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第1章 质点运动学1

1.1 质点运动的描述1

1.1.1 质点、参考系1

1.1.2 位置矢量 运动方程 位移2

1.1.3 速度4

1.1.4 加速度7

1.2 加速度为恒矢量时的质点运动9

1.2.1 加速度为恒矢量时质点的运动方程10

1.2.2 斜抛运动11

1.3 圆周运动12

1.3.1 圆周运动的速度12

1.3.2 圆周运动的切向加速度和法向加速度12

1.3.3 圆周运动的极坐标系描述15

1.3.4 线量与角量的关系15

1.4 相对运动16

1.4.1 时间与空间16

1.4.2 相对运动17

身边的小实验：研究抛体运动规律18

习题19

第2章 牛顿运动定律21

2.1 牛顿定律21

2.1.1 牛顿第一定律21

2.1.2 牛顿第二定律22

2.1.3 牛顿第三定律23

2.2 物理量的单位和量纲23

2.3 几种常见的力24

2.3.1 万有引力24

2.3.2 弹性力25

2.3.3 摩擦力25

2.4 牛顿定律的应用26

2.5 牛顿定律的适用范围29

2.5.1 惯性系29

2.5.2 牛顿定律的适用范围30

历史链接：经典力学的建立30

习题32

第3章 冲量和动量34

3.1 质点和质点系的动量定理34

3.1.1 冲量 质点的动量定理34

3.1.2 质点系动量定理36

3.2 动量守恒定律39

实验链接：气垫导轨实验40

习题41

第4章 功和能43

4.1 功43

4.1.1 功的定义43

4.1.2 几种常见力的功46

4.1.3 功率48

4.2 动能定理49

4.2.1 质点动能定理49

4.2.2 质点系动能定理51

4.3 势能 功能原理 机械能守恒定律52

4.3.1 势能52

4.3.2 功能原理52

4.3.3 机械能守恒定律54

4.4 碰撞55

知识扩展：火力发电56

习题60

第5章 刚体的定轴转动62

5.1 刚体的定轴转动62

5.1.1 刚体运动的基本形式62

5.1.2 刚体转动的角速度和角加速度64

5.1.3 刚体转动中的角量与线量65

5.1.4 匀变速转动66

5.2 刚体定轴转动定律67

5.2.1 力矩67

5.2.2 刚体定轴转动的转动定律69

5.3 转动惯量的计算70

5.3.1 转动惯量70

5.3.2 平行轴定理72

5.4 刚体定轴转动定律的应用74

5.5 转动中的功和能77

5.5.1 力矩的功77

5.5.2 力矩的功率77

5.5.3 转动动能77

5.5.4 刚体绕定轴转动的动能定理78

5.6 对定轴的角动量守恒定律79

5.6.1 质点的角动量定理和角动量守恒定律79

5.6.2 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律82

实验链接：用三线摆法测定物体的转动惯量86

习题86

第6章 狭义相对论基础88

6.1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观88

6.1.1 经典力学的相对性原理88

6.1.2 经典力学的绝对时空观90

6.2 狭义相对论的基本假设 洛伦兹变换式90

6.2.1 狭义相对论的基本原理90

6.2.2 洛伦兹变换91

6.3 狭义相对论的时空观91

6.3.1 同时的相对性91

6.3.2 长度收缩（洛伦兹收缩）93

6.3.3 时间膨胀（时间延缓）94

6.4 狭义相对论的动量与能量97

6.4.1 相对论的动量与质量97

6.4.2 狭义相对论的力学基本方程97

6.4.3 相对论动能98

6.4.4 质量和能量关系99

6.4.5 能量与动量的关系100

知识扩展：迈克尔逊—莫雷零结果实验102

习题105

第7章 振动107

7.1 简谐振动107

7.2 简谐振动的特征量109

7.3 简谐振动的旋转矢量法 相位差111

7.3.1 简谐振动和圆周运动的类比111

7.3.2 简谐振动的旋转矢量法111

7.3.3 相位差112

7.4 常见的简谐振动例子116

7.4.1 单摆116

7.4.2 复摆116

7.5 简谐振动的能量特征117

7.6 简谐运动的合成118

7.6.1 同方向、同频率简谐运动的合成119

7.6.2 同方向、不同频率简谐运动的合成 拍121

7.6.3 两个相互垂直的同频率简谐运动的合成123

7.6.4 相互垂直的不同频率简谐运动的合成 利萨如图形125

7.7 阻尼振动 受迫振动 共振125

7.7.1 阻尼振动125

7.7.2 受迫振动127

7.7.3 共振128

实验链接：相互垂直的不同频率简谐运动的合成实验129

习题129

第8章 机械波131

8.1 机械波的基本概念131

8.1.1 机械波131

8.1.2 纵波和横波132

8.1.3 描写波动过程中的物理量133

8.1.4 波动过程的几何描述133

8.2 平面简谐波的波函数134

8.2.1 平面简谐波的波函数134

8.2.2 波函数的物理意义135

8.3 波的能量139

8.3.1 波动过程中能量的传播139

8.3.2 能流和能流密度140

8.4 惠更斯原理 波的衍射、反射和折射141

8.4.1 惠更斯原理141

8.4.2 波的衍射142

8.4.3 波的反射和折射142

8.5 波的干涉144

8.5.1 波的叠加144

8.5.2 波的干涉144

8.6 驻波146

8.6.1 驻波的产生146

8.6.2 驻波方程146

8.6.3 相位的跃变148

8.6.4 驻波的能量148

8.6.5 振动的简正模式149

8.7 声波 超声波 次声波149

8.7.1 声波149

8.7.2 超声波150

8.7.3 次声波151

8.8 多普勒效应151

8.8.1 波源不动，观察者相对介质以速度v0运动152

8.8.2 观察者不动，波源相对介质以速度vs运动152

8.8.3 波源与观察者同时相对介质运动153

知识扩展：多普勒效应测速154

习题157

第9章 光的干涉159

9.1 相干光159

9.1.1 光源159

9.1.2 获得相干光的途径160

9.2 光的干涉现象161

9.2.1 杨氏双缝干涉实验161

9.2.2 杨氏双缝干涉的光强分布163

9.2.3 其他分波面干涉实验164

9.3 光程与薄膜干涉165

9.3.1 光程与光程差165

9.3.2 薄膜干涉166

9.3.2 薄膜干涉的应用：增透膜与增反膜167

9.4 等厚干涉169

9.4.1 劈尖干涉170

9.4.2 牛顿环171

9.4.3 等厚干涉的应用172

9.5 等倾干涉174

9.6 迈克尔逊干涉仪175

历史连接：托马斯·杨和杨氏双缝干涉实验175

习题177

第10章 光的衍射179

10.1 衍射现象、惠更斯—菲涅耳原理179

10.1.1 光的衍射现象179

10.1.2 惠更斯—菲涅耳原理180

10.2 单缝的夫琅禾费衍射180

10.2.1 夫琅禾费衍射实验180

10.2.2 夫琅禾费衍射的条纹分布182

10.3 圆孔衍射与光学仪器的分辨本领184

10.3.1 圆孔衍射184

10.3.2 光学仪器的分辨本领185

10.4 光栅衍射186

10.4.1 光栅186

10.4.2 光栅衍射187

10.4.3 光栅衍射的光谱188

10.5 X射线的衍射189

10.5.1 X射线的产生189

10.5.2 X射线的衍射190

知识扩展：伦琴与X射线的发现191

习题192

第11章 光的偏振194

11.1 光的偏振性194

11.1.1 自然光与偏振光194

11.1.2 起偏与检偏195

11.1.3 马吕斯定律195

11.2 反射光和折射光的偏振196

11.3 双折射与偏振棱镜198

11.3.1 双折射晶体198

11.3.2 尼科耳棱镜199

知识扩展：光的偏振的应用200

习题201

参考文献203