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第0章 绪论——物理学在素质教育中的地位与作用1

0.1 素质内涵与素质平台1

0.2 科学素质平台的组成及物理学的作用2

0.3 素质与能力的关系3

0.4 物理学与技术的关系3

第一篇 力学6

引言6

第1章 质点运动学7

1.1 参考系和坐标系7

1.1.1 时间和空间7

1.1.2 参考系 坐标系 质点9

1.1.3 位置矢量 运动方程位移10

1.2 速度和加速度13

1.2.1 速度13

1.2.2 加速度16

1.3 直线运动21

1.3.1 匀速直线运动21

1.3.2 匀变速直线运动21

1.4 圆周运动24

1.4.1 匀速圆周运动 向心加速度24

1.4.2 变速圆周运动24

1.4.3 圆周运动的角量描述26

1.5 质点的曲线运动 抛体运动29

1.5.1 曲线运动29

1.5.2 抛体运动30

1.5.3 质点运动学的两类基本问题32

1.6 相对运动33

思考题36

习题36

第2章 牛顿运动定律40

2.1 牛顿运动定律41

2.1.1 牛顿第一定律41

2.1.2 牛顿第二定律44

2.1.3 牛顿第三定律46

2.1.4 力学的相对性原理48

2.2 单位制和量纲49

2.2.1 单位制 基本单位和导出单位49

2.2.2 国际单位制——SI50

2.2.3 量纲50

2.3 几种常见力51

2.3.1 物理学中基本的相互作用51

2.3.2 几种常见力52

2.4 牛顿运动定律应用举例58

思考题63

习题64

第3章 动量守恒定律和能量守恒定律68

3.1 动量与冲量 质点的动量定理68

3.1.1 质点的动量68

3.1.2 力的冲量69

3.1.3 质点的动量定理72

3.2 质点系的动量定理 动量守恒定律76

3.2.1 质点系的动量定理76

3.2.2 动量守恒定律79

3.3 功 动能 动能定理82

3.3.1 功83

3.3.2 动能 质点的动能定理86

3.4 保守力和非保守力 势能90

3.4.1 几种常见力的功90

3.4.2 保守力和非保守力91

3.4.3 势能92

3.5 功能原理 机械能守恒定律93

3.5.1 质点系的动能定理93

3.5.2 质点系的功能原理94

3.5.3 机械能守恒定律95

3.5.4 能量转化和守恒定律97

3.6 碰撞98

思考题100

习题102

第4章 刚体的转动105

4.1 刚体运动学105

4.1.1 刚体和刚体的定轴转动105

4.1.2 角位移、角速度和角加速度107

4.2 力矩 转动惯量108

4.2.1 力矩108

4.2.2 转动惯量111

4.2.3 平行轴定理113

4.3 刚体定轴转动的转动定律114

4.3.1 转动定律114

4.3.2 转动定律的应用116

4.4 角动量 冲量矩 角动量守恒定律119

4.4.1 质点的角动量定理和角动量守恒定律119

4.4.2 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律121

4.5 力矩的功 刚体定轴转动中的动能定理124

4.5.1 力矩的功124

4.5.2 力矩的功率125

4.5.3 刚体定轴转动中的动能定理125

4.5.4 刚体的重力势能128

思考题129

习题130

第二篇 振动与波134

引言134

第5章 机械振动135

5.1 简谐振动的动力学特征135

5.1.1 弹簧振子135

5.1.2 小角度摆动的单摆136

5.1.3 复摆137

5.2 简谐振动的运动学特征138

5.2.1 描述简谐振动的物理量138

5.2.2 简谐振动的运动学描述139

5.2.3 振幅A和初相？的确定140

5.2.4 简谐振动的旋转矢量表示法140

5.3 简谐振动的能量143

5.4 简谐振动的合成145

5.4.1 两个同方向同频率的简谐振动的合成145

5.4.2 同方向不同频率的简谐振动合成 拍147

5.4.3 两个相互垂直的同频率的简谐振动的合成149

5.4.4 两个相互垂直的不同频率的简谐振动合成 李萨如图151

5.5 阻尼振动 受迫振动 共振151

5.5.1 阻尼振动151

5.5.2 受迫振动153

5.5.3 共振154

5.6 非线性振动系统155

思考题156

习题156

第6章 机械波159

6.1 机械波的几个概念159

6.1.1 机械波的形成159

6.1.2 横波和纵波160

6.1.3 描述波动的物理量161

6.1.4 波线 波前 波面163

6.2 平面简谐波的波函数163

6.2.1 平面简谐波函数的导出164

6.2.2 波函数的物理意义165

6.3 波的能量 能流密度167

6.3.1 波的能量168

6.3.2 能流密度169

6.4 惠更斯原理 波的衍射169

6.4.1 惠更斯原理170

6.4.2 原理应用170

6.5 波的干涉172

6.5.1 波的叠加原理172

6.5.2 波的干涉173

6.6 驻波175

6.6.1 驻波的产生175

6.6.2 半波损失176

6.6.3 弦振动的简正模式177

6.6.4 驻波的能量177

6.7 多普勒效应178

6.7.1 波源S不动，观察者相对介质以速度vo运动178

6.7.2 观察者静止不动，波源相对介质以速度vs运动179

6.7.3 波源与观察者同时相对介质运动180

6.8 声波 超声波与次声波181

6.8.1 声波181

6.8.2 超声波183

6.8.3 次声波184

思考题185

习题186

第三篇 热学190

引言190

第7章 气体动理论191

7.1 理想气体物态方程191

7.1.1 平衡态191

7.1.2 状态参量和理想气体物态方程191

7.2 理想气体的压强与温度192

7.2.1 理想气体的压强193

7.2.2 压强公式的推导193

7.2.3 理想气体的温度194

7.3 能量均分定理 理想气体的内能195

7.3.1 自由度195

7.3.2 能量均分定理196

7.3.3 理想气体的内能197

7.4 麦克斯韦速率分布律198

7.4.1 麦克斯韦气体分子速率分布函数198

7.4.2 分子速率的三个统计值199

7.5 分子的平均碰撞频率和平均自由程200

思考题202

习题202

第8章 热力学基础205

8.1 热力学第一定律205

8.1.1 准静态过程205

8.1.2 功 热量 内能205

8.1.3 热力学第一定律206

8.2 热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用207

8.2.1 等体过程 摩尔定容热容207

8.2.2 等压过程 摩尔定压热容208

8.2.3 等温过程210

8.2.4 绝热过程210

8.2.5 绝热线与等温线211

8.2.6 四种热力学过程的比较212

8.3 循环过程 卡诺循环213

8.3.1 循环过程213

8.3.2 热机和制冷机213

8.3.3 卡诺循环214

8.4 热力学第二定律217

8.4.1 热力学第二定律的两种表述217

8.4.2 可逆过程和不可逆过程219

8.4.3 卡诺定理219

8.5 热力学第二定律的统计意义 熵 熵增加原理220

8.5.1 理想气体自由膨胀不可逆性的微观解释220

8.5.2 热力学第二定律的统计意义221

8.5.3 玻耳兹曼公式 熵增加原理222

8.5.4 熵变的计算223

8.5.5 克劳修斯熵的提出224

8.6 信息熵简介226

8.6.1 信息和熵的关系226

8.6.2 信息熵227

思考题228

习题229

第四篇 电磁学（电学部分）232

引言232

第9章 静电场的基本规律233

9.1 库仑定律233

9.1.1 电荷守恒定律233

9.1.2 库仑定律233

9.2 电场强度234

9.2.1 电场强度234

9.2.2 场强叠加原理235

9.3 电场强度通量和高斯定理239

9.3.1 电场线239

9.3.2 电场强度通量239

9.3.3 高斯定理240

9.4 静电场环路定理 电势能243

9.4.1 静电场力做功243

9.4.2 静电场环路定理244

9.4.3 电势能244

9.5 电势245

9.5.1 电势245

9.5.2 点电荷激发电场的电势246

9.5.3 电势叠加原理246

9.6 电场强度与电势梯度的关系249

思考题249

习题250

第10章 静电场中的导体与电介质253

10.1 静电场中的导体253

10.1.1 静电平衡条件253

10.1.2 静电平衡时导体上电荷的分布253

10.1.3 静电平衡时场强与电荷分布的关系254

10.1.4 静电效应的应用255

10.1.5 静电屏蔽255

10.2 静电场中的电介质257

10.2.1 电介质的极化257

10.2.2 电极化强度258

10.2.3 以电位移表示的高斯定理258

10.3 电容与电容器260

10.3.1 孤立导体球的电容260

10.3.2 电容器260

10.3.3 电容器的并联与串联263

10.4 静电场的能量263

思考题265

习题265

第11章 恒定电流269

11.1 电流和电阻269

11.1.1 电流 电流密度矢量269

11.1.2 电流的微观模型 电阻率271

11.2 电流的连续方程 恒定条件276

11.3 电源及其电动势277

11.3.1 非静电力277

11.3.2 电动势278

11.4 电功率与电路279

11.4.1 电功率279

11.4.2 电路280

思考题281

习题281