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绪论1

0.1 物理学的地位与作用1

0.1.1 物理学与其他自然科学1

0.1.2 物理学与高新技术1

0.2 学习大学物理应该注意的几个基本问题4

0.2.1 理想模型4

0.2.2 参考系与坐标系4

0.2.3 物理量的单位与量纲5

0.2.4 求解物理问题的方法7

第一篇 力学10

第1章 质点运动学10

1.1 质点运动的描述11

1.1.1 位置矢量与运动方程11

1.1.2 位移与路程13

1.1.3 速度与速率14

1.1.4 加速度16

1.2 质点运动的非解析描述17

1.2.1 列表法17

1.2.2 曲线法18

1.2.3 变加速运动的数值计算法18

1.3 质点运动学的基本问题19

1.4 叠加原理与曲线运动23

1.4.1 运动叠加原理23

1.4.2 曲线运动的研究方法23

1.5 自然坐标系中的加速度25

1.5.1 自然坐标系25

1.5.2 匀速率圆周运动中的法向加速度26

1.5.3 变速率圆周运动中的法向加速度和切向加速度27

1.5.4 一般曲线运动的法向加速度和切向加速度28

1.5.5 自然坐标系中的运动学问题29

1.6 相对运动32

1.6.1 基本参考系与运动参考系32

1.6.2 经典力学的平动坐标系变换32

1.6.3 伽利略变换33

思考题136

习题138

第2章 质点动力学42

2.1 牛顿运动定律及其应用43

2.1.1 牛顿运动定律43

2.1.2 常见力和基本力43

2.1.3 牛顿第二定律的微分形式及其应用47

2.2 惯性系与非惯性系55

2.2.1 惯性参考系55

2.2.2 牛顿定律的适用范围56

2.2.3 力学相对性原理57

2.3 功能原理与机械能守恒定律57

2.3.1 功58

2.3.2 势能61

2.3.3 动能定理64

2.3.4 功能原理与机械能守恒定律65

2.4 动量定理与动量守恒定律69

2.4.1 冲量与动量69

2.4.2 质点的动量定理70

2.4.3 质点系的动量定理72

2.4.4 动量守恒定律73

2.5 火箭飞行原理75

2.5.1 火箭在自由空间飞行75

2.5.2 火箭在重力场中飞行76

2.6 碰撞77

2.6.1 碰撞的分类77

2.6.2 碰撞的特点77

2.6.3 处理碰撞问题的理论依据78

2.7 质点的角动量定理与角动量守恒定律78

2.7.1 质点的角动量78

2.7.2 质点的角动量定理79

2.7.3 质点的角动量守恒定律80

思考题281

习题281

物理原理与现代技术（A）84

第3章 刚体力学基础88

3.1 刚体运动概述89

3.1.1 刚体的概念89

3.1.2 刚体的运动形式89

3.1.3 刚体的自由度90

3.2 刚体的定轴转动运动学91

3.2.1 描述刚体转动的物理量91

3.2.2 角量与线量的关系93

3.2.3 定轴转动运动学的两类问题93

3.3 刚体定轴转动定律95

3.3.1 力矩95

3.3.2 刚体定轴转动定律96

3.3.3 转动惯量97

3.3.4 定轴转动定律的应用101

3.4 转动中的功能关系102

3.4.1 力矩的功102

3.4.2 定轴转动的动能定理103

3.4.3 刚体的重力势能104

3.4.4 含有刚体的力学系统的机械能守恒定律105

3.5 刚体的角动量定理与角动量守恒定律107

3.5.1 角动量定理107

3.5.2 角动量守恒定律108

3.5.3 角动量守恒定律在工程技术上的应用109

思考题3112

习题3113

第二篇 振动与波动120

第4章 机械振动120

4.1 简谐振动121

4.1.1 简谐振动的描述121

4.1.2 简谐振动的特征124

4.2 阻尼振动131

4.3 受迫振动与共振133

4.3.1 受迫振动133

4.3.2 共振134

4.4 简谐振动的合成135

4.4.1 同频率平行振动的合成136

4.4.2 不同频率平行振动的合成139

4.4.3 同频率垂直振动的合成141

4.4.4 不同频率垂直振动的合成144

思考题4144

习题4145

第5章 机械波149

5.1 波动的基本概念150

5.1.1 波的产生与传播150

5.1.2 横波与纵波150

5.1.3 矢量波与标量波151

5.2 波动的描述151

5.2.1 波动的几何描述151

5.2.2 平面谐波的波函数153

5.3 波动方程158

5.3.1 一维波动方程158

5.3.2 三维波动方程160

5.4 波的能量传输160

5.4.1 波的能量和能量密度160

5.4.2 波的能流和强度163

5.5 波的干涉165

5.5.1 波的叠加原理166

5.5.2 波的干涉166

5.6 驻波169

5.6.1 驻波的形成169

5.6.2 驻波的表达式171

5.6.3 驻波的特征171

5.6.4 半波损失173

5.7 多普勒效应174

思考题5177

习题5177

物理原理与现代技术（B）181

第三篇 光学186

第6章 几何光学186

6.1 几何光学的基本概念和基本定律187

6.1.1 光源、光线187

6.1.2 光速187

6.1.3 反射定律188

6.1.4 折射定律189

6.1.5 全反射189

6.1.6 光的色散190

6.1.7 费马原理190

6.2 光在平面上的反射与折射191

6.2.1 平面镜191

6.2.2 棱镜192

6.3 光在球面上的反射和折射193

6.3.1 球面反射镜上光的反射与成像193

6.3.2 单个球面界面上的折射195

6.3.3 多界面系统的逐次成像196

6.4 薄透镜197

6.4.1 焦点、焦距和焦平面197

6.4.2 物像方程198

6.4.3 作图法成像分析198

6.5 光学仪器199

6.5.1 眼睛200

6.5.2 放大镜201

6.5.3 显微镜201

6.5.4 望远镜202

6.5.5 照相机203

6.5.6 像差204

思考题6205

第7章 光的干涉206

7.1 光波的相干叠加207

7.1.1 光波的叠加207

7.1.2 光波的相干条件208

7.1.3 光程差与相位差209

7.1.4 相干光的获得211

7.1.5 光波叠加的类别212

7.2 杨氏双缝干涉213

7.2.1 杨氏双缝干涉的实验装置213

7.2.2 双缝干涉的明、暗纹条件214

7.2.3 双缝干涉条纹的分布214

7.2.4 双光束干涉条纹的光强分布217

7.2.5 干涉条纹与全息记录217

7.2.6 劳埃德镜干涉218

7.3 光场的时空相干性219

7.3.1 光场的时间相干性219

7.3.2 光场的空间相干性220

7.3.3 再谈相干光条件223

7.4 薄膜干涉224

7.4.1 劈尖薄膜的等厚干涉224

7.4.2 牛顿环仪的等厚干涉227

7.4.3 等厚干涉的应用228

7.4.4 平行平面薄膜的等倾干涉230

7.5 迈克耳孙干涉仪234

7.5.1 仪器的基本结构234

7.5.2 干涉条纹235

7.5.3 迈克耳孙干涉仪的优点及应用236

思考题7236

第8章 光的衍射238

8.1 光的衍射现象与惠更斯－菲涅耳原理239

8.1.1 光的衍射现象及其一般规律239

8.1.2 惠更斯－菲涅耳原理241

8.2 单缝的夫琅禾费衍射242

8.2.1 单缝衍射的实验装置和图样242

8.2.2 单缝衍射的明、暗纹条件242

8.2.3 单缝衍射条纹的位置244

8.2.4 单缝衍射条纹的特征244

8.3 光栅的夫琅禾费衍射247

8.3.1 光栅及其衍射图样247

8.3.2 光栅衍射条纹的成因248

8.3.3 光栅方程249

8.3.4 光栅衍射条纹的分布249

8.3.5 光栅光谱251

8.3.6 斜入射情况下的光栅方程253

8.4 圆孔衍射与光学仪器的分辨率254

8.4.1 圆孔的夫琅禾费衍射254

8.4.2 光学仪器的分辨率255

8.5 X射线的晶体衍射258

8.5.1 光栅与晶体点阵258

8.5.2 X射线的晶体衍射258

思考题8261

物理原理与现代技术（C）262

第9章 光的偏振269

9.1 自然光和偏振光270

9.1.1 自然光270

9.1.2 偏振光270

9.1.3 光振动的分解与合成271

9.2 偏振片的起偏与检偏272

9.2.1 偏振片起偏273

9.2.2 偏振片的检偏273

9.2.3 马吕斯定律274

9.3 反射和折射时光的偏振275

9.3.1 反射和折射时光的偏振态的变化275

9.3.2 布儒斯特定律276

9.4 双折射起偏振法277

9.4.1 晶体的双折射现象277

9.4.2 寻常光与非常光278

9.4.3 双折射现象的理论解释279

9.5 椭圆偏振光和圆偏振光281

9.5.1 波片281

9.5.2 椭圆偏振光和圆偏振光282

9.6 偏振光的干涉及应用283

9.6.1 偏振光的干涉283

9.6.2 人工双折射及其应用286

思考题9288

习题6，7，8，9289

第四篇 热学296

第1 0章 气体动理论296

10.1 统计规律的基本概念297

10.1.1 统计规律297

10.1.2 概率298

10.1.3 统计平均值299

10.2 系统的状态及其描述299

10.2.1 热力学系统299

10.2.2 平衡态300

10.2.3 状态参量300

10.2.4 理想气体的状态方程301

10.2.5 实际气体的状态方程302

10.3 理想气体的压强和温度303

10.3.1 理想气体的微观模型303

10.3.2 压强的微观解释303

10.3.3 温度的微观本质305

10.4 能量按自由度分配的统计规律306

10.4.1 分子自由度307

10.4.2 能量按自由度均分定理307

10.4.3 理想气体的内能308

10.5 气体分子数按速率分布的统计规律310

10.5.1 速率分布函数310

10.5.2 麦克斯韦速率分布律310

10.5.3 麦克斯韦速率分布函数的应用312

10.5.4 麦克斯韦速率分布律的实验验证314

10.6 分子数按能量分布的统计规律315

10.6.1 玻尔兹曼能量分布律315

10.6.2 重力场中大气压强按高度的分布317

10.7 气体分子的平均碰撞频率及平均自由程318

10.7.1 分子的平均碰撞频率318

10.7.2 分子的平均自由程319

思考题10320

习题10321

物理原理与现代技术（D）323

第11章 热力学基础328

11.1 热力学的基本概念329

11.1.1 热力学过程329

11.1.2 内能、功和热量330

11.2 热力学第一定律332

11.2.1 热力学第一定律332

11.2.2 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用332

11.3 绝热过程与多方过程337

11.3.1 绝热过程337

11.3.2 多方过程340

11.4 循环过程341

11.4.1 循环过程341

11.4.2 卡诺循环343

11.4.3 几种常见的热机和致冷机346

11.5 真实气体的焦耳－汤姆孙实验348

11.5.1 实验装置和工作原理348

11.5.2 焦耳－汤姆孙效应349

11.6 热力学第二定律350

11.6.1 可逆过程与不可逆过程350

11.6.2 热力学第二定律352

11.6.3 热力学第二定律的统计意义353

11.7 熵355

11.7.1 玻尔兹曼公式355

11.7.2 熵增加原理与热力学第二定律355

11.7.3 克劳修斯熵356

思考题11358

习题11359

附录 常用物理常数表363