目 录
第1章 质点运动学 1
1.1 质点、参考系、坐标系 1
1.1.1 质点 1
1.1.2 参考系和坐标系 1
1.2 质点运动的描述 2
1.2.1 位置矢量 2
1.2.2 运动方程 2
1.2.3 位移和路程 3
1.2.4 速度 3
1.2.5 加速度 4
1.2.6 质点运动学的两类问题 6
1.2.7 自然坐标系中的速度和加速度 7
1.3 圆周运动 8
1.3.1 圆周运动的角量描述 8
1.3.2 线量和角量之间的关系 9
1.4 相对运动 10
1.5 总结 11
思考题 12
课程论文 13
习题 13
第2章 牛顿运动定律 14
2.1 牛顿运动定律 14
2.1.1 牛顿第一定律 14
2.1.2 牛顿第二定律 14
2.1.3 牛顿第三定律 15
2.2 力学中几种常见的力 15
2.2.1 万有引力 15
2.2.2 弹力 16
2.2.3 摩擦力 16
2.3 惯性系、力学相对性原理 17
2.3.1 惯性系和非惯性系 17
2.3.2 力学相对性原理 17
2.4 牛顿运动定律的应用 18
2.4.1 确定研究对象，隔离物体，画出受力图 18
2.4.2 选取坐标系，由牛顿运动定律列方程 19
2.5 总结 20
思考题 20
课程论文 21
习题 21
第3章 功与能 23
3.1 功、功率 23
3.1.1 功 23
3.1.2 功率 24
3.2 动能、动能定理 25
3.2.1 动能 25
3.2.2 动能定理 25
3.2.3 质点系的动能定理 26
3.3 保守力、势能 27
3.3.1 保守力与非保守力 27
3.3.2 势能 29
3.4 功能原理、机械能守恒定律 30
3.4.1 功能原理 30
3.4.2 机械能守恒定律 31
3.5 能量转换与守恒定律 32
3.6 总结 33
思考题 33
课程论文 34
习题 34
第4章 动量 36
4.1 动量、冲量、动量定理 36
4.1.1 动量 36
4.1.2 冲量 36
4.1.3 质点的动量定理 37
4.2 质点系的动量定理、动量守恒定律 38
4.2.1 质点系的动量定理 38
4.2.2 动量守恒定律 39
4.3 质心运动定理 39
4.3.1 质心的概念 39
4.3.2 质心运动定理的内容 41
4.4 总结 41
思考题 42
课程论文 42
习题 42
第5章 刚体的转动 44
5.1 刚体的定轴转动 44
5.1.1 平动和转动 44
5.1.2 刚体定轴转动的描述 45
5.2 刚体定轴转动的动力学基本方程 47
5.2.1 力矩 47
5.2.2 转动定律 48
5.2.3 转动惯量 49
5.2.4 转动定律的应用 51
5.3 力矩的功、转动的动能定理 52
5.3.1 力矩的功 52
5.3.2 刚体定轴转动的动能定理 53
5.4 角动量、角动量守恒定律 53
5.4.1 角动量 53
5.4.2 角动量定理 54
5.4.3 角动量守恒定律 55
5.5 总结 55
思考题 56
课程论文 57
习题 57
第6章 机械振动 59
6.1 简谐振动 59
6.1.1 简谐振动的动力学方程和运动学方程 59
6.1.2 描述简谐振动的三个物理量——周期、振幅、初相 62
6.1.3 简谐振动的旋转矢量表示法 63
6.1.4 简谐振动的能量 65
6.2 简谐振动的合成 65
6.2.1 同方向同频率的简谐振动的合成 66
6.2.2 同方向不同频率的简谐振动的合成 67
6.2.3 振动方向相互垂直的简谐振动的合成 68
6.3 阻尼振动、受迫振动、共振 70
6.3.1 阻尼振动 70
6.3.2 受迫振动 71
6.3.3 共振 71
6.4 总结 72
思考题 72
课程论文 72
习题 73
第7章 机械波 74
7.1 波的基本概念 74
7.1.1 机械波的产生 74
7.1.2 波的特征量 76
7.2 平面简谐波的波动方程 77
7.2.1 平面简谐波的波动方程的推导 77
7.2.2 波动方程的物理意义 78
7.2.3 相位差与波程差的关系 79
7.3 波的传播是能量的传播 80
7.3.1 波的能量 80
7.3.2 能流和能流密度 81
7.4 惠更斯原理、波的衍射 82
7.4.1 惠更斯原理 82
7.4.2 波的衍射 82
7.5 波的叠加原理、波的干涉 83
7.5.1 波的叠加原理 83
7.5.2 波的干涉 83
7.6 驻波 85
7.6.1 驻波的形成与特点 85
7.6.2 驻波方程 86
7.6.3 半波损失 87
7.7 多普勒效应 88
7.7.1 声源相对介质静止，
观察者相对介质运动 88
7.7.2 观察者相对介质静止，声源相对介质运动 89
7.7.3 声源与观察者相对于介质都运动 89
7.8 总结 89
思考题 90
课程论文 90
习题 90
第8章 气体动理论 92
8.1 分子运动的基本概念 92
8.1.1 宏观物体由大量不连续的微观粒子（分子或原子）组成 92
8.1.2 分子在永不停息地做无规则的运动（热运动） 92
8.1.3 分子间存在相互作用力 92
8.2 平衡态、理想气体的状态方程 93
8.2.1 平衡态 93
8.2.2 状态参量 93
8.2.3 理想气体的状态方程 94
8.3 理想气体的压强和温度的统计意义 94
8.3.1 理想气体的微观模型 94
8.3.2 理想气体的压强公式 94
8.3.3 理想气体的温度 96
8.3.4 理想气体分子的方均根速率 96
8.4 能量按自由度均分定理、理想气体的内能 97
8.4.1 自由度 97
8.4.2 能量按自由度均分定理 97
8.4.3 理想气体的内能 98
8.5 麦克斯韦速率分布律及其应用 99
8.5.1 麦克斯韦速率分布律 99
8.5.2 三种统计速率 100
8.6 气体分子的碰撞频率及平均自由程 102
8.6.1 气体分子的碰撞频率 102
8.6.2 气体分子的平均自由程 102
*8.7 气体内的迁移现象 103
8.7.1 黏滞现象 103
8.7.2 热传导现象 104
8.7.3 扩散现象 105
8.8 总结 106
思考题 106
课程论文 107
习题 107
第9章 热力学基础 108
9.1 热力学第一定律 108
9.1.1 准静态过程 108
9.1.2 热量 108
9.1.3 功 109
9.1.4 内能 109
9.1.5 功与热的等效性 109
9.1.6 热力学第一定律 110
9.2 两种摩尔热容 111
9.2.1 气体的定体摩尔热容 111
9.2.2 气体的定压摩尔热容 111
9.3 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用 112
9.3.1 定体过程 112
9.3.2 定压过程 112
9.3.3 等温过程 113
9.4 理想气体的绝热过程 113
9.5 循环、卡诺循环 116
9.5.1 循环 116
9.5.2 热机效率与制冷系数 116
9.5.3 卡诺循环和效率 117
9.6 热力学第二定律 120
9.7 可逆过程与不可逆过程 120
9.7.1 可逆过程与不可逆过程的定义 120
9.7.2 不可逆过程的相互关联性 120
9.8 卡诺定理 121
9.9 熵和熵增加原理 121
9.9.1 熵 121
9.9.2 熵增加原理 123
9.10 热力学第二定律的统计
意义 125
9.11 总结 126
思考题 127
课程论文 127
习题 127
第10章 真空中的静电场 129
10.1 库仑定律 129
10.1.1 电荷及其基本属性 129
10.1.2 库仑定律 130
10.2 电场、电场强度 130
10.2.1 电场 130
10.2.2 电场强度 131
10.2.3 电场强度的计算 132
10.3 静电场的高斯定理 135
10.3.1 电场线 135
10.3.2 电通量 136
10.3.3 高斯定理 137
10.3.4 高斯定理的应用 139
10.4 静电场的环路定理 140
10.4.1 电场力做功的特征 141
10.4.2 静电场的环路定理 141
10.5 电势 142
10.5.1 电势、电势差 142
10.5.2 电势的计算 143
10.6 电场强度与电势的微分关系 146
10.6.1 等势面 146
10.6.2 电场强度与电势的微分关系的推导 146
10.7 总结 149
思考题 149
课程论文 149
习题 150
第11章 静电场中的导体和电介质 151
11.1 静电场中的导体 151
11.1.1 导体的静电平衡条件 151
11.1.2 静电平衡时导体上电荷的分布 152
11.1.3 空腔导体与静电屏蔽 153
11.1.4 有导体存在时电场的分析与计算 154
11.2 静电场中的电介质 155
11.2.1 电介质的极化 156
11.2.2 电位移矢量、有电介质时的高斯定理 157
11.3 电容、电容器 159
11.3.1 孤立导体的电容 159
11.3.2 电容器及其电容 160
11.3.3 充满电介质的电容器 161
11.4 电场的能量 162
11.4.1 电容器的能量 162
11.4.2 电场的能量密度 163
11.5 总结 164
思考题 164
课程论文 164
习题 165
第12章 恒定磁场 166
12.1 恒定电流的基本概念 166
12.1.1 电流和电流密度 166
*12.1.2 欧姆定律的微分形式 167
12.2 磁场、磁感应强度 168
12.2.1 基本磁现象 168
12.2.2 磁感应强度 168
12.3 毕奥?萨伐尔定律及其应用 169
12.3.1 毕奥?萨伐尔定律 170
12.3.2 毕奥?萨伐尔定律应用举例 170
12.3.3 运动电荷的磁场 172
12.4 磁场的高斯定理 173
12.4.1 磁通量 173
12.4.2 磁场高斯定理的内容 174
12.5 磁场的安培环路定理 175
12.5.1 安培环路定理 175
12.5.2 安培环路定理的应用 176
12.6 磁场对运动电荷的作用 178
12.6.1 洛伦兹力 178
12.6.2 带电粒子在均匀磁场中的运动 179
12.6.3 霍尔效应 180
12.7 磁场对载流导线的作用 181
12.7.1 安培力 181
12.7.2 磁场对平面载流线圈的作用 184
12.8 物质的磁性 186
12.8.1 磁介质及其磁化机制 186
12.8.2 磁化强度与磁化电流 187
12.8.3 有磁介质时的安培环路定理 188
12.9 铁磁质 190
12.9.1 磁畴 190
12.9.2 铁磁质的磁化规律 191
12.9.3 铁磁质的分类 192
12.10 总结 192
思考题 193
课程论文 193
习题 193
第13章 电磁感应和电磁波 195
13.1 电源、电动势 195
13.2 电磁感应定律 196
13.2.1 电磁感应现象 196
13.2.2 法拉第电磁感应定律 196
13.3 动生电动势 199
13.4 感生电动势 200
13.4.1 感生电场 200
13.4.2 涡电流 202
13.5 自感和互感 203
13.5.1 自感 203
13.5.2 互感 205
13.6 磁场的能量 207
13.7 位移电流、麦克斯韦方程组 209
13.7.1 位移电流、全电流安培环路定理 209
13.7.2 麦克斯韦方程组 211
*13.8 电磁振荡和电磁波 213
13.8.1 电磁波的辐射 213
13.8.2 电磁波的性质 214
13.8.3 电磁波的能量 214
13.8.4 电磁波谱 215
13.9 总结 216
思考题 217
课程论文 217
习题 217
第14章 光学 219
14.1 相干光 219
14.2 杨氏双缝干涉、劳埃德镜 221
14.2.1 杨氏双缝干涉 221
*14.2.2 杨氏双缝干涉的光强分布? 223
14.2.3 光程和光程差 224
*14.2.4 缝宽对干涉条纹的影响、空间相干性 225
14.2.5 劳埃德镜 226
14.3 薄膜干涉 227
14.3.1 薄膜干涉的光程差 227
14.3.2 薄膜干涉的应用 230
14.4 劈尖干涉、牛顿环、迈克耳孙干涉仪 230
14.4.1 劈尖干涉 231
14.4.2 牛顿环 233
*14.4.3 迈克耳孙干涉仪 235
*14.4.4 时间相干性 237
14.5 光的衍射 237
14.5.1 光的衍射现象 237
14.5.2 惠更斯?菲涅耳原理? 238
14.5.3 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 ? 239
14.6 夫琅禾费单缝衍射 239
14.7 夫琅禾费圆孔衍射、光学仪器的分辨本领 243
14.8 衍射光栅 245
14.8.1 光栅 245
14.8.2 光栅衍射条纹的形成 245
14.8.3 衍射光谱 248
14.9 光、光的偏振性、马吕斯定律 249
14.9.1 自然光、偏振光 249
14.9.2 偏振片、起偏与检偏 250
14.9.3 马吕斯定律 251
14.10 反射光和折射光的偏振? 252
14.11 双折射 254
14.11.1 双折射的寻常光和非常光? 254
14.11.2 双折射原理 255
14.12 总结 256
思考题 256
课程论文 257
习题 257
第15章 狭义相对论 258
15.1 经典力学时空观 258
15.2 狭义相对论基本原理、洛伦兹变换 259
15.2.1 狭义相对论基本原理 259
15.2.2 洛伦兹变换 260
15.3 狭义相对论时空观 262
15.3.1 同时的相对性 263
15.3.2 长度的收缩 263
15.3.3 时间的延缓 264
15.4 相对论速度变换式 266
15.5 狭义相对论动力学 267
15.5.1 相对论质量 267
15.5.2 相对论动力学的基本方程 268
15.5.3 质量与能量的关系 268
15.6 总结 270
思考题 271
课程论文 271
习题 271
第16章 量子物理基础 273
16.1 热辐射、普朗克的量子假设 273
16.1.1 热辐射 273
16.1.2 黑体辐射实验定律 274
16.1.3 普朗克能量子假设 275
16.2 光电效应、爱因斯坦光子
理论 276
16.2.1 光电效应的实验规律及其与经典理论的矛盾 276
16.2.2 爱因斯坦的光子理论 277
16.2.3 光的波粒二象性 278
16.3 康普顿效应 279
16.3.1 康普顿效应的实验规律 279
16.3.2 康普顿效应的量子解释 280
16.4 玻尔的氢原子理论 282
16.4.1 氢原子光谱的实验规律 283
16.4.2 玻尔氢原子理论的内容 283
16.5 实物粒子的波粒二象性 286
16.5.1 德布罗意假设 286
16.5.2 物质波的实验验证 287
16.6 不确定关系 289
16.7 波函数、薛定谔方程 291
16.7.1 波函数 291
16.7.2 波函数的统计诠释 292
16.7.3 薛定谔方程 293
16.8 一维定态问题 294
16.8.1 一维无限深势阱 295
16.8.2 一维方势垒、隧道效应 296
16.9 总结 298
思考题 299
课程论文 299
习题 299
参考文献 301
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