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绪论1

1 物理学的意义1

2 物质和相互作用2

一 物质的微观结构和夸克的发现2

二 宇宙学的标准模型5

三 基本的相互作用7

四 粒子物理的标准模型9

3 物理量的测量和单位制11

4 物理世界的层次和数量级13

第一部分 力学和相对论17

第一章 质点运动学17

1-1 质点运动的描述17

一 质点 参考系和坐标系17

二 质点运动的矢量描述18

三 直角坐标系 抛体运动20

四 平面极坐标系 横向速度和径向速度22

五 自然坐标系 切向加速度和法向加速度24

1-2 相对运动28

习题30

第二章 动量守恒和质点动力学33

2-1 惯性定律和惯性系33

2-2 质量 动量和动量守恒定律34

一 两质点间的相互作用34

二 惯性质量35

三 动量 动量守恒定律36

2-3 力 冲量和动量定理38

一 力的定义38

二 力的叠加原理 质点系动量守恒的条件39

三 牛顿运动定律41

四 冲量和动量定理41

一 牛顿运动定律的表述45

2-4 牛顿运动定律及其应用45

二 牛顿运动定律的应用46

三 自然界中常见的力48

2-5 伽利略相对性原理和非惯性系55

一 伽利略相对性原理55

二 伽利略变换56

三 非惯性系58

四 平动加速参考系中的惯性力59

五 惯性离心力60

六 科里奥利力60

习题66

第三章 机械能守恒71

3-1 机械能守恒定律71

3-2 功和功率73

一 功和能73

二 功率75

3-3 势能76

一 保守力保守系的机械能守恒76

二 势能曲线79

3-4 质心参考系87

一 动量中心系和质心87

二 质心运动定理88

三 克尼希定理 资用能89

3-5 两体碰撞92

习题97

第四章 角动量守恒103

4-1 角动量和角动量守恒定律103

4-2 力矩和角动量定理105

一 力矩和质点的角动量定理105

二 质点系的角动量定理105

三 质心系的角动量定理108

4-3 质点在有心力场中的运动112

一 对称性119

4-4 对称性与守恒定律119

二 对称性与守恒定律121

习题126

第五章 连续体力学130

5-1 刚体运动学131

一 刚体的平移和定轴转动131

二 刚体的平面平行运动132

5-2 刚体动力学134

一 定轴转动刚体的角动量和转动惯量134

二 刚体定轴转动的角动量定理和转动定理137

三 刚体定轴转动的动能定理137

四 刚体的进动和陀螺仪138

5-3 固体的弹性146

一 弹性体中的应力和应变146

二 弹性体的拉伸和压缩147

三 弹性体的剪切形变149

5-4 流体力学151

一 流体的连续性方程151

二 理想流体的定常流动154

三 粘性流体的流动157

习题162

第六章 振动和波167

6-1 简谐振动167

一 描述简谐振动的特征量167

二 简谐振动的合成169

三 振动的分解 傅里叶变换174

6-2 弹性系统的振动178

一 谐振子的自由振动178

二 谐振子的阻尼振动181

三 谐振子的受迫振动和共振183

6-3 耦合振子187

一 简正模187

二 简正模的叠加190

6-4 机械波的产生和传播191

一 波动图像191

二 波动方程194

三 波的能量196

四 声波197

6-5 驻波199

一 驻波的形成和特点199

二 两瑞固定的弦中的驻波 多自由度系统的简正模201

三 半波损失202

6-6 多普勒效应204

6-7 波包和非线性波208

一 波包和群速208

二 非线性效应对波动的影响210

三 孤波和孤子211

习题212

一 相对论的意义217

7-1 狭义相对论的基本假设217

第七章 相对论217

二 狭义相对论的基本假设219

三 迈克耳孙-莫雷实验220

7-2 相对论运动学222

一 相对论变换和时空观222

二 闵科夫斯基空间 洛伦兹变换下的不变量225

三 狭义相对论的时空观228

7-3 相对论动力学236

一 动量和质量236

二 力 功和动能239

三 能量 质能关系240

四 能量和动量的关系244

五 动量、能量和力的相对论变换245

7-4 广义相对论254

一 等效原理255

二 爱因斯坦的引力场方程260

三 广义相对论的检验262

习题266

第二部分 电磁学270

第八章 电相互作用和真空中的静电场270

8-1 电相互作用270

一 电荷 电荷守恒定律270

二 库仑定律 静电力的叠加原理273

三 电场和电场强度274

四 场强的叠加原理275

8-2 静电场的高斯定理281

一 电场线281

二 电场通量281

三 静电场的高斯定理283

四 静电场的高斯定理的微分形式285

一 静电场的环路定理289

8-3 静电场的环路定理和电势289

二 电势差与电势292

三 电势叠加原理294

四 等势面 电势的梯度295

习题301

第九章 静电场中的导体和电介质305

9-1 静电场中的导体305

一 导体的静电平衡条件305

二 导体壳和静电屏蔽308

三 电容和电容器310

9-2 静电场中的电介质313

一 电介质的极化313

二 极化强度和极化电荷315

三 各向同性线性电介质的极化规律317

四 电位移 有电介质时的高斯定理318

五 电介质的击穿和压电效应320

一 带电体系的静电能324

9-3 静电场的能量324

二 电场的能量和能量密度328

习题332

第十章 电磁相互作用336

10-1 磁相互作用336

一 磁性现象336

二 磁场和磁感应强度337

三 洛伦兹力338

四 带电粒子在磁场中的运动338

五 霍耳效应340

10-2 运动电荷的电磁场345

一 运动电荷的电场和磁场(非相对论的)345

二 电磁场的相对论变换347

三 运动电荷的电磁场(相对论的)349

四 两个运动电荷之间的相互作用352

一 恒定电流356

10-3 磁场和电流356

二 毕奥-萨伐尔定律364

三 安培定律365

习题375

第十一章 恒定磁场和磁介质382

11-1 磁场的高斯定理和安培环路定理382

一 磁场的高斯定理和矢势382

二 安培环路定理385

一 介质的磁化390

11-2 有磁介质时的高斯定理和安培环路定理390

二 有磁介质时的高斯定理395

三 有磁介质时的安培环路定理395

11-3 介质的磁化规律399

一 顺磁质和抗磁质399

二 铁磁质400

习题407

12-1 电磁感应定律409

一 电磁感应现象的发现409

第十二章 电磁感应409

二 法拉第电磁感应定律410

三 楞次定律412

12-2 动生电动势和感生电动势414

一 动生电动势414

二 感生电动势417

三 电磁感应定律的普遍形式417

四 电磁感应与相对性原理419

12-3 互感和自感424

一 互感424

二 自感426

12-4 磁场的能量430

一 自感磁能430

二 互感磁能431

三 磁场的能量432

一 LR电路的暂态过程435

12-5 暂态过程435

二 RC电路的暂态过程436

三 LCR电路的暂态过程438

12-6 超导电性和超导磁体439

一 零电阻现象439

二 迈斯纳效应和磁通量子化441

三 超导磁体的特点445

四 工作在持续电流状态的超导磁体446

习题449

第十三章 电路453

13-1 直流电路453

一 电路中任意两点之间的电势差453

二 基尔霍夫方程组455

13-2 交流电及其简单电路460

一 交流电概述460

二 交流电路中的基本元件462

三 简单交流电路的矢量图解法465

13-3 交流电路的复数解法470

一 交流电的复数表示法470

二 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式472

13-4 交流电的功率474

一 瞬时功率和平均功率474

二 功率因数475

13-5 共振电路477

— 串联共振电路477

二 共振电路的品质因数479

三 并联共振电路481

习题483

第十四章 电磁场和电磁波488

14-1 位移电流488

一 电磁场的基本规律488

二 位移电流489

三 安培环路定理的普遍形式491

一 麦克斯韦方程组493

14-2 麦克斯韦方程组和边界条件493

二 电磁场的边界条件495

14-3 电磁波498

一 自由空间中的电磁波和平面电磁波498

二 电磁波的辐射504

三 电磁波谱510

14-4 电磁场的能量和动量511

一 电磁场的能量密度和能流密度511

二 电磁场的动量513

三 电磁场是物质的一种形态515

习题516

附录519

附表1 基本物理常量1986年的推荐值519

附表2 保留单位和标准值520

附表3 太阳系的基本数据(Ⅰ)520

附表4 太阳系的基本数据(Ⅱ)521