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第1章 质点力学1

1.1 质点运动的描述1

1.1.1 基本概念1

1.1.2 运动的基本描述2

1.1.3 直线运动7

1.1.4 抛体运动10

1.1.5 相对运动11

巩固练习12

1.2 质点的圆周运动13

1.2.1 圆周运动13

1.2.2 任意曲线运动16

巩固练习17

1.3 牛顿运动定律17

1.3.1 牛顿定律18

1.3.2 牛顿定律的应用19

巩固练习21

1.4 动量与冲量21

1.4.1 力的冲量21

1.4.2 动量定理22

1.4.3 动量守恒24

巩固练习25

1.5 功与势能26

1.5.1 功26

1.5.2 势能29

巩固练习31

1.6 动能与机械能31

1.6.1 动能定理31

1.6.2 机械能守恒定律33

巩固练习35

总习题135

第2章 连续介质力学39

2.1 刚体运动学39

2.1.1 刚体的运动39

2.1.2 角动量41

2.1.3 转动惯量的计算42

巩固练习44

2.2 刚体转动定律44

2.2.1 力矩45

2.2.2 转动定律45

2.2.3 角动量守恒48

巩固练习49

2.3 刚体的动能定理49

2.3.1 力矩的功49

2.3.2 刚体的动能定理50

巩固练习52

2.4 固体的弹性52

2.4.1 应力53

2.4.2 应变54

2.4.3 胡克定律55

巩固练习55

2.5 理想流体56

2.5.1 流体运动56

2.5.2 伯努利方程57

2.5.3 伯努利方程的应用59

巩固练习62

2.6 黏滞流体62

2.6.1 层流62

2.6.2 湍流63

总习题264

第3章 静电场67

3.1 电荷与电场67

3.1.1 电荷67

3.1.2 电场68

3.1.3 电场强度的计算69

3.1.4 电场力74

巩固练习75

3.2 静电场的高斯定理75

3.2.1 电通量75

3.2.2 高斯定理77

3.2.3 高斯定理的应用79

巩固练习83

3.3 静电场的环路定理83

3.3.1 环路定理83

3.3.2 电势85

3.3.3 电势的计算86

3.3.4 电势梯度89

巩固练习90

3.4 静电场中的导体91

3.4.1 导体的静电平衡91

3.4.2 空腔导体与静电屏蔽93

巩固练习95

3.5 电容器与电场能96

3.5.1 电容器96

3.5.2 静电场的能量98

巩固练习100

3.6 静电场中的电介质100

3.6.1 电介质的极化100

3.6.2 介质中的静电场102

巩固练习103

总习题3103

第4章 稳恒磁场107

4.1 毕奥-萨伐尔定律107

4.1.1 磁感应强度107

4.1.2 恒定电流108

4.1.3 毕奥-萨伐尔定律109

巩固练习113

4.2 磁场的高斯定理与环路定理113

4.2.1 磁场的高斯定理113

4.2.2 安培环路定理115

4.2.3 环路定理的应用116

巩固练习119

4.3 洛伦兹力120

4.3.1 洛伦兹力120

4.3.2 洛伦兹力的应用121

4.3.3 霍尔效应123

巩固练习124

4.4 安培力124

4.4.1 安培定律124

4.4.2 磁场中的载流线圈127

巩固练习128

4.5 磁介质128

4.5.1 磁介质概述128

4.5.2 磁化的描述129

4.5.3 介质中的安培环路定理130

4.5.4 铁磁质的磁化131

巩固练习133

总习题4133

第5章 电磁场137

5.1 电磁感应137

5.1.1 电动势137

5.1.2 电磁感应定律138

巩固练习143

5.2 感应电动势143

5.2.1 动生电动势144

5.2.2 感生电动势146

5.2.3 涡电流148

巩固练习149

5.3 互感与自感149

5.3.1 互感149

5.3.2 自感152

5.3.3 磁场的能量154

巩固练习155

5.4 电磁场理论155

5.4.1 位移电流155

5.4.2 麦克斯韦方程组157

5.4.3 电磁场158

巩固练习159

总习题5159

第6章 热学161

6.1 热力学系统161

6.1.1 宏观与微观161

6.1.2 理想气体162

6.1.3 统计规律164

巩固练习166

6.2 理想气体的压强与内能167

6.2.1 压强公式167

6.2.2 气体分子的自由度169

6.2.3 能量均分定理170

6.2.4 理想气体的内能171

巩固练习172

6.3 气体分子的统计分布率172

6.3.1 速率分布函数173

6.3.2 麦克斯韦速率分布律173

6.3.3 玻尔兹曼能量分布律176

巩固练习177

6.4 碰撞与扩散177

6.4.1 碰撞频率177

6.4.2 平均自由程178

6.4.3 输运现象179

巩固练习181

6.5 热力学第一定律182

6.5.1 基本概念182

6.5.2 热力学第一定律183

6.5.3 热力学第一定律的应用184

巩固练习189

6.6 循环过程190

6.6.1 热机效率190

6.6.2 卡诺循环192

巩固练习194

6.7 热力学第二定律195

6.7.1 热力学第二定律195

6.7.2 热力学过程的不可逆性196

6.7.3 熵196

巩固练习198

总习题6198

第7章 振动与波动201

7.1 简谐振动201

7.1.1 弹簧振子201

7.1.2 简谐振动的特征量204

7.1.3 旋转矢量207

7.1.4 振动的能量209

7.1.5 复指数表示209

巩固练习210

7.2 阻尼振动与受迫振动210

7.2.1 阻尼振动210

7.2.2 受迫振动211

7.2.3 电磁振荡212

巩固练习214

7.3 振动的合成215

7.3.1 同方向同频率的振动合成215

7.3.2 同方向不同频率的振动合成216

7.3.3 垂直方向振动的合成217

7.3.4 多振动的合成219

7.3.5 振动的分解220

巩固练习221

7.4 波的运动学221

7.4.1 波的产生221

7.4.2 波函数223

7.4.3 波阵面与相速度228

巩固练习229

7.5 波的动力学230

7.5.1 波动方程230

7.5.2 波的能量232

7.5.3 声波233

7.5.4 电磁波234

巩固练习235

7.6 多普勒效应235

7.6.1 接收器相对介质运动236

7.6.2 波源相对介质运动236

7.6.3 波源与接收器都运动237

7.6.4 激波238

巩固练习239

总习题7240

第8章 波动光学243

8.1 惠更斯-菲涅尔原理243

8.1.1 惠更斯原理243

8.1.2 叠加原理与驻波245

巩固练习248

8.2 干涉249

8.2.1 相干条件249

8.2.2 自然光源251

8.2.3 光程252

8.2.4 透镜的光程252

8.2.5 半波损失253

巩固练习254

8.3 双缝干涉255

8.3.1 杨氏双缝干涉255

8.3.2 改进的双缝实验258

巩固练习259

8.4 薄膜干涉260

8.4.1 均匀膜等厚干涉260

8.4.2 劈形薄膜等厚干涉263

8.4.3 空间相干件与时间相干性266

巩固练习266

8.5 衍射267

8.5.1 单缝衍射268

8.5.2 单缝衍射的光强270

8.5.3 圆孔衍射271

巩固练习273

8.6 光栅273

8.6.1 光栅方程274

8.6.2 光栅衍射的光强275

8.6.3 光栅光谱278

巩固练习279

8.7 偏振279

8.7.1 偏振态279

8.7.2 起偏与检偏281

8.7.3 反射光与折射光的偏振283

8.7.4 双折射284

8.7.5 旋光285

巩固练习286

总习题8287

第9章 相对论289

9.1 相对论的意义289

9.1.1 经典力学相对性原理290

9.1.2 经典力学定律的不变性293

9.2 狭义相对论294

9.2.1 光速不变294

9.2.2 洛伦兹变换295

9.2.3 狭义相对论的时空观296

巩固练习300

9.3 相对论动力学300

9.3.1 速度变换300

9.3.2 相对论动量与能量302

巩固练习304

9.4 广义相对论305

9.4.1 非惯性系305

9.4.2 等效原理306

9.4.3 广义相对论307

巩固练习308

总习题9309

第10章 量子论311

10.1 波粒二象性312

10.1.1 经典物理的困难312

10.1.2 物质波315

10.1.3 不确定关系318

巩固练习319

10.2 薛定谔方程319

10.2.1 薛定谔方程319

10.2.2 一维势阱322

10.2.3 谐振子325

巩固练习326

10.3 势垒贯穿327

10.4 氢原子328

10.4.1 氢原子的薛定谔方程329

10.4.2 电子自旋331

巩固练习332

总习题10333

附录335

Ap1 常用数据335

Ap1.1 基本物理常量335

Ap1.2 基本天文常量336

Ap1.3 国际单位倍数因子337

Ap1.4 希腊字母337

Ap2 常用数学公式338

Ap2.1 常用微积分338

Ap2.2 泰勒级数339

Ap2.3 三角函数340

Ap2.4 复变函数341

Ap3 微分方程342

Ap3.1 可分离变量类型342

Ap3.2 一阶线性微分方程343

Ap3.3 二阶常系数线性微分方程344

Ap4 场论346

Ap4.1 标量场的梯度346

Ap4.2 矢量场的散度347

Ap4.3 矢量场的旋度348

Ap4.4 电磁场常用恒等式349

Ap4.5 电磁场350

参考文献351