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第一章 质点力学1

1.1 直角坐标中的运动2

1.1.1 点的直线运动2

1.1.2 高维空间中的运动6

1.1.3 抛体运动11

1.1.4 两点之间的关联运动12

课堂练习13

1.2 质点的圆周运动14

1.2.1 圆周运动的简单描述14

1.2.2 圆周运动的加速度15

1.2.3 任意曲线运动17

1.2.4 加速度公式详细推导18

课堂练习19

1.3 牛顿运动定律19

1.3.1 牛顿定律内容表述20

1.3.2 作用力21

1.3.3 牛顿定律的应用23

课堂练习26

1.4 经典时空观与相对运动27

1.4.1 经典时空观27

1.4.2 伽利略变换与力学相对性原理27

1.4.3 相对运动28

1.4.4 非惯性参照系30

课堂练习32

1.5 动量与冲量32

1.5.1 力的冲量32

1.5.2 动量定理33

1.5.3 动量守恒35

课堂练习37

1.6 功与势能37

1.6.1 功的定义37

1.6.2 常见势能39

1.6.3 保守力与势能41

课堂练习42

1.7 动能与机械能43

1.7.1 动能定理43

1.7.2 机械能守恒定律45

课堂练习47

总习题一48

第二章 连续介质力学52

2.1 刚体运动学52

2.1.1 刚体的运动52

2.1.2 刚体的转动惯量54

课堂练习57

2.2 刚体转动定律58

2.2.1 力对转轴的矩58

2.2.2 转动定律60

课堂练习62

2.3 角动量62

2.3.1 质点的角动量62

2.3.2 刚体的角动量64

课堂练习66

2.4 刚体的动能定理66

2.4.1 力矩的功66

2.4.2 刚体的动能定理67

2.4.3 刚体力学公式汇总67

课堂练习69

2.5 弹性体70

2.5.1 应力70

2.5.2 应变71

2.5.3 胡克定律73

课堂练习73

2.6 流体力学74

2.6.1 理想流体的运动74

2.6.2 伯努利方程76

2.6.3 伯努利方程的应用77

2.6.4 黏滞流体79

课堂练习81

总习题二81

第三章 静电场84

3.1 电荷与电场84

3.1.1 电荷84

3.1.2 电场85

3.1.3 电场强度的计算85

3.1.4 电场力90

课堂练习91

3.2 静电场的高斯定理92

3.2.1 电电通量92

3.2.2 高斯定理93

3.2.3 高斯定理求解电场95

课堂练习99

3.3 静电场的环路定理99

3.3.1 环路定理99

3.3.2 电势101

3.3.3 电势的计算102

3.3.4 电势梯度104

课堂练习106

3.4 静电场中的导体107

3.4.1 导体的静电平衡107

3.4.2 空腔导体与静电屏蔽109

课堂练习110

3.5 电容器与电场能111

3.5.1 电容器111

3.5.2 静电场的能量113

课堂练习114

3.6 静电场中的介质115

3.6.1 电介质的极化115

3.6.2 介质中的静电场117

课堂练习117

总习题三118

第四章 稳恒磁场121

4.1 毕奥－萨伐尔定律121

4.1.1 磁感应强度121

4.1.2 恒定电流122

4.1.3 毕奥123

课堂练习126

4.2 磁场的高斯定理与环路定理127

4.2.1 磁场的高斯定理127

4.2.2 安培环路定理129

4.2.3 环路定理的应用129

课堂练习132

4.3 洛仑兹力133

4.3.1 洛仑兹力133

4.3.2 洛仑兹力的应用134

4.3.3 霍尔效应135

课堂练习137

4.4 安培力137

4.4.1 安培定律137

4.4.2 磁场中的载流线圈139

课堂练习140

4.5 磁介质141

4.5.1 磁介质概述141

4.5.2 磁化的描述142

4.5.3 介质中的安培环路定理142

4.5.4 铁磁质的磁化143

课堂练习145

总习题四146

第五章 时变电磁场148

5.1 电磁感应148

5.1.1 电动势148

5.1.2 电磁感应定律149

课堂练习153

5.2 感应电动势154

5.2.1 动生电动势154

5.2.2 感生电动势157

5.2.3 涡电流159

课堂练习159

5.3 互感与自感160

5.3.1 互感160

5.3.2 自感162

5.3.3 磁场的能量163

课堂练习164

5.4 电磁场理论165

5.4.1 位移电流165

5.4.2 麦克斯韦方程组166

5.4.3 电磁场与电磁波167

课堂练习169

总习题五169

第六章 振动和波动171

6.1 简谐振动171

6.1.1 振动的基本概念171

6.1.2 简谐振动的描述172

6.1.3 简谐振动的力学规律173

6.1.4 振动的能量178

6.1.5 简谐振动的矢量图表示179

课堂练习182

6.2 阻尼振动与受迫振动182

6.2.1 阻尼振动182

6.2.2 受迫振动184

课堂练习186

6.3 振动的合成186

6.3.1 同方向同频率的振动合成186

6.3.2 同方向不同频率的振动合成187

6.3.3 相互垂直方向振动的合成188

6.3.4 多振动的合成190

6.3.5 振动的分解192

课堂练习192

6.4 波的运动学192

6.4.1 波的传播193

6.4.2 波函数194

6.4.3 波阵面与相速度198

课堂练习200

6.5 惠更斯－菲涅尔原理200

6.5.1 惠更斯原理200

6.5.2 叠加原理与驻波202

课堂练习205

6.6 干涉205

6.6.1 相干条件205

6.6.2 波程208

课堂练习208

6.7 波的动力学208

6.7.1 波动方程208

6.7.2 波的能量211

6.7.3 声波213

课堂练习214

6.8 多普勒效应214

6.8.1 共线运动的多普勒效应215

6.8.2 激波217

课堂练习218

总习题六218

第七章 波动光学221

7.1 双缝干涉221

7.1.1 非相干自然光源221

7.1.2 杨氏双缝干涉222

7.1.3 改进的双缝实验225

课堂练习227

7.2 薄膜干涉227

7.2.1 透镜的光程227

7.2.2 半波损失228

7.2.3 均匀膜等厚干涉229

7.2.4 劈形薄膜等厚干涉231

7.2.5 空间相干性与时间相干性234

课堂练习234

7.3 衍射235

7.3.1 单缝衍射235

7.3.2 单缝衍射的光强238

7.3.3 圆孔衍射239

课堂练习241

7.4 光栅241

7.4.1 光栅方程242

7.4.2 光栅衍射的光强243

7.4.3 光栅光谱245

课堂练习246

7.5 偏振246

7.5.1 偏振态246

7.5.2 起偏与检偏249

7.5.3 反射光与折射光的偏振250

7.5.4 双折射251

7.5.5 旋光253

课堂练习253

总习题七254

第八章 热学256

8.1 热力学系统256

8.1.1 宏观与微观256

8.1.2 理想气体257

8.1.3 理想气体的统计平均259

课堂练习259

8.2 理想气体的压强与内能260

8.2.1 压强公式260

8.2.2 气体分子的自由度262

8.2.3 能量均分定理263

8.2.4 理想气体的内能264

课堂练习264

8.3 气体分子的统计分布律265

8.3.1 速率分布函数265

8.3.2 麦克斯韦速率分布律266

8.3.3 玻尔兹曼能量分布律268

课堂练习269

8.4 碰撞与扩散270

8.4.1 碰撞频率270

8.4.2 平均自由程271

8.4.3 输运现象271

课堂练习273

8.5 热力学第一定律274

8.5.1 基本概念274

8.5.2 热力学第一定律的表述275

8.5.3 热力学第一定律的应用276

课堂练习284

8.6 循环过程284

8.6.1 热机效率285

8.6.2 卡诺循环287

课堂练习288

8.7 热力学第二定律289

8.7.1 热力学第二定律289

8.7.2 热力学过程的不可逆性290

8.7.3 熵290

课堂练习292

总习题八292

第九章 近代物理295

9.1 狭义相对论295

9.1.1 力学相对性原理295

9.1.2 光速不变297

9.1.3 洛仑兹变换298

9.1.4 狭义相对论的时空观300

课堂练习303

9.2 相对论动力学303

9.2.1 速度变换303

9.2.2 相对论动量与能量305

课堂练习307

9.3 量子论307

9.3.1 经典物理的困难308

9.3.2 物质波311

9.3.3 不确定关系313

课堂练习314

9.4 薛定谔方程315

9.4.1 薛定谔方程的建立315

9.4.2 一维势阱318

9.4.3 谐振子320

课堂练习321

9.5 势垒贯穿321

9.6 氢原子323

9.6.1 氢原子的薛定谔方程323

9.6.2 电子自旋326

课堂练习327

总习题九327

附录328

Ap1常用数据328

Ap1.1 基本物理常量328

Ap1.2 基本天文常量329

Ap1.3 国际单位倍数因子330

Ap1.4 希腊字母330

Ap2常用数学公式331

Ap2.1 常用微积分331

Ap2.2 泰勒级数332

Ap2.3 三角函数333

Ap2.4 复变函数335

Ap3场论初步335

Ap3.1 标量场的梯度335

Ap3.2 矢量场的散度336

Ap3.3 矢量场的旋度337

Ap3.4 电磁场常用恒等式338

Ap3.5 电磁场338

参考文献340