移1

1.1.1参照系与坐标系1

1.1.2位置矢量（运动方程）2

1.1.3位移矢量3

1.2速度和加速度4

1.2.1速度4

1.2.2加速度5

1.3运动的相对性7

1.3.1直线运动7

1.3.2相对运动8

1.4平面曲线运动9

1.4.1抛体运动9

1.4.2圆周运动10

阅读材料1科学家简介 伽利略14

阅读材料2全球定位系统和质点运动学15

复习与小结17

练习题18

第2章 质点动力学20

2.1牛顿运动定律20

2.1.1牛顿运动定律的内容20

2.1.2牛顿运动定律所涉及的基本概念和物理量20

2.1.3常见的几种力21

2.1.4牛顿运动定律的应用23

2.2动量 动量守恒定律27

2.2.1质点的动量及动量定理27

2.2.2质点组的动量定理28

2.2.3动量守恒定律及其意义29

2.3动能 动能定理32

2.3.1功32

2.3.2功率33

2.3.3质点的动能定理33

2.3.4质点组的动能定理34

2.4势能 机械能转化及守恒定律38

2.4.1保守力及保守力的功38

2.4.2势能39

2.4.3功能原理40

2.4.4机械能转化和机械能守恒定律40

2.4.5能量转化和能量守恒定律40

阅读材料3科学家简介 牛顿44

阅读材料4火箭与宇宙速度45

复习与小结48

练习题50

第3章 刚体的定轴转动53

3.1刚体定轴转动的运动学53

3.2刚体定轴转动的动力学55

3.2.1刚体定轴转动的转动定律55

3.2.2刚体定轴转动的动能定理61

3.2.3刚体定轴转动的角动量守恒定律63

3.2.4开普勒定律68

阅读材料5科学家简介 开普勒68

阅读材料6人造地球卫星69

复习与小结71

练习题72

第4章 气体动理论76

4.1理想气体的压强和温度76

4.1.1状态参量 平衡态76

4.1.2理想气体模型76

4.1.3理想气体状态方程77

4.1.4统计假设77

4.1.5理想气体的压强78

4.1.6理想气体的温度80

4.2能均分定理 理想气体的热力学能81

4.2.1自由度81

4.2.2能量按自由度均分定理82

4.2.3理想气体的热力学能83

4.3麦克斯韦速率分布律 三种统计速率83

4.3.1麦克斯韦速率分布律83

4.3.2最概然速率、平均速率和方均根速率85

4.4气体分子碰撞和平均自由程86

4.4.1分子的平均自由程和碰撞频率86

4.4.2平均自由程和平均碰撞频率的关系86

阅读材料7科学家简介 克劳修斯88

阅读材料8真空的获得89

复习与小结92

练习题93

第5章 热力学基础95

5.1热力学第零定律 温度95

5.1.1热力学第零定律95

5.1.2温度和温标96

5.1.3热力学温标97

5.1.4摄氏温标和华氏温标98

5.2热力学第一定律及其应用98

5.2.1热量、功和热力学能98

5.2.2热力学第一定律99

5.2.3准静态过程99

5.2.4理想气体的等体、等压和等温过程101

5.2.5气体的摩尔热容102

5.2.6理想气体的绝热过程104

5.3循环过程 卡诺循环106

5.3.1循环过程106

5.3.2卡诺循环107

5.4热力学第二定律 卡诺定理109

5.4.1热力学第二定律109

5.4.2可逆过程和不可逆过程111

5.4.3卡诺定理111

阅读材料9科学家简介 开尔文112

阅读材料10“熵”简介113

复习与小结116

练习题118

第6章 静电场121

6.1库仑定律 电场强度121

6.1.1电荷的量子化121

6.1.2电荷守恒定律121

6.1.3库仑定律122

6.1.4电场强度123

6.1.5由点电荷引起的电场124

6.1.6由连续电荷分布引起的电场124

6.1.7喷墨打印125

6.2高斯定理及其应用129

6.2.1电场线129

6.2.2电场强度通量130

6.2.3高斯定理131

6.2.4高斯定理的应用132

6.3电势135

6.3.1静电场力是保守力135

6.3.2静电场的环路定律136

6.3.3电势能 电势137

6.3.4由点电荷引起的电势137

6.3.5由连续电荷分布引起的电势138

6.4静电场中的导体和电介质140

6.4.1导体的静电平衡140

6.4.2静电平衡时导体上的电荷分布141

6.4.3尖端放电 静电屏蔽141

6.4.4从原子观点看电介质143

6.4.5电介质中的高斯定理144

6.5电容 电场能量145

6.5.1电容器的电容145

6.5.2电容的计算146

6.5.3电容器的充电148

6.5.4心脏除颤器148

6.5.5静电场的能量 能量密度148

阅读材料11科学家简介 库仑150

阅读材料12静电的应用151

复习与小结154

练习题155

第7章 稳恒磁场159

7.1磁场 磁感应强度159

7.1.1磁场159

7.1.2磁感应强度160

7.1.3洛伦兹力161

7.2毕奥—萨伐尔定律及其应用161

7.2.1毕奥—萨伐尔定律161

7.2.2毕奥—萨伐尔定律应用举例162

7.3磁场的高斯定理和安培环路定理164

7.3.1磁感线164

7.3.2磁通量 高斯定理164

7.3.3安培环路定理165

7.3.4安培环路定理应用举例167

7.4磁场对运动电荷和载流导线的作用169

7.4.1带电粒子在磁场中的运动169

7.4.2霍耳效应170

7.4.3回旋加速器172

7.4.4安培定律172

7.4.5电磁轨道炮173

7.4.6均匀磁场对载流线圈的作用174

7.5磁介质中的磁场176

7.5.1磁介质的分类176

7.5.2磁介质中的安培环路定理178

7.5.3铁磁质179

阅读材料13科学家简介 法拉第181

阅读材料14超导182

复习与小结184

练习题185

第8章 电磁感应189

8.1电磁感应的基本定律189

8.1.1电磁感应现象189

8.1.2法拉第电磁感应定律189

8.1.3楞次定律190

8.1.4电吉他190

8.2动生电动势 感生电动势192

8.2.1动生电动势192

8.2.2感生电动势194

8.3自感 互感 磁场的能量195

8.3.1自感现象195

8.3.2互感现象196

8.3.3磁场的能量197

8.4麦克斯韦方程组198

8.4.1位移电流 全电流安培环路定律198

8.4.2麦克斯韦方程组的积分形式200

阅读材料15科学家简介 麦克斯韦201

阅读材料16电磁波202

复习与小结205

练习题206

第9章 振动学基础209

9.1简谐振动209

9.1.1弹簧振子的振动209

9.1.2简谐振动的定义210

9.1.3单摆的运动规律210

9.1.4LC振荡回路中电容器上电量的变化规律211

9.2简谐振动的规律211

9.2.1简谐振动的运动学方程、速度、加速度211

9.2.2简谐振动的三要素212

9.2.3简谐振动的能量212

9.2.4简谐振动的旋转矢量表示214

9.2.5阻尼振动 受迫振动 共振215

9.3简谐振动的合成216

9.3.1同方向同频率简谐振动的合成216

9.3.2两个互相垂直的同频率的简谐振动的合成217

阅读材料17科学家简介 惠更斯219

阅读材料18混沌220

复习与小结222

练习题223

第10章 波动学基础226

10.1机械波的产生及描述226

10.1.1机械波的产生226

10.1.2波振面 波射线227

10.1.3波的频率、波长和波速227

10.2平面简谐波228

10.2.1平面简谐波的波动方程228

10.2.2波的能量 能流密度 波的吸收231

10.3波的衍射和干涉233

10.3.1惠更斯原理233

10.3.2波的衍射233

10.3.3波的叠加原理234

10.3.4波的干涉234

10.3.5驻波235

10.3.6多普勒效应237

阅读材料19科学家简介 多普勒239

阅读材料20超声波简介240

复习与小结241

练习题242

第11章 波动光学245

11.1光源 光的相干性245

11.1.1光学发展简史245

11.1.2光的电磁波性质246

11.1.3光源247

11.1.4光的相干性248

11.1.5光程 光程差249

11.2分波阵面干涉250

11.2.1杨氏双缝干涉250

11.2.2洛埃镜实验251

11.2.3光的空间相干性和时间相干性252

11.3薄膜干涉253

11.3.1平行平面薄膜产生的干涉254

11.3.2楔形平面薄膜（劈尖）干涉256

11.3.3牛顿环257

11.3.4迈克耳孙干涉仪259

11.4光的衍射259

11.4.1光的衍射现象259

11.4.2惠更斯—菲涅耳原理260

11.4.3夫琅禾费单缝衍射261

11.5光栅衍射264

11.5.1光栅的构造264

11.5.2光栅衍射的主极大条纹264

11.5.3光栅光谱266

11.5.4 X射线的衍射267

11.6圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领268

11.6.1圆孔的夫琅禾费衍射268

11.6.2光学仪器的分辨本领269

11.7光的偏振现象270

11.7.1偏振光和自然光270

11.7.2偏振片起偏和检偏272

11.7.3马吕斯定律272

11.7.4光的反射和折射起偏273

11.8激光简介275

11.8.1激光的基本原理275

11.8.2氦氖激光器278

11.8.3激光的特点及应用279

阅读材料21科学家简介 菲涅耳279

阅读材料22全息照相280

复习与小结282

练习题284

第12章 狭义相对论289

12.1经典时空观及其局限性289

12.1.1伽利略坐标变换289

12.1.2经典时空观290

12.1.3力学相对性原理290

12.2狭义相对论时空观291

12.2.1狭义相对论产生的历史背景291

12.2.2狭义相对论的基本原理291

12.2.3洛伦兹坐标变换292

12.2.4狭义相对论时空观292

12.3相对论动力学295

12.3.1相对论的质速关系295

12.3.2相对论的质能关系295

12.3.3能量动量关系296

阅读材料23科学家简介 爱因斯坦297

阅读材料24广义相对论简介298

复习与小结301

练习题302

第13章 量子物理基础304

13.1量子论的形成304

13.1.1黑体辐射和普朗克能量子假设304

13.1.2光电效应和爱因斯坦光子假设306

13.1.3原子结构与原子光谱 玻尔的量子论309

13.2物质波 不确定关系313

13.2.1物质波313

13.2.2物质波的统计解释314

13.2.3不确定关系315

13.3波函数 薛定谔方程317

13.3.1波函数317

13.3.2薛定愕方程318

13.3.3一维无限深方势阱中运动的粒子319

13.3.4氢原子的薛定愕方程320

阅读材料25科学家简介 普朗克321

阅读材料26黑洞简介322

复习与小结324

练习题325

附录327

附录A国际单位制（SI）328

附录B常用物理常量328

附录C数学公式329

参考答案332