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第1章 质点运动学1

1.1 质点运动的一般描述1

1.1.1 描述质点运动的几个基本物理量1

1.1.2 质点运动的相对性5

1.2 几种特殊运动的描述6

1.2.1 匀变速直线运动6

1.2.2 抛体运动8

1.2.3 圆周运动9

习题114

第2章 质点动力学15

2.1 牛顿三定律 惯性系和非惯性系15

2.1.1 牛顿三定律15

2.1.2 关于力的三条规律16

2.1.3 惯性系和非惯性系 惯性力17

2.2 力的功（力的空间累积效应）19

2.2.1 功 功率 能量19

2.2.2 功和能的关系23

2.3 力的冲量（力的时间累积效应）25

2.3.1 动量 冲量 冲力25

2.3.2 冲量和动量的关系27

习题229

第3章 刚体力学基础30

3.1 刚体运动30

3.1.1 刚体的定义30

3.1.2 刚体的运动30

3.1.3 刚体的定轴转动31

3.2 力矩 转动定律 转动惯量32

3.2.1 力矩32

3.2.2 转动定律32

3.2.3 转动惯量的计算34

3.3 转动动能 力矩的功 转动动能定理37

3.3.1 转动动能37

3.3.2 力矩的功38

3.3.3 刚体定轴转动的动能定理38

3.4 角动量 角动量定理 角动量守恒定律40

3.4.1 角动量（动量矩）40

3.4.2 角动量定理40

3.4.3 角动量守恒定律40

习题343

第4章 机械振动45

4.1 简谐振动45

4.1.1 简谐振动45

4.1.2 描述简谐振动的物理量46

4.1.3 简谐振动的矢量图示法48

4.2 简谐振动的能量50

4.3 简谐振动的合成51

4.3.1 两个同方向同频率简谐振动的合成51

4.3.2 同方向不同频率简谐振动的合成52

4.3.3 两个相互垂直的同频率简谐振动的合成53

4.4 阻尼振动和受迫振动简介54

4.4.1 阻尼振动55

4.4.2 受迫振动56

习题456

第5章 机械波58

5.1 描述机械波的基本物理量58

5.2 平面简谐波的波函数60

5.2.1 平面简谐波的波函数60

5.2.2 波函数的物理意义61

5.2.3 平面简谐波的微分方程63

5.3 波的能量63

5.3.1 波的能量和能量密度63

5.3.2 能流和能流密度65

5.3.3 波的吸收65

5.4 惠更斯原理65

5.5 波的叠加原理 波的干涉66

5.6 驻波69

5.7 多普勒效应71

5.7.1 波源S相对于介质静止，而观察者O以速度v0相对于介质运动72

5.7.2 观察者O相对于介质静止，而波源S以速度vs相对于介质运动72

5.7.3 波源S和观察者O同时相对于介质运动73

习题574

第6章 静电场76

6.1 电荷的量子化 电荷守恒定律76

6.1.1 电荷的量子化76

6.1.2 电荷守恒定律76

6.2 库仑定律76

6.3 电场强度77

6.3.1 静电场77

6.3.2 电场强度77

6.3.3 点电荷电场强度78

6.3.4 电场强度叠加原理79

6.4 电场强度通量 高斯定理81

6.4.1 电场线81

6.4.2 电场强度通量82

6.4.3 高斯定理83

6.4.4 高斯定理应用举例84

6.5 静电场的环路定理 电势能85

6.5.1 静电场力所作的功85

6.5.2 静电场的环路定理86

6.5.3 电势能86

6.6 电势87

6.6.1 电势87

6.6.2 点电荷电场的电势87

6.6.3 电势的叠加原理87

6.7 电场强度与电势梯度89

6.7.1 等势面89

6.7.2 电场强度与电势梯度90

6.8 静电场中的电偶极子91

6.8.1 外电场对电偶极子的力矩和取向作用91

6.8.2 电偶极子在电场中的电势能和平衡位置91

习题691

第7章 静电场中的导体和电介质93

7.1 静电场中的导体93

7.1.1 静电感应 静电平衡条件93

7.1.2 静电平衡时导体上电荷的分布94

7.2 电容 电容器94

7.2.1 孤立导体的电容95

7.2.2 电容器95

7.2.3 电容器的连接97

7.3 静电场中的电介质98

7.3.1 电介质对电容的影响 相对电容率98

7.3.2 电介质的极化99

7.3.3 电极化强度99

7.4 电位移 有电介质时的高斯定理100

7.5 静电场的能量 能量密度101

7.5.1 孤立带电导体的电能101

7.5.2 电容器的电能102

7.5.3 静电场的能量 能量密度102

习题7103

第8章 稳恒磁场105

8.1 磁场 磁感应强度105

8.1.1 磁的基本现象105

8.1.2 磁感应强度106

8.2 毕奥－萨伐尔定律107

8.2.1 磁场的叠加原理107

8.2.2 毕奥－萨伐尔定律107

8.2.3 毕奥－萨伐尔定律的应用举例108

8.3 磁场的高斯定理111

8.3.1 磁感应线111

8.3.2 磁通量111

8.3.3 磁场的高斯定理及其应用112

8.4 安培环路定理112

8.4.1 安培环路定理112

8.4.2 安培环路定理的应用113

8.5 磁场对运动电荷的作用116

8.5.1 洛伦兹力 带电粒子在均匀磁场中的运动116

8.5.2 带电粒子在现代电磁场技术中的应用举例117

8.6 磁场对载流导线的作用118

8.6.1 安培定律118

8.6.2 磁场对平面载流线圈作用的力矩119

8.7 磁场中的磁介质120

习题8121

第9章 电磁感应 电磁场基本方程123

9.1 电磁感应的基本定律123

9.1.1 电磁感应现象123

9.1.2 电磁感应的基本定律124

9.2 动生电动势126

9.2.1 动生电动势126

9.2.2 动生电动势与洛伦兹力的关系127

9.2.3 动生电动势与能量守恒和转换定律的关系128

9.2.4 磁场中转动线圈内的动生电动势128

9.3 自感 互感 磁场的能量130

9.3.1 自感130

9.3.2 互感131

9.3.3 磁场的能量132

9.4 麦克斯韦的两个假设134

9.4.1 麦克斯韦关于涡旋电场的假设134

9.4.2 麦克斯韦关于位移电流的假设136

9.5 麦克斯韦方程组138

9.5.1 麦克斯韦方程组的积分形式139

9.5.2 麦克斯韦方程组的微分形式140

习题9141

第10章 气体动理论143

10.1 气体动理化的基本概念144

10.1.1 热力学系统144

10.1.2 平衡态、平衡过程、理想气体状态方程144

10.2 理想气体状态方程的微观解释147

10.2.1 理想气体压强公式148

10.2.2 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系149

10.3 能量按自由度均分原理150

10.3.1 分子运动的自由度150

10.3.2 能量均分定理152

10.3.3 理想气体的内能152

10.4 麦克斯韦速率分布154

10.4.1 气体分子速率分布函数154

10.4.2 麦克斯韦分子速率分布律155

10.4.3 三种统计速率157

10.5 气体分子的平均自由程和碰撞频率158

10.5.1 气体分子平均碰撞频率158

10.5.2 分子的平均自由程159

10.6 内迁移 范德瓦耳斯方程161

10.6.1 气体内的迁移现象161

10.6.2 真实气体 范德瓦耳斯方程165

习题10169

第11章 热力学基础171

11.1 热力学第一定律171

11.1.1 内能、功和热量171

11.1.2 热力学第一定律173

11.2 理想气体的等值过程174

11.2.1 等容过程174

11.2.2 等压过程175

11.2.3 等温过程176

11.3 理想气体的绝热过程和多方过程178

11.3.1 绝热过程178

11.3.2 多方过程180

11.4 循环过程和卡诺循环180

11.4.1 循环过程180

11.4.2 热机和效率181

11.4.3 制冷机及制冷系数181

11.4.4 卡诺循环182

11.5 热力学第二定律的表述185

11.5.1 可逆过程与不可逆过程185

11.5.2 热力学第二定律的表述186

11.6 卡诺定理188

11.6.1 卡诺定理的内容188

11.6.2 卡诺定理的证明188

11.6.3 热力学温标189

11.7 熵和熵增加原理189

11.7.1 克劳修斯等式189

11.7.2 熵190

11.7.3 熵增加原理191

11.7.4 温熵图192

11.8 热力学第二定律的统计意义193

11.8.1 理想气体自由膨胀不可逆性的统计意义193

11.8.2 热力学概率和玻尔兹曼熵公式195

11.8.3 热力学第二定律的适用范围195

习题11195

第12章 波动光学197

12.1 光的电磁理论197

12.1.1 电磁学理论197

12.1.2 相干光198

12.2 分波面的干涉实验199

12.2.1 杨氏双缝干涉实验199

12.2.2 菲涅耳双面镜201

12.2.3 劳埃德镜实验201

12.3 分振幅干涉201

12.3.1 光程 光程差201

12.3.2 薄膜干涉202

12.4 迈克耳孙干涉仪207

12.5 光的衍射208

12.5.1 光的衍射现象208

12.5.2 衍射现象的分类209

12.5.3 惠更斯－菲涅耳原理210

12.6 单缝夫琅禾费衍射210

12.7 圆孔衍射和光学仪器的分辨本领212

12.7.1 圆孔夫琅禾费衍射212

12.7.2 光谱仪器的分辨本领213

12.8 光栅衍射214

12.8.1 光栅214

12.8.2 光栅方程215

12.8.3 光栅衍射的光强分布216

12.8.4 光栅光谱217

12.9 X射线衍射218

12.10 光的偏振219

12.10.1 光的偏振 线偏振光和自然光220

12.10.2 偏振片 起偏和检偏221

12.10.3 马吕斯定律221

12.10.4 反射光和折射光的偏振222

12.10.5 双折射引起的偏振现象223

12.10.6 散射引起的偏振现象224

习题12225

第13章 狭义相对论227

13.1 伽利略变换 经典力学的相对性原理227

13.1.1 经典力学的时空观 伽利略变换227

13.1.2 经典力学的相对性原理227

13.2 迈克耳孙－莫雷实验228

13.2.1 以太参考系228

13.2.2 迈克耳孙－莫雷实验228

13.3 狭义相对论的基本原理洛伦兹变换229

13.3.1 狭义相对论的基本原理229

13.3.2 洛伦兹变换229

13.3.3 洛伦兹速度变换230

13.4 狭义相对论的时空观232

13.4.1 同时的相对性232

13.4.2 长度的收缩232

13.4.3 时间延缓233

13.5 相对论动量和能量235

13.5.1 相对论动量与质量235

13.5.2 狭义相对论力学的基本方程236

13.5.3 相对论动能236

13.5.4 质量和能量的关系237

13.5.5 动量与能量的关系238

习题13239

第14章 量子理论240

14.1 黑体辐射和普朗克能量子假说240

14.2 光电效应与爱因斯坦光量子假说243

14.2.1 光电效应243

14.2.2 爱因斯坦光量子假说244

14.3 康普顿效应（散射）244

14.4 玻尔氢原子理论246

14.4.1 氢原子光谱246

14.4.2 玻尔氢原子理论246

14.5 波函数假定247

14.5.1 德布罗意物质波假说247

14.5.2 德布罗意波的统计解释249

14.5.3 状态及状态的描述249

14.5.4 状态叠加原理252

14.5.5 内积254

14.6 薛定谔方程假定254

14.6.1 自由粒子波函数的薛定谔方程255

14.6.2 算符化规则256

14.6.3 非自由粒子波函数方程257

14.6.4 波函数的标准条件257

14.7 定态薛定谔方程258

14.7.1 定态薛定谔方程的建立258

14.7.2 定态的性质259

14.7.3 定态的几个典型物理模型问题259

14.8 电子自旋274

14.8.1 电子自旋实验274

14.8.2 电子自旋假设277

习题14278

习题参考答案280