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绪论1

第一篇 力 学5

1 质点运动学5

1.1 参照系 坐标系 物理模型5

1.1.1 参照系5

1.1.2 坐标系6

1.1.3 物理模型6

1.2 描述运动的物理量7

1.2.1 位矢和运动方程7

1.2.2 位移和速度8

1.2.3 加速度9

1.3 坐标系的运用10

1.3.1 直角坐标系10

1.3.2 自然坐标系13

1.4 运动学的两类基本问题16

1.5 相对运动20

思考题22

习题23

2 牛顿运动定律25

2.1 牛顿运动定律及其应用25

2.1.1 牛顿运动定律的表述25

2.1.2 牛顿运动定律的应用27

2.2 惯性系 非惯性系与惯性力31

2.3 SI中的单位和量纲34

思考题35

习题37

阅读材料40

3 动量动量定理42

3.1 动量 冲量 动量定理42

3.2 质点系的动量定理 动量守恒定律45

3.3 变质量问题（火箭）48

思考题51

习题52

4 功和能及功能原理56

4.1 功动能定理56

4.1.1 功与功率56

4.1.2 动能定理58

4.2 保守力及其功60

4.2.1 重力的功61

4.2.2 弹性力的功61

4.2.3 万有引力的功62

4.3 势能 势能曲线 势能梯度63

4.3.1 势能63

4.3.2 势能曲线与势能梯度64

4.4 功能原理 机械能守恒定律66

4.4.1 功能原理66

4.4.2 机械能守恒定律66

思考题68

习题70

5 刚体的定轴转动74

5.1 刚体定轴转动的描述74

5.1.1 刚体的概念74

5.1.2 刚体的基本运动形式74

5.2 质点的角动量定理与角动量守恒定律77

5.2.1 质点对定点的角动量78

5.2.2 力对定点的力矩79

5.2.3 质点的角动量定理80

5.2.4 质点的角动量守恒定律81

5.3 刚体定轴转动定律83

5.3.1 刚体定轴转动的角动量83

5.3.2 刚体对固定轴的转动惯量的计算83

5.3.3 刚体定轴转动定律86

5.4 刚体定轴转动中的功和能89

5.4.1 力矩的功89

5.4.2 刚体的转动动能90

5.4.3 刚体定轴转动的动能定理90

5.5 角动量守恒定律92

5.5.1 质点系对定轴的角动量定理92

5.5.2 对定轴的角动量守恒定律92

5.6 进动95

5.6.1 进动效应的理论分析96

5.6.2 进动特性的技术应用97

5.7 守恒律与对称性97

5.7.1 对称性与对称操作97

5.7.2 对称性与守恒律98

5.7.3 对称破缺101

思考题102

习题103

6 相对论107

6.1 力学相对性原理 伽利略变换107

6.1.1 力学相对性原理107

6.1.2 伽利略变换108

6.2 狭义相对论产生的实验基础和历史条件110

6.2.1 产生根源110

6.2.2 实验基础和历史条件111

6.3 狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换114

6.3.1 狭义相对论的基本原理114

6.3.2 洛仑兹变换115

6.4 狭义相对论时空观120

6.4.1 同时的相对性120

6.4.2 时间延缓121

6.4.3 长度收缩123

6.4.4 因果律125

6.5 相对论的动力学126

6.5.1 相对论质速关系126

6.5.2 相对论动力学的基本方程128

6.5.3 相对论动能129

6.5.4 静能 总能和质能关系129

6.5.5 能量和动量的关系131

6.6 动力学量的变换132

6.6.1 质量变换式132

6.6.2 动量-能量变换式133

6.6.3 力的变换公式134

6.7 广义相对论简介135

6.7.1 广义相对论的两条基本原理135

6.7.2 广义相对论的重要结论137

思考题141

习题142

阅读材料145

第二篇 电 磁 学148

7 真空中的静电场148

7.1 电荷 库仑定律148

7.1.1 电荷148

7.1.2 库仑定律149

7.2 电场电场强度151

7.2.1 电场151

7.2.2 电场强度151

7.2.3 场强叠加原理152

7.2.4 场强的计算152

7.3 高斯定理159

7.3.1 电场的几何描述 电场线159

7.3.2 电通量161

7.3.3 静电场中的高斯定理162

7.3.4 高斯定理的应用164

7.4 静电场力的功 电势168

7.4.1 静电场力的功168

7.4.2 静电场的环路定理169

7.4.3 电势能170

7.4.4 电势 电势差171

7.4.5 电势叠加原理171

7.4.6 电势的计算173

7.5 等势面 电场强度与电势的微分关系175

7.5.1 等势面175

7.5.2 电场强度与电势的微分关系177

思考题179

习题180

8 静电场中的导体和电介质183

8.1 静电场中的导体183

8.1.1 静电感应 导体的静电平衡183

8.1.2 静电平衡下导体上电荷的分布184

8.2 电容和电容器189

8.2.1 孤立导体的电容189

8.2.2 电容器的电容190

8.2.3 电容器串联和并联193

8.3 静电场中的电介质194

8.3.1 电介质的极化194

8.3.2 电极化强度 电介质的极化规律196

8.4 电位移矢量 有电介质时的高斯定理和环路定理197

8.4.1 电介质中的电场197

8.4.2 电位移矢量 有电介质时的高斯定理198

8.4.3 有电介质时的环路定理200

8.5 电场的能量203

8.5.1 带电电容器的储能203

8.5.2 电场的能量203

思考题205

习题207

阅读材料210

9 稳恒电流与稳恒电场213

9.1 电流 电流密度213

9.1.1 电流强度 电流密度213

9.1.2 电流的连续性方程 稳恒电流214

9.1.3 稳恒电场215

9.2 电源电动势216

9.2.1 电源、电动势基础216

9.2.2 欧姆定律的微分形式217

9.2.3 稳恒电路的基本规律218

思考题220

习题221

10 稳恒磁场223

10.1 磁场 磁感应强度223

10.2 磁通量 磁场中的高斯定理225

10.2.1 磁感应线225

10.2.2 磁通量 磁场高斯定理225

10.3 毕奥-萨伐尔定律227

10.3.1 毕奥-萨伐尔定律概述227

10.3.2 毕奥-萨伐尔定律的应用228

10.4 安培环路定理232

10.4.1 安培环路定理概述232

10.4.2 安培环路定理的应用234

10.5 运动电荷的磁场236

10.6 磁场对载流导线的作用238

10.6.1 安培定律238

10.6.2 磁力的功241

10.7 带电粒子在电场和磁场中的运动242

10.7.1 带电粒子在磁场中的运动242

10.7.2 带电粒子在电场和磁场共存中的运动244

10.7.3 霍尔效应246

思考题248

习题249

阅读材料254

11 磁介质256

11.1 介质的磁化256

11.1.1 磁介质的分类256

11.1.2 介质磁化的微观机理257

11.1.3 介质的磁化258

11.2 磁介质中的安培环路定理260

11.3 铁磁质263

思考题265

习题266

12 电磁感应267

12.1 电磁感应定律267

12.1.1 法拉第电磁感应定律267

12.1.2 楞次定律270

12.2 动生电动势与感生电动势272

12.2.1 动生电动势272

12.2.2 感生电动势276

12.2.3 电磁感应的应用279

12.3 自感应与互感应283

12.3.1 自感应283

12.3.2 互感应284

12.4 磁场的能量287

12.4.1 自感磁能287

12.4.2 磁场能量288

思考题291

习题293

阅读材料298

13 电磁场和电磁波301

13.1 位移电流 麦克斯韦方程组301

13.1. 1 位移电流 全电流定律301

13.1.2 麦克斯韦方程组306

13.2 电磁波308

13.2.1 振荡电偶极子与电磁波308

13.2.2 平面电磁波309

13.2.3 振荡电路 赫兹实验310

13.2.4 电磁波谱314

思考题315

习题315

阅读材料317