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第1章 质点运动学1

1.1 质点运动的描述1

1.1.1 质点 参考系1

1.1.2 位置矢量 运动方程2

1.1.3 速度4

1.1.4 加速度5

1.2 曲线运动的描述8

1.2.1 自然坐标系中的速度与加速度8

1.2.2 圆周运动及其角量描述10

1.3 相对运动13

思考题15

习题17

第2章 质点动力学20

2.1 牛顿定律及其应用20

2.1.1 牛顿定律20

2.1.2 牛顿定律的应用22

2.1.3 非惯性系 惯性力25

2.2 动量定理 动量守恒定律27

2.2.1 动量 动量定理27

2.2.2 动量守恒定律32

2.2.3 火箭飞行原理34

2.2.4 质心 质心运动定理36

2.3 机械能 机械能守恒定律39

2.3.1 功和功率39

2.3.2 动能 动能定理41

2.3.3 势能44

2.3.4 功能原理 机械能守恒定律47

2.4 碰撞48

2.5 质点的角动量定理和角动量守恒定律51

2.5.1 质点的角动量51

2.5.2 角动量定理52

2.5.3 角动量守恒定律54

2.6 对称性与守恒定律56

2.6.1 对称性和对称操作56

2.6.2 守恒定律与对称性58

思考题60

习题62

第3章 刚体和流体的运动66

3.1 刚体及其运动规律66

3.1.1 刚体的平动和转动67

3.1.2 定轴转动刚体的运动学描述67

3.2 转动定律69

3.2.1 力矩69

3.2.2 转动定律71

3.2.3 转动惯量 平行轴定理72

3.3 刚体定轴转动的角动量和角动量守恒定律76

3.3.1 刚体定轴转动的角动量76

3.3.2 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律77

3.4 刚体绕定轴转动的动能定理80

3.4.1 力矩的功80

3.4.2 刚体绕定轴转动动能和动能定理81

3.5 进动84

3.6 流体的运动87

3.6.1 理想流体的连续性方程87

3.6.2 理想流体定常流动的伯努利方程89

思考题93

习题94

第4章 相对论基础100

4.1 伽利略变换 经典力学的相对性原理101

4.1.1 经典力学的绝对时空观101

4.1.2 伽利略变换 经典力学的相对性原理101

4.2 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换103

4.2.1 迈克耳孙-莫雷实验103

4.2.2 狭义相对论基本原理104

4.2.3 洛伦兹变换104

4.2.4 相对论速度变换107

4.3 狭义相对论的时空观109

4.3.1 同时的相对性109

4.3.2 时间的延缓110

4.3.3 长度的收缩112

4.4 狭义相对论动力学113

4.4.1 相对论质量和动量113

4.4.2 相对论动力学的基本方程115

4.4.3 相对论能量116

4.4.4 相对论动量和能量的关系118

4.5 广义相对论简介119

4.5.1 等效原理 广义相对性原理120

4.5.2 广义相对论的时空特性121

4.5.3 广义相对论的实验验证123

思考题126

习题127

第5章 真空中的静电场130

5.1 电荷 库仑定律131

5.1.1 电荷131

5.1.2 库仑定律132

5.2 电场 电场强度134

5.2.1 电场134

5.2.2 电场强度135

5.2.3 电场强度的计算136

5.3 真空中静电场的高斯定理142

5.3.1 电场强度通量142

5.3.2 高斯定理145

5.3.3 高斯定理的应用147

5.4 静电场的环路定理 电势153

5.4.1 静电场力的功 静电场的环路定理153

5.4.2 电势能155

5.4.3 电势 电势差155

5.4.4 电势的计算156

5.4.5 等势面161

5.5 电场强度与电势的关系162

思考题165

习题167

第6章 静电场中的导体和电介质171

6.1 静电场中的导体172

6.1.1 导体的静电平衡条件172

6.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布173

6.2 静电场中的电介质180

6.2.1 电介质的极化180

6.2.2 电极化强度182

6.3 有电介质时的高斯定理184

6.3.1 电位移 有电介质时的高斯定理184

6.3.2 静电场的边界条件187

6.4 电容 电容器189

6.4.1 孤立导体的电容189

6.4.2 电容器190

6.4.3 电容器的串联和并联193

6.5 静电场的能量195

6.5.1 电容器的能量196

6.5.2 静电场的能量196

思考题198

习题200

第7章 恒定磁场204

7.1 恒定电流 电动势204

7.1.1 电流 电流密度204

7.1.2 电流连续性方程和恒定电流条件206

7.1.3 电源 电动势207

7.2 磁场 磁感应强度208

7.2.1 基本磁现象208

7.2.2 磁场 磁感应强度209

7.3 毕奥-萨伐尔定律211

7.3.1 毕奥-萨伐尔定律211

7.3.2 毕奥-萨伐尔定律的应用212

7.3.3 运动电荷的磁场216

7.4 恒定磁场的高斯定理217

7.4.1 磁通量217

7.4.2 恒定磁场的高斯定理218

7.5 安培环路定理218

7.5.1 安培环路定理218

7.5.2 安培环路定理的应用221

7.6 带电粒子在电场和磁场中的运动224

7.6.1 带电粒子在磁场中的运动224

7.6.2 带电粒子在电磁场中运动的实例227

7.7 磁场对载流导线的作用229

7.7.1 载流导线在磁场中所受的磁力229

7.7.2 载流线圈在磁场中所受的磁力矩231

7.8 磁场中的磁介质234

7.8.1 磁介质 磁介质的磁化234

7.8.2 磁化强度与磁化电流236

7.8.3 有磁介质时的安培环路定理238

7.8.4 恒定磁场的边界条件241

7.8.5 铁磁质243

思考题246

习题247

第8章 电磁感应 电磁场252

8.1 电磁感应定律253

8.1.1 法拉第电磁感应定律253

8.1.2 楞次定律254

8.2 动生电动势和感生电动势257

8.2.1 动生电动势257

8.2.2 感生电动势 感生电场259

8.2.3 电子感应加速器261

8.2.4 涡电流263

8.3 自感和互感264

8.3.1 自感 自感电动势264

8.3.2 互感 互感电动势266

8.4 磁场的能量269

8.5 位移电流 麦克斯韦方程组271

8.5.1 位移电流 全电流安培环路定理271

8.5.2 电磁场 麦克斯韦方程组的积分形式274

思考题275

习题278

附录1 矢量282

附录2 常用基本物理量288

附录3 国际单位制289

附录4 希腊字母291

习题参考答案292

参考文献303