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第一章 力学基本定律1

1.1 单位和量纲2

1.2 物理量及其表述6

1.2.1 物理量6

1.2.2 质点6

1.2.3 参考系与坐标系7

1.2.4 矢量及其运算7

1.3 运动描述9

1.3.1 位置矢量与位移9

1.3.2 速度9

1.3.3 加速度10

1.4 牛顿运动定律12

1.4.1 牛顿运动定律12

1.4.2 功与功率13

1.4.3 动能动能定理14

1.4.4 保守力 非保守力 势能15

1.4.5 功能原理16

1.4.6 机械能守恒定律16

1.4.7 动量 冲量 动量定理动量守恒定律16

1.5 刚体定轴转动18

1.5.1 刚体定轴转动的运动描写18

1.5.2 刚体定轴转动定律21

1.5.3 刚体定轴转动的功和能25

1.5.4 角动量定理角动量守恒定律26

1.5.5 进动28

思考题29

习题30

参考文献32

第二章 流体的运动33

2.1 理想流体的定常流动34

2.1.1 流体运动的描述方法34

2.1.2 定常流动36

2.1.3 连续性方程36

2.2 理想流体的伯努利方程38

2.2.1 理想流体的伯努利方程38

2.2.2 伯努利方程的应用40

2.3 黏性流体的运动46

2.3.1 黏性流体的运动46

2.3.2 黏性流体的运动规律51

2.3.3 物体在黏性流体中的阻力54

思考题56

习题57

参考文献59

第三章 机械振动和机械波61

3.1 弹簧振子和简谐振动62

3.2 运动方程及其图像64

3.2.1 简谐振动图像64

3.2.2 简谐振动的能量67

3.3 简单的非理想振动68

3.3.1 阻尼振动68

3.3.2 受迫振动共振70

3.4 简谐振动的合成与分解70

3.4.1 同方向同频率简谐振动合成70

3.4.2 同方向不同频率简谐振动的合成71

3.4.3 相互垂直简谐振动的合成72

3.4.4 振动的分解73

3.5 简谐波76

3.5.1 机械波的产生和传播76

3.5.2 波动方程77

3.5.3 波的能量78

3.6 波的叠加原理、波的干涉80

3.6.1 波的叠加原理80

3.6.2 波的干涉81

3.6.3 驻波82

3.7 声波和超声波84

3.7.1 声强和声强级85

3.7.2 多普勒效应85

3.7.3 超声波87

3.7.4 次声波90

思考题90

习题90

参考文献91

第四章 分子动理论93

4.1 物质的微观模型94

4.2 理想气体分子动理论95

4.2.1 理想气体的物态方程95

4.2.2 理想气体的微观模型98

4.2.3 理想气体的压强公式98

4.2.4 分子平均平动能 理想气体的温度100

4.2.5 能量基本公式100

4.3 气体分子速率分布和能量的统计规律102

4.3.1 伽耳顿板实验103

4.3.2 速率分布函数105

4.3.3 麦克斯韦速率分布律106

4.3.4 三种分子速率107

4.3.5 玻耳兹曼能量分布律110

4.4 液体的表面现象111

4.4.1 表面张力111

4.4.2 表面能112

4.4.3 表面活性物质和表面吸附113

4.4.4 弯曲液面的附加压强114

4.4.5 毛细现象116

4.4.6 气体栓塞118

思考题119

习题119

参考文献120

第五章 静电场121

5.1 库仑定律122

5.1.1 电荷的性质122

5.1.2 库仑定律123

5.1.3 电场和电场强度124

5.2 高斯定理127

5.2.1 电场线127

5.2.2 电场强度通量128

5.2.3 高斯定理129

5.3 静电场力的功电势135

5.3.1 静电场力所作的功135

5.3.2 静电场的环路定理136

5.3.3 电势136

5.3.4 电场强度与电势的关系141

5.4 静电场中的电介质142

5.4.1 电介质及其结构143

5.4.2 电介质的极化143

5.4.3 电介质中的静电场145

5.5 静电场的能量149

5.5.1 电容器及其电容149

5.5.2 电容器中的电能150

5.5.3 静电场的能量与能量密度151

思考题153

习题154

参考文献155

第六章 直流电157

6.1 电流密度和欧姆定律的微分形式158

6.1.1 电流密度158

6.1.2 连续性方程 电流的恒定条件159

6.1.3 欧姆定律的微分形式160

6.1.4 金属与电解质的导电性162

6.2 电源的电动势165

6.2.1 电源及其电动势165

6.2.2 一段含源电路的欧姆定律166

6.3 基尔霍夫定律及其应用169

6.3.1 基尔霍夫定律169

6.3.2 基尔霍夫定律的应用170

6.4 电容器的充放电过程171

6.4.1 电容器的充电过程172

6.4.2 电容器的放电过程173

思考题174

习题174

参考文献176

第七章 磁场与电磁感应177

7.1 磁场 磁感应强度178

7.1.1 磁场178

7.1.2 磁感应强度178

7.1.3 毕奥－萨伐尔定律179

7.1.4 磁感线 磁通量182

7.1.5 安培环路定理183

7.2 磁场对运动电荷的作用力187

7.2.1 洛伦兹力187

7.2.2 霍耳效应188

7.3 磁场对载流导线的作用190

7.3.1 安培力190

7.3.2 磁场对载流线圈的作用 载流线圈的磁矩191

7.4 物质的磁性193

7.4.1 磁介质的磁化193

7.4.2 顺磁质、抗磁质和铁磁质194

7.4.3 有介质存在时的磁场 磁场强度195

7.5 电磁感应196

7.5.1 电磁感应定律196

7.5.2 自感198

7.5.3 RL电路199

7.5.4 磁场的能量200

7.6 电磁场理论203

思考题206

习题207

参考文献209

第八章 波动光学211

8.1 光的干涉212

8.1.1 光的相干性212

8.1.2 杨氏双缝干涉实验213

8.1.3 劳埃德镜实验215

8.1.4 光程与光程差216

8.1.5 薄膜干涉217

8.2 光的衍射219

8.2.1 光的衍射现象219

8.2.2 惠更斯－菲涅尔原理220

8.2.3 单缝衍射220

8.2.4 圆孔衍射 光学仪器的分辨率223

8.2.5 衍射光栅226

8.3 光的偏振229

8.3.1 自然光与偏振光230

8.3.2 偏振光的获得与检验231

8.3.3 反射和折射时光的偏振233

8.4 双折射现象234

8.4.1 双折射现象234

8.4.2 惠更斯原理在双折射现象中的应用236

8.4.3 波片238

8.5 旋光现象239

8.6 光的吸收与散射240

8.6.1 光的吸收240

8.6.2 光的散射241

思考题245

习题246

参考文献247

第九章 几何光学249

9.1 几何光学的三个基本定律250

9.2 球面折射252

9.2.1 单球面折射252

9.2.2 共轴球面系统255

9.3 透镜259

9.3.1 薄透镜259

9.3.2 柱面透镜263

9.3.3 透镜的像差264

9.4 放大镜 光学显微镜266

9.4.1 放大镜266

9.4.2 光学显微镜267

思考题268

习题268

参考文献269

第十章 狭义相对论基础271

10.1 爱因斯坦相对性原理272

10.2 狭义相对论的时空观274

10.2.1 同时性274

10.2.2 时间延缓275

10.2.3 孪生子佯谬277

10.2.4 长度收缩278

10.3 洛伦兹变换与相对论的速度叠加281

10.3.1 洛伦兹变换281

10.3.2 相对论的速度叠加284

10.4 相对论动量和能量286

10.4.1 相对论动量286

10.4.2 相对论能量287

10.4.3 相对论能量和动量290

思考题293

习题294

参考文献295

第十一章 量子物理基础297

11.1 黑体辐射298

11.1.1 辐射出射度和吸收因数299

11.1.2 黑体辐射的实验规律299

11.1.3 普朗克量子假设301

11.2 光电效应303

11.2.1 光电效应的实验规律303

11.2.2 爱因斯坦的光子理论304

11.3 康普顿效应305

11.4 波粒二象性307

11.4.1 粒子的波粒二象性307

11.4.2 电子双缝干涉实验308

11.5 不确定关系310

11.6 薛定谔方程312

11.6.1 波函数313

11.6.2 定态薛定谔方程313

11.7 薛定谔方程的应用315

11.7.1 一维无限深方势阱315

11.7.2 势垒隧道效应316

11.8 氢原子中的电子319

11.9 电子自旋321

思考题322

习题323

参考文献324

第十二章 X射线325

12.1 X射线的产生及其性质326

12.1.1 X射线的发生装置326

12.1.2 X射线谱327

12.1.3 X射线的特性330

12.1.4 X射线的强度与硬度330

12.1.5 物质对X射线的衰减331

12.2 X射线的衍射332

12.2.1 X射线的衍射332

12.2.2 X射线晶体结构分析333

12.3 X射线在医学上的应用336

12.3.1 X射线在诊断方面的应用336

12.3.2 X射线在治疗方面的应用339

思考题343

习题344

参考文献344

第十三章 原子核和放射性345

13.1 原子核的基本性质346

13.1.1 原子核的组成346

13.1.2 原子核的结合能349

13.1.3 原子核的自旋和磁矩350

13.1.4 核力353

13.1.5 原子核的宇称353

13.2 原子核的衰变类型354

13.2.1 α衰变354

13.2.2 β衰变355

13.2.3 γ衰变和内转换356

13.3 原子核的衰变规律357

13.3.1 衰变规律357

13.3.2 半衰期358

13.3.3 放射性活度360

13.3.4 放射性平衡361

13.4 射线与物质的相互作用364

13.4.1 带电粒子与物质相互作用的机制364

13.4.2 重带电粒子与物质的相互作用365

13.4.3 β射线与物质的相互作用367

13.4.4 光子与物质的相互作用368

13.4.5 中子与物质的相互作用369

13.5 辐射剂量与防护370

13.5.1 辐射剂量及其单位370

13.5.2 辐射防护371

思考题372

习题373

参考文献374

习题答案375

附录 基本物理常量382