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第1篇 力学3

第1章 质点运动学3

1.1 运动 时空 测量3

1.1.1 物质与运动3

1.1.2 测量的标准3

1.1.3 国际单位制与量纲4

1.1.4 时间与空间5

1.1.5 参考系和坐标系5

1.2 质点运动的描述6

1.2.1 质点6

1.2.2 位置矢量与运动方程6

1.2.3 位移与路程7

1.2.4 速度矢量7

1.3 质点运动变化的描述8

1.3.1 加速度矢量8

1.3.2 自然坐标系中的速度和加速度11

1.3.3 圆周运动的角量描述13

1.4 相对运动15

思考题118

习题119

第2章 质点动力学22

2.1 动量 动量守恒定律22

2.1.1 动量 质量22

2.1.2 动量的时间变化率力23

2.1.3 动量定理 动量守恒定律31

2.1.4 质心 质心运动定理36

2.2 角动量 角动量守恒定律39

2.2.1 质点的角动量39

2.2.2 质点角动量的时间变化率力矩40

2.2.3 质点的角动量定理角动量守恒定律40

2.3 能量 能量守恒定律42

2.3.1 动能 功 动能定理43

2.3.2 保守力 势能 功能原理46

2.3.3 机械能守恒定律与能量守恒定律49

思考题251

习题253

第3章 刚体力学基础58

3.1 刚体运动的基本形式58

3.1.1 平动和转动58

3.1.2 描述刚体转动的物理量59

3.2 定轴转动刚体的角动量转动惯量60

3.2.1 刚体对定轴的角动量60

3.2.2 转动惯量60

3.3 刚体定轴转动定律63

3.3.1 刚体角动量的时间变化率对转轴的力矩63

3.3.2 刚体定轴转动定律64

3.4 刚体的角动量定理和角动量守恒定律66

3.4.1 刚体的角动量定理66

3.4.2 刚体的角动量守恒定律67

3.4.3 进动69

3.5 刚体定轴转动的动能定理和机械能守恒定律71

3.5.1 刚体转动动能和势能71

3.5.2 力矩的功71

3.5.3 刚体定轴转动的动能定理72

3.5.4 刚体定轴转动的机械能守恒定律73

3.6 刚体的平面平行运动75

3.6.1 刚体平面平行运动的描述75

3.6.2 刚体平面平行运动的动力学规律76

3.6.3 纯滚动76

思考题379

习题380

第4章 流体力学简介84

4.1 流体运动的描述84

4.1.1 速度场和定常流动84

4.1.2 流线和流管84

4.2 连续性方程和伯努利方程85

4.2.1 理想流体85

4.2.2 理想流体的连续性方程85

4.2.3 理想流体的伯努利方程86

4.3 黏性流体的运动88

4.3.1 流体的黏性定律88

4.3.2 实际流体定常流动的伯努利方程89

4.3.3 湍流89

4.3.4 斯托克斯定律90

4.3.5 泊肃叶定律90

思考题491

习题491

第5章 狭义相对论93

5.1 狭义相对论基本原理93

5.1.1 伽利略相对性原理93

5.1.2 狭义相对论基本原理97

5.1.3 洛伦兹变换97

5.2 狭义相对论时空观101

5.2.1 “同时”的相对性102

5.2.2 时间的相对性102

5.2.3 长度的相对性103

5.2.4 时空间隔的不变性闵可夫斯基四维世界105

5.3 相对论动力学基础106

5.3.1 相对论的质速关系106

5.3.2 相对论动力学的基本方程108

5.3.3 相对论动能108

5.3.4 静能、总能和质能关系110

5.3.5 能量和动量的关系110

思考题5111

习题5112

第2篇 电磁学117

第6章 电荷与电场117

6.1 库仑定律与电场强度117

6.1.1 电荷及其性质117

6.1.2 库仑定律118

6.1.3 电场与电场强度119

6.1.4 场强叠加原理121

6.2 电场强度通量与高斯定理125

6.2.1 电场线125

6.2.2 电场强度通量126

6.2.3 真空中高斯定理127

6.2.4 高斯定理的应用129

6.2.5 静电场高斯定理的微分形式132

6.3 静电场的环路定理与电势132

6.3.1 静电场的环路定理133

6.3.2 电势134

6.3.3 电势差135

6.3.4 电势的计算136

6.3.5 等势面 电势梯度138

6.4 静电场中导体141

6.4.1 导体的静电平衡性质141

6.4.2 空腔导体和静电屏蔽144

6.4.3 电容和电容器146

6.5 静电场中的电介质电介质中的高斯定理151

6.5.1 电介质的微观结构和极化过程151

6.5.2 电极化强度矢量153

6.5.3 电介质中的场强155

6.5.4 电介质中的高斯定理电位移D156

6.5.5 有电介质时静电场的计算158

6.6 电场的能量160

6.6.1 点电荷系统的电能160

6.6.2 电容器的能量162

6.6.3 电场能量 电场能量密度163

6.6.4 电场能量的计算164

思考题6165

习题6169

第7章 电流与磁场176

7.1 恒定电流和恒定电场电动势176

7.1.1 电流形成的条件176

7.1.2 恒定电流和恒定电场177

7.1.3 电流和电流密度177

7.1.4 欧姆定律的微分形式、焦耳-楞次定律的微分形式179

7.1.5 电源及电源电动势181

7.2 恒定磁场和磁感应强度183

7.2.1 磁性起源于电荷的运动183

7.2.2 磁场 磁感应强度B185

7.3 毕奥-萨伐尔定律186

7.3.1 毕奥-萨伐尔定律186

7.3.2 毕奥-萨伐尔定律应用举例187

7.3.3 匀速运动电荷的磁场193

7.4 磁场中的高斯定理194

7.4.1 磁感应线194

7.4.2 磁通量194

7.4.3 恒定磁场中的高斯定理195

7.5 真空中恒定磁场的安培环路定理196

7.5.1 恒定磁场的安培环路定理196

7.5.2 安培环路定理的应用198

7.6 磁场对运动电荷和载流导线的作用202

7.6.1 洛伦兹力202

7.6.2 带电粒子在磁场中的运动202

7.6.3 应用电场和磁场控制带电粒子运动的实例203

7.6.4 安培力207

7.7 磁力的功211

7.7.1 磁力对运动载流导线的功212

7.7.2 磁力矩对转动载流线圈的功212

7.8 磁介质中的恒定磁场213

7.8.1 磁介质及其磁化214

7.8.2 磁介质中的高斯定理和安培环路定理218

7.8.3 铁磁质221

思考题7226

习题7227

第8章 电磁场与麦克斯韦电磁场方程组235

8.1 电磁感应的基本定律235

8.2 动生电动势239

8.2.1 动生电动势的产生原因240

8.2.2 动生电动势的计算241

8.3 感生电动势感生电场243

8.3.1 感生电动势243

8.3.2 感生电场244

8.3.3 感生电动势的计算244

8.3.4 电子感应加速器247

8.3.5 涡电流249

8.4 自感和互感250

8.4.1 自感251

8.4.2 互感253

8.5 磁场的能量256

8.6 RL和RC电路中的暂态过程258

8.6.1 RL电路258

8.6.2 RC电路259

8.7 位移电流和全电流定律261

8.7.1 位移电流261

8.7.2 全电流定律263

8.8 麦克斯韦电磁场方程组265

思考题8267

习题8269

习题参考答案274

附录285

附录1 希腊字母表285

附录2 常用物理常量表286

附录3 书中物理量的符号及单位287

附录4 常用物理量单位289

附录5 名词索引298

参考文献307