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第1章 质点运动学1

1.1 矢量1

1.1.1 矢量的定义和表示方法1

1.1.2 矢量的加法与减法2

1.1.3 矢量的乘法2

1.1.4 矢量在直角坐标系中的表示4

1.1.5 矢量的导数5

1.2 质点运动的描述6

1.2.1 参考系 坐标系6

1.2.2 质点 质点系7

1.2.3 位置矢量7

1.3 质点的位移、速度、加速度8

1.3.1 位移8

1.3.2 速度8

1.3.3 加速度10

1.4 质点的曲线运动10

1.4.1 平面自然坐标系11

1.4.2 速度和加速度在自然坐标系中的解析表示11

1.5 运动学的两类问题12

1.5.1 运动学的第一类问题12

1.5.2 运动学的第二类问题13

习题14

第2章 质点动力学17

2.1 牛顿运动定律17

2.1.1 牛顿运动三定律17

2.1.2 基本力简介19

2.1.3 牛顿定律的应用20

2.2 动量守恒定律21

2.2.1 质点的动量定理21

2.2.2 质点系的动量定理22

2.2.3 动量守恒定律23

2.3 机械能守恒定律25

2.3.1 功 功率25

2.3.2 质点的动能定理26

2.3.3 几种常见力的功27

2.3.4 保守力28

2.3.5 势能29

2.3.6 质点系的动能定理和功能原理30

2.3.7 机械能守恒定律31

2.3.8 能量守恒定律31

2.4 质点的角动量32

2.4.1 质点的角动量32

2.4.2 质点的角动量守恒定律33

习题33

第3章 刚体力学37

3.1 刚体运动的描述37

3.1.1 平动和转动37

3.1.2 描述定轴转动的物理量38

3.2 刚体定轴转动定律40

3.2.1 力矩40

3.2.2 定轴转动定理41

3.2.3 转动惯量41

3.3 定轴转动的动能定理44

3.3.1 力矩的功44

3.3.2 转动动能44

3.3.3 动能定理45

3.4 角动量守恒定律46

3.4.1 刚体对定轴的角动量46

3.4.2 角动量定理46

3.4.3 角动量守恒定律47

3.5 进动49

习题50

第4章 流体的运动53

4.1 理想流体的定常流动53

4.1.1 理想流体53

4.1.2 定常流动53

4.1.3 连续性方程54

4.2 伯努利方程及其应用55

4.2.1 伯努利方程55

4.2.2 伯努利方程的应用57

4.3 黏性流体的运动61

4.3.1 牛顿黏性定律61

4.3.2 层流与湍流62

4.3.3 黏性流体的运动规律63

4.4 泊肃叶定律64

4.5 斯托克斯定律65

习题66

第5章 相对论68

5.1 经典力学时空观和伽利略变换68

5.1.1 经典力学的时空观68

5.1.2 伽利略变换68

5.2 狭义相对论基本原理69

5.2.1 伽利略变换的局限性69

5.2.2 狭义相对论的基本原理70

5.3 洛伦兹变换70

5.3.1 洛伦兹时空变换70

5.3.2 洛伦兹速度变换71

5.4 狭义相对论的时空观72

5.4.1 同时性的相对性72

5.4.2 长度收缩（动尺缩短）73

5.4.3 时间膨胀（动钟变慢）74

5.4.4 因果律对运动速度的限制75

5.5 相对论动力学76

5.5.1 相对论的质量76

5.5.2 相对论的动量77

5.5.3 相对论动能77

5.5.4 相对论能量 质能关系78

5.5.5 相对论的能量与动量关系79

5.6 广义相对论简介79

5.6.1 广义相对性论基本原理80

5.6.2 广义相对性论重要结论和实践检验81

习题81

第6章 振动与波84

6.1 简谐振动84

6.1.1 弹簧振子模型84

6.1.2 线性回复力87

6.1.3 简谐振动的旋转矢量图示法87

6.1.4 简谐振动的能量88

6.2 简谐振动的合成89

6.2.1 相同方向上同频率简谐振动的合成90

6.2.2 相同方向上不同频率的两个简谐振动的合成、拍现象91

6.2.3 相互垂直方向上简谐振动的合成91

6.3 阻尼振动 受迫振动 共振92

6.3.1 阻尼振动92

6.3.2 受迫振动、共振94

6.4 机械波的产生和传播94

6.4.1 机械波的产生95

6.4.2 波长、周期和波的传播速度95

6.4.3 惠更斯原理96

6.5 平面简谐波97

6.5.1 平面简谐波的波动表达式97

6.5.2 波动方程98

6.5.3 波的能量和波的强度99

6.5.4 介质对波的吸收100

6.6 波的叠加 波的干涉100

6.6.1 波的叠加100

6.6.2 波的干涉101

6.6.3 驻波102

6.7 声波103

6.7.1 声强级和听觉区域103

6.7.2 多普勒效应104

6.7.3 超声波105

习题106

第7章 分子物理学111

7.1 分子热运动及其统计规律111

7.1.1 分子动理论的基本观点111

7.1.2 分子热运动的统计规律性111

7.2 理想气体分子动理论112

7.2.1 理想气体的物态方程113

7.2.2 理想气体的微观模型113

7.2.3 理想气体的压强公式114

7.2.4 理想气体的温度公式115

7.3 能量均分定理116

7.3.1 自由度116

7.3.2 能量均分定理117

7.4 麦克斯韦速率分布规律118

7.4.1 测定气体分子速率分布的实验119

7.4.2 麦克斯韦速率分布律119

7.4.3 平均自由程和平均碰撞频率121

7.5 真实气体122

7.5.1 真实气体的等温线122

7.5.2 范德瓦耳斯方程123

7.6 气体内的迁移现象125

7.6.1 热传导现象125

7.6.2 扩散现象125

习题126

第8章 静电场128

8.1 库仑定律 电场强度128

8.1.1 电荷128

8.1.2 库仑定律128

8.1.3 电场强度129

8.2 高斯定理132

8.2.1 电场线132

8.2.2 电通量132

8.2.3 高斯定理133

8.3 环路定理 电势137

8.3.1 静电场的环路定理137

8.3.2 电势能 电势138

8.3.3 电场强度与电势的关系141

8.4 静电场中的导体142

8.4.1 导体的静电平衡条件142

8.4.2 静电平衡时导体的性质143

8.4.3 空腔导体和静电屏蔽144

8.5 电容146

8.5.1 孤立导体的电容146

8.5.2 电介质对电场的影响146

8.5.3 电容器的电容149

8.5.4 电容器电容的计算149

8.6 静电场的能量150

8.6.1 电荷系统的相互作用能151

8.6.2 电容器的能量152

8.6.3 电场的能量和能量密度152

习题153

第9章 磁场158

9.1 磁场 磁感应强度158

9.1.1 磁场158

9.1.2 磁感应强度158

9.1.3 磁感应线159

9.1.4 磁通量160

9.1.5 磁场的高斯定理160

9.2 毕奥-萨伐尔定律160

9.2.1 毕奥-萨伐尔定律160

9.2.2 运动电荷的磁场161

9.3 安培环路定理163

9.4 磁场对运动电荷的作用167

9.4.1 洛伦兹力167

9.4.2 质谱仪168

9.4.3 霍尔效应169

9.5 磁场对电流的作用 磁矩170

9.5.1 安培定律170

9.5.2 磁场对载流线圈的作用 磁矩173

9.6 磁介质174

9.6.1 磁介质174

9.6.2 磁导率175

9.6.3 铁磁质176

习题178

第10章 电磁感应182

10.1 电磁感应定律182

10.1.1 电磁感应现象182

10.1.2 法拉第电磁感应定律182

10.1.3 有旋电场185

10.1.4 涡电流185

10.2 自感186

10.2.1 自感现象 自感系数186

10.2.2 RL电路188

10.3 磁场的能量189

10.4 电磁场及其传播192

10.4.1 位移电流192

10.4.2 麦克斯韦电磁场基本方程193

10.4.3 电磁波的产生和传播195

10.4.4 电磁波的能量196

10.4.5 电磁波谱197

习题198

第11章 光的干涉201

11.1 光的干涉条件201

11.1.1 光的相干条件201

11.1.2 相干光源202

11.2 双缝干涉203

11.2.1 双缝实验203

11.2.2 劳埃德镜实验205

11.3 光程和光程差205

11.4 薄膜干涉207

11.4.1 薄膜干涉207

11.4.2 劈尖干涉210

11.4.3 牛顿环211

11.4.4 迈克耳孙干涉仪213

习题213

第12章 光的衍射216

12.1 惠更斯-菲涅耳原理216

12.1.1 光的衍射现象216

12.1.2 惠更斯-菲涅耳原理216

12.1.3 衍射的分类217

12.2 单缝衍射218

12.3 衍射光栅221

12.3.1 光栅衍射221

12.3.2 光栅光谱224

12.4 夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领225

12.4.1 圆孔衍射225

12.4.2 光学仪器的分辨本领226

12.4.3 显微镜的鉴别距离227

12.5 X射线的衍射227

12.5.1 X射线（伦琴射线）227

12.5.2 劳厄实验228

12.5.3 布拉格方程228

12.5.4 X射线衍射方法230

12.5.5 X射线衍射的应用230

习题231

第13章 光的偏振233

13.1 自然光和偏振光233

13.2 反射光和折射光的偏振233

13.3 起偏和检偏 马吕斯定律234

13.3.1 起偏和检偏234

13.3.2 马吕斯定律235

13.4 光的双折射236

13.5 偏振光的干涉238

13.5.1 椭圆偏振光 圆偏振光238

13.5.2 偏振光的干涉239

13.6 旋光现象240

13.6.1 旋光性240

13.6.2 圆二色性241

习题242

第14章 光的粒子性244

14.1 热辐射244

14.1.1 热辐射现象244

14.1.2 黑体辐射定律245

14.1.3 普朗克量子假设246

14.2 光电效应248

14.2.1 光电效应及实验规律248

14.2.2 经典理论在解释光电效应时遇到的困难250

14.2.3 爱因斯坦的光子学说250

14.2.4 光电效应的应用251

14.3 康普顿效应252

14.3.1 康普顿散射实验252

14.3.2 康普顿散射的理论解释253

14.4 光的波粒二象性254

习题255

第15章 量子物理基础257

15.1 玻尔氢原子理论257

15.1.1 氢原子光谱257

15.1.2 玻尔的氢原子理论258

15.2 德布罗意物质波262

15.2.1 物质波262

15.2.2 物质波的实验证明263

15.3 不确定关系265

15.3.1 动量坐标的不确定关系265

15.3.2 时间能量的不确定关系267

15.4 波函数 薛定谔方程268

15.4.1 波函数及其统计解释268

15.4.2 薛定谔方程270

15.4.3 一维无限深势阱中的粒子272

15.4.4 一维方势垒的穿透275

15.5 氢原子276

15.5.1 氢原子的薛定谔方程276

15.5.2 量子化与量子数277

15.5.3 电子云279

15.6 电子自旋279

15.6.1 施特恩-格拉赫实验279

15.6.2 电子自旋的描述280

15.6.3 原子的电子壳层结构281

习题282

第16章 现代物理专题285

16.1 原子核285

16.1.1 原子核的基本性质285

16.1.2 原子核的放射性衰变292

16.1.3 核反应297

16.1.4 射线与物质的相互作用299

16.1.5 射线的剂量与防护300

16.1.6 放射性核素的应用301

16.2 核磁共振302

16.2.1 核子与原子的自旋和磁矩303

16.2.2 核磁共振304

16.2.3 核磁共振的应用307

16.3 激光308

16.3.1 激光产生原理309

16.3.2 激光的特点312

16.3.3 激光的应用313

习题314

参考文献316

附录1 基本物理常量（2010年国际推荐值）317

附录2 部分习题参考答案318