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物理学导论1

撬动地球——力学篇10

第1章 质点运动学10

1.1 质点运动的描述10

1.1.1 参考系与质点10

1.1.2 位置矢量、速度、加速度11

1.1.3 几种常用的坐标15

1.2 运动学的基本问题19

1.3 运动的叠加20

1.4 相对运动21

第2章 牛顿运动定律28

2.1 牛顿运动定律28

2.1.1 牛顿第一定律28

2.1.3 牛顿第三定律29

2.2 几种常见力31

2.3 物理量的单位和量纲40

2.4 牛顿定律的应用举例40

2.5 力学相对性原理 惯性系和非惯性系47

2.5.1 力学相对性原理47

2.5.2 惯性系和非惯性系47

第3章 动量守恒定律和能量守恒定律52

3.1 质点和质点系的动量定理52

3.1.1 冲量质点的动量定理52

3.1.2 质点系的动量定理53

3.2 动量守恒定律54

3.3 火箭飞行原理56

3.4 动能定理58

3.4.1 功58

3.4.2 质点的动能定理60

3.5 保守力与非保守力 势能61

3.6 功能原理 机械能守恒定律65

3.6.1 功能原理65

3.6.2 机械能守恒定律67

3.7 碰撞问题69

第4章 刚体转动78

4.1 刚体的定轴转动78

4.1.1 刚体的平动与转动78

4.1.2 刚体绕定轴转动的角速度和角加速度79

4.2 力矩 转动定律81

4.2.1 力矩81

4.2.2 转动定律82

4.3 角动量 角动量守恒定律86

4.3.1 质点的角动量 刚体定轴转动的角动量86

4.3.2 质点的角动量定理及角动量守恒定律87

4.3.3 刚体定轴转动的角动量定理及角动量守恒定律88

4.4 力矩做功 刚体绕定轴转动的动能定理91

4.4.1 力矩做功91

4.4.2 转动动能 刚体绕定轴转动的动能定理92

4.4.3 定轴转动的功能原理93

4.5 综合训练94

4.6 力学在工程中的应用96

第5章 机械振动与机械波101

5.1 简谐振动102

5.1.1 简谐振动定义102

5.1.2 简谐振动的描述方法105

5.1.3 简谐振动实例111

5.1.4 简谐振动的能量112

5.1.5 简谐振动的合成现象114

5.2 机械波的几个概念116

5.2.1 机械波的形成与传播117

5.2.2 横波与纵波117

5.2.3 波长 波的周期和频率波速119

5.3 平面简谐波120

5.3.1 波动过程的几何描述120

5.3.2 平面简谐波的表达式122

5.4 波的能量 声强级127

5.4.1 波动能量的传播127

5.4.2 声强级129

温暖人类——热学篇136

第6章 热力学基础136

6.1 温度热力学第零定律136

6.1.1 状态参量 平衡态136

6.1.2 温度138

6.2 热力学第一定律142

6.2.1 准静态过程功热量142

6.2.2 热容量144

6.2.3 热力学第一定律 内能146

6.2.4 热力学第一定律对理想气体的应用148

6.2.5 循环过程 卡诺循环151

6.3 热力学第二定律156

6.3.1 热力学第二定律的两种表述156

6.3.2 可逆与不可逆过程157

6.3.2 卡诺定理158

6.4 热工158

6.4.1 热加工和冷加工158

6.4.2 金属热处理159

6.4.3 金属热处理的工艺159

6.4.4 冷处理161

触动世界——电磁学篇168

第7章 静电场168

7.1 电荷的量子化 电荷守恒定律168

7.1.1 电荷的量子化168

7.1.2 电荷守恒定律169

7.2 库仑定律169

7.3 电场 电场强度170

7.3.1 电场170

7.3.2 电场强度171

7.3.3 场强的计算171

7.4 电通量 高斯定理175

7.4.1 电场线 电通量175

7.4.2 高斯定理177

7.4.3 高斯定理的应用179

7.5 静电场的环路定理181

7.5.2 静电场的环路定理182

7.5.3 电势能182

7.6 电势183

7.6.1 电势和电势差183

7.6.2 电势的计算183

7.6.3 等势面186

第8章 静电场中的导体193

8.1 静电场中的导体193

8.1.1 静电感应193

8.1.2 静电屏蔽195

8.2 电容和电容器197

8.2.1 弧立导体的电容197

8.2.2 电容器及其电容197

8.2.3 电容器的并联和串联199

8.3 电场的能量 静电的一些应用202

8.3.1 电容器的储能202

8.3.2 电场的能量 能量密度203

8.3.3 静电的一些应用204

第9章 恒定电流的磁场210

9.1 恒定电流210

9.1.1 电流强度与电流密度210

9.1.2 电源电动势212

9.2 磁场磁感应强度214

9.2.1 电流与磁场214

9.2.2 磁感应强度215

9.3 毕奥—萨伐尔定律216

9.3.1 毕奥—萨伐尔定律217

9.3.2 毕奥—萨伐尔定律的应用218

9.4 磁场的高斯定理222

9.4.1 磁感线222

9.4.2 磁通量 磁场的高斯定理223

9.5 安培环路定理225

9.5.1 安培环路定理225

9.5.2 安培环路定理的应用227

9.6 磁力 磁力矩230

9.6.1 洛伦兹力230

9.6.2 安培力232

9.7 霍耳效应234

第10章 电磁感应242

10.1 电磁感应242

10.1.1 电磁感应现象242

10.1.2 楞次定律244

10.1.3 法拉第电磁感应定律245

10.2 动生电动势和感生电动势248

10.2.1 动生电动势248

10.2.2 感生电动势250

10.3 磁场的能量252

10.4 麦克斯韦电磁场理论简介254

10.4.1 位移电流255

10.4.2 麦克斯韦方程组258

10.5 电磁波与人类文明259

点亮文明——光学篇270

第11章 光学基础270

11.1 几何光学简介271

11.1.1 光的传播规律271

11.1.2 光在平面上的反射和折射光学纤维273

11.2 光的干涉275

11.2.1 光的电磁理论275

11.2.2 杨氏双缝干涉277

11.3 光的衍射281

11.3.1 光的衍射现象281

11.3.2 惠更斯—菲涅耳原理282

11.3.3 单缝夫琅和费衍射282

11.3.4 光学仪器的分辨率285

11.4 光的偏振286

11.4.1 自然光与偏振光286

11.4.2 起偏与检偏288

11.4.3 马吕斯定律288

11.4.4 布儒斯特定律290

附录A 一些常用的物理常数296

A.1 通用常数296

A.2 电磁常数296

A.3 物理化学常数296

A.4 原子常数296

A.5 电子、μ介子常数296

A.6 质子常数297

A.7 中子常数297

附录B 矢量基础298

B.1 矢量概念298

B.2 矢量合成299

B.3 矢量乘法300

B.4 矢量函数的微分301

B.5 矢量函数的积分302

附录C 微积分初步303

部分参考答案304

参考目录314