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第一篇 力学1

第1章 质点运动学2

引言2

1.1 质点 参考系 坐标系3

1.1.1 质点3

1.1.2 参考系和坐标系3

1.2 描述质点运动的物理量4

1.2.1 位置矢量和运动方程4

1.2.2 位移与路程5

1.2.3 速度6

1.2.4 加速度7

1.3 曲线运动12

1.3.1 抛体运动12

1.3.2 圆周运动14

1.3.3 一般平面曲线运动18

1.4 相对运动18

本章提要21

思考题121

基础训练习题122

综合能力和知识拓展与应用训练题25

阅读材料——北斗卫星导航系统和质点运动学26

第2章 牛顿运动定律28

引言28

2.1 牛顿运动定律29

2.1.1 牛顿第一定律29

2.1.2 牛顿第二定律30

2.1.3 牛顿第三定律31

2.1.4 牛顿运动定律的适用范围31

2.2 相互作用力31

2.2.1 基本的自然力31

2.2.2 力学中常见的几种力33

2.3 牛顿运动定律的应用35

2.4 惯性系和非惯性系39

2.4.1 惯性系与非惯性系39

2.4.2 非惯性系中的力学规律40

2.5 伽利略变换 力学的相对性原理43

2.5.1 伽利略变换43

2.5.2 力学的相对性原理44

2.5.3 经典力学的时空观45

本章提要46

思考题246

基础训练习题247

综合能力和知识拓展与应用训练题48

阅读材料——傅科摆51

第3章 功和能53

引言53

3.1 功和功率54

3.1.1 功54

3.1.2 功率57

3.2 动能 动能定理57

3.2.1 动能57

3.2.2 质点的动能定理57

3.2.3 质点系的动能定理58

3.3 保守力与非保守力 势能60

3.3.1 保守力与非保守力60

3.3.2 势能61

3.3.3 保守力和势能梯度63

3.3.4 势能曲线64

3.4 功能原理 机械能守恒定律64

3.4.1 功能原理64

3.4.2 机械能守恒定律65

3.4.3 能量守恒定律65

本章提要68

思考题368

基础训练习题369

综合能力和知识拓展与应用训练题71

阅读材料72

第4章 动量和角动量74

引言74

4.1 动量 动量定理75

4.1.1 动量75

4.1.2 质点的动量定理75

4.1.3 质点系的动量定理76

4.2 动量守恒定律78

4.3 质心 质心运动定理82

4.3.1 质心82

4.3.2 质心运动定理83

4.4 火箭飞行原理84

4.5 角动量 角动量定理86

4.5.1 角动量86

4.5.2 力矩87

4.5.3 质点的角动量定理88

4.5.4 质点系的角动量定理89

4.6 角动量守恒定律90

4.6.1 质点的角动量守恒定律90

4.6.2 质点系的角动量守恒定律92

4.7 碰撞94

4.7.1 正碰95

4.7.2 斜碰97

4.8 对称性原理与守恒定律99

4.8.1 对称性与守恒定律99

4.8.2 时空对称性与三大守恒定律101

本章提要103

思考题4103

基础训练习题4104

综合能力和知识拓展与应用训练题108

阅读材料——动量传递概述109

第5章 刚体力学基础110

引言110

5.1 刚体运动学111

5.1.1 刚体的平动和转动111

5.1.2 刚体定轴转动的角量描述112

5.2 刚体定轴转动定律114

5.2.1 力矩114

5.2.2 刚体定轴转动定律116

5.2.3 转动惯量119

5.3 刚体定轴转动中的功和能123

5.3.1 力矩的功123

5.3.2 刚体定轴转动的动能及动能定理124

5.3.3 刚体的重力势能125

5.4 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律127

5.4.1 刚体定轴转动的角动量127

5.4.2 刚体定轴转动的角动量定理128

5.4.3 刚体定轴转动的角动量守恒定律128

5.5 进动131

本章提要133

思考题5133

基础训练习题5134

综合能力和知识拓展与应用训练题138

阅读材料——岁差和章动139

第二篇 电磁学141

第6章 静电场142

引言142

6.1 库仑定律143

6.1.1 电荷143

6.1.2 库仑定律145

6.1.3 静电力的叠加原理146

6.2 电场 电场强度148

6.2.1 电场148

6.2.2 电场强度 电场强度的叠加原理149

6.2.3 电场强度的计算151

6.2.4 电荷在电场中所受的力155

6.3 高斯定理156

6.3.1 电场线156

6.3.2 电通量157

6.3.3 高斯定理158

6.3.4 高斯定理的应用161

6.4 静电场的环路定理 电势165

6.4.1 静电场的环路定理165

6.4.2 电势能167

6.4.3 电势 电势差167

6.4.4 电势的计算169

6.5 等势面 电场强度与电势的微分关系173

6.5.1 等势面173

6.5.2 电场强度与电势的微分关系174

6.6 静电场中的导体177

6.6.1 导体的静电平衡条件177

6.6.2 静电平衡时导体上的电荷分布179

6.6.3 静电屏蔽183

6.7 静电场中的电介质185

6.7.1 电介质的极化185

6.7.2 有介质时的高斯定理188

6.8 电容和电容器192

6.8.1 孤立导体的电容192

6.8.2 电容器的电容193

6.8.3 电容器电容的计算195

6.8.4 电容器的串联和并联199

6.9 静电场的能量200

本章提要203

思考题6204

基础训练习题6206

综合能力和知识拓展与应用训练题211

阅读材料——石油行业防静电措施213

第7章 稳恒磁场215

引言215

7.1 稳恒电流 电流密度216

7.1.1 稳恒电流216

7.1.2 电流密度216

7.2 磁场 磁感应强度217

7.2.1 磁的基本现象217

7.2.2 磁场和磁感应强度218

7.3 毕奥-萨伐尔定律219

7.3.1 毕奥-萨伐尔定律219

7.3.2 毕奥-萨伐尔定律的应用220

7.3.3 运动电荷的磁场223

7.4 磁感应线 磁通量 磁场的高斯定理224

7.4.1 磁感应线 磁通量224

7.4.2 磁场的高斯定理225

7.5 安培环路定理226

7.5.1 安培环路定理226

7.5.2 安培环路定理的应用227

7.6 洛伦兹力230

7.6.1 洛伦兹力230

7.6.2 带电粒子在磁场中的运动230

7.6.3 霍尔效应232

7.7 安培力234

7.7.1 安培力234

7.7.2 载流线圈在磁场中所受的磁力矩236

7.8 磁场中的磁介质237

7.8.1 磁介质237

7.8.2 磁介质的磁化238

7.8.3 磁介质中的安培环路定理241

7.8.4 铁磁质242

本章提要244

思考题7245

基础训练习题7246

综合能力和知识拓展与应用训练题248

阅读材料——核磁共振成像249

第8章 变化的电磁场251

引言251

8.1 电磁感应的基本规律253

8.1.1 电磁感应现象253

8.1.2 电动势255

8.1.3 法拉第电磁感应定律256

8.1.4 楞次定律261

8.2 动生电动势262

8.2.1 动生电动势的产生262

8.2.2 洛伦兹力的做功263

8.2.3 动生电动势的计算264

8.3 感生电动势266

8.3.1 感生电动势的产生266

8.3.2 感生电场与静电场267

8.3.3 感生电动势的计算268

8.3.4 电子感应加速器270

8.3.5 涡电流271

8.4 自感和互感272

8.4.1 自感272

8.4.2 互感275

8.5 磁场的能量277

8.6 位移电流280

8.7 麦克斯韦方程组283

8.8 电磁场的能量285

本章提要286

思考题8287

基础训练习题8288

综合能力和知识拓展与应用训练题293

阅读材料——电磁感应法勘探295

专题选讲：流体力学297

附录301

附录A 常用基本物理量301

附录B 国际单位制301

附录C 希腊字母303

附录D 物理量及其单位的名称和符号303

参考文献307