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绪论1

0．1为什么要学物理学1

0．2如何学好物理学2

第1章 质点运动学7

1．1参考系 坐标系 质点7

1．1．1参考系7

1．1．2坐标系7

1．1．3质点8

1．2质点运动的描述8

1．2．1位置矢量8

1．2．2位移9

1．2．3速度10

1．2．4加速度11

1．2．5运动学中的两类问题12

1．3平面曲线运动14

1．3．1抛体运动14

1．3．2圆周运动15

1．3．3一般曲线运动19

1．4相对运动20

阅读材料 宇宙的膨胀21

习题123

第2章 牛顿运动定律25

2．1牛顿定律及其应用25

2．1．1牛顿定律25

2．1．2常见的几种力27

2．1．3牛顿定律的应用举例28

2．2非惯性系 惯性力31

2．2．1非惯性系31

2．2．2惯性力32

2．3力的时间累积作用规律——动量定理33

2．3．1动量与冲量34

2．3．2质点的动量定理34

2．3．3质点系的动量定理35

2．4力的空间累积作用规律——动能定理37

2．4．1功37

2．4．2功率39

2．4．3动能定理40

阅读材料 科里奥利力42

习题245

第3章 运动的守恒定律48

3．1保守力与非保守力 势能48

3．1．1保守力48

3．1．2势能50

3．1．3势能曲线50

3．2功能原理 机械能守恒定律51

3．2．1质点系的动能定理51

3．2．2功能原理52

3．2．3机械能守恒定律53

3．3动量守恒定律质心 质心运动定律55

3．3．1动量守恒定律55

3．3．2质心 质心运动定律58

3．4碰撞60

阅读材料 牛顿62

习题364

第4章 刚体的定轴转动66

4．1刚体运动学66

4．1．1描述刚体定轴转动的物理量67

4．1．2角量与线量的关系68

4．1．3匀变速转动公式69

4．2刚体的转动动能 转动惯量70

4．2．1刚体的转动动能70

4．2．2转动惯量71

4．2．3计算转动惯量的定理73

4．3力矩 刚体的转动定律76

4．3．1力矩76

4．3．2刚体的转动定律77

4．4刚体定轴转动的功和能80

4．4．1力矩做功80

4．4．2刚体定轴转动的动能定理81

4．4．3机械能守恒定律81

4．5角动量 角动量守恒定律83

4．5．1角动量84

4．5．2角动量定理85

4．5．3角动量守恒定律86

阅读材料 对称性和守恒定律90

习题494

第5章 狭义相对论基础97

5．1伽利略变换 力学相对性原理97

5．1．1绝对时空观与伽利略变换97

5．1．2力学相对性原理99

5．2迈克耳孙-莫雷实验100

5．2．1迈克耳孙-莫雷实验的历史背景100

5．2．2迈克耳孙-莫雷实验101

5．3狭义相对论的两个基本原理 洛伦兹变换102

5．3．1狭义相对论的两个基本原理102

5．3．2洛伦兹坐标变换103

5．3．3洛伦兹坐标变换式的推导105

5．3．4洛伦兹速度变换106

5．4狭义相对论的时空观108

5．4．1同时的相对性108

5．4．2长度的收缩效应109

5．4．3时间的膨胀效应112

5．5狭义相对论动力学113

5．5．1相对论质量与动量114

5．5．2相对论动能 质量与能量的关系115

5．5．3能量与动量的关系117

阅读材料 爱因斯坦119

习题5123

第6章 气体动理论125

6．1分子运动论的几个基本观点125

6．1．1气体分子热运动的基本特征125

6．1．2统计的基本思想126

6．2气体状态参量 理想气体状态方程127

6．2．1平衡态127

6．2．2状态参量128

6．2．3理想气体的状态方程128

6．2．4准静态过程p-V图128

6．3理想气体压强公式129

6．3．1理想气体微观模型129

6．3．2理想气体的压强公式130

6．4气体分子平均平动动能与温度的关系132

6．4．1气体分子的平均平动动能与温度的关系132

6．4．2气体分子的方均根速率133

6．5能量均分定理 理想气体内能133

6．5．1自由度133

6．5．2能量均分定理134

6．5．3理想气体的内能135

6．6麦克斯韦气体分子速率分布律136

6．6．1气体分子速率分布的描述136

6．6．2速率分布函数137

6．6．3麦克斯韦速率分布律138

6．7玻尔兹曼分布律140

6．8气体分子的平均碰撞频率和平均自由程142

6．9真实气体的范德瓦耳斯方程144

6．9．1真实气体144

6．9．2范德瓦耳斯方程145

阅读材料 奇妙的低温世界147

习题6152

第7章 热力学基础154

7．1热力学第一定律154

7．1．1内能 功和热量154

7．1．2热力学第一定律155

7．2热力学第一定律在四个过程的应用156

7．2．1等体过程156

7．2．2等压过程157

7．2．3等温过程159

7．2．4绝热过程160

7．3循环过程 卡诺循环162

7．3．1循环过程162

7．3．2卡诺循环164

7．4热力学第二定律166

7．4．1自然过程的方向性167

7．4．2热力学第二定律167

7．4．3两种表述的等效性168

7．5可逆过程与不可逆过程 卡诺定理168

7．5．1可逆过程与不可逆过程168

7．5．2卡诺定理169

7．6熵 熵增加原理170

7．6．1熵的概念170

7．6．2熵的计算171

7．6．3熵增加原理172

7．7热力学第二定律的统计意义173

7．7．1热力学第二定律的统计意义173

7．7．2熵的统计表述175

7．7．3无序和有序175

阅读材料 熵和信息176

习题7178

第8章 真空中的静电场180

8．1电荷 库仑定律180

8．1．1电荷180

8．1．2点电荷182

8．1．3库仑定律182

8．1．4电场力叠加原理183

8．2电场 电场强度184

8．2．1电场184

8．2．2电场强度184

8．2．3场强叠加原理185

8．2．4场强的计算185

8．3电场线与电通量189

8．3．1电场线189

8．3．2电通量190

8．4高斯定理及其应用191

8．4．1高斯定理及其推证191

8．4．2高斯定理的几点说明193

8．4．3应用高斯定理计算场强194

8．5静电场的环流定理196

8．5．1静电场力的功196

8．5．2静电场的环路定理198

8．6电势能和电势198

8．6．1电势能198

8．6．2电势200

8．6．3电势差200

8．7电势的计算201

8．7．1直接积分法202

8．7．2场势法205

8．8等势面 场强与电势的微分关系209

8．8．1等势面209

8．8．2场强与电势的微分关系210

8．9电偶极子213

8．9．1电偶极矩213

8．9．2电偶极子电场中的场强213

8．9．3电偶极子在外电场中所受的力和力矩215

阅读材料 静电产生机理（一）216

习题8221

第9章 静电场中的导体与电介质224

9．1静电场中的导体224

9．1．1导体的静电平衡224

9．1．2尖端放电228

9．1．3空腔导体229

9．1．4静电屏蔽230

9．2静电场中电介质的极化232

9．2．1电介质的极化232

9．2．2有极分子和无极分子电介质232

9．2．3位移极化与取向极化233

9．2．4静电植绒235

9．2．5电极化强度235

9．2．6电极化强度与极化电荷的关系236

9．3有电介质时的高斯定理237

9．4电容 电容器240

9．4．1孤立导体的电容240

9．4．2电容器的电容241

9．4．3电容器的串并联244

9．5静电场的能量245

9．5．1平行板电容器的电场能量245

9．5．2静电场的能量密度 静电场的能量245

阅读材料 静电产生机理（二）247

习题9251

第10章 稳恒电流254

10．1电流密度矢量 稳恒电流的条件254

10．1．1电流254

10．1．2电流密度255

10．1．3电流的连续性方程 稳恒条件255

10．2电源 电动势256

10．2．1电源256

10．2．2电动势257

10．3欧姆定律 电阻 电阻率258

10．3．1一段均匀电路的欧姆定律 电阻258

10．3．2电阻率259

10．3．3纤维的质量比电阻260

10．3．4欧姆定律的微分形式260

10．4电阻率与温度的关系 超导现象262

10．4．1电阻率与温度的关系262

10．4．2超导现象263

10．5闭合电路中的能量转换264

10．5．1闭合电路的欧姆定律264

10．5．2闭合电路中放出的能量265

10．6一段非均匀电路的欧姆定律267

10．6．1一段非均匀电路的欧姆定律267

10．6．2计算电路中电压降的一项规定268

10．6．3闭合电路的欧姆定律的普遍形式268

10．7基尔霍夫定律及其应用269

10．7．1基尔霍夫第一定律269

10．7．2基尔霍夫第二定律270

10．7．3基尔霍夫定律的应用271

10．8复杂电路的若干简捷计算方法273

10．8．1等电位点法273

10．8．2电流分配法276

10．8．3极限法278

阅读材料 超导量子干涉仪的原理与应用280

习题10282

附录1 矢量284

附录2 国际单位制（SI）基本单位293

附录3 常用物理常量294

习题参考答案295