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第1章 质点运动学与牛顿定律1

1.1位置矢量和质点的运动学方程1

1.1.1参考系1

1.1.2质点模型2

1.1.3位矢和位移2

1.2速度和加速度4

1.2.1速度4

1.2.2加速度5

1.2.3运动学两类问题6

1.3圆周运动7

1.3.1法向加速度与切向加速度7

1.3.2圆周运动的角量描述8

1.4牛顿运动定律9

1.4.1牛顿第一定律9

1.4.2牛顿第二定律9

1.4.3牛顿第三定律10

1.5牛顿定律的应用10

1.5.1应用牛顿定律解题的步骤10

1.5.2牛顿运动定律的应用11

1.5.3动力学两类问题11

1.5.4 300年来一桶水12

1.6相对运动13

习题14

第2章 动量守恒和能量守恒定律16

2.1动量、冲量和动量定理16

2.1.1动量16

2.1.2动量定理17

2.1.3质点系的动量定理18

2.2动量守恒定律18

2.2.1动量守恒定律的表述18

2.2.2质点系动量守恒的条件19

2.2.3火箭飞行原理19

2.3变力的功和保守力的功20

2.3.1功20

2.3.2功率21

2.3.3保守力的功22

2.4动能定理24

2.4.1质点的动能定理24

2.4.2质点系的动能定理25

2.5机械能26

2.5.1机械能与保守力场26

2.5.2势能26

2.6质点系的功能原理和机械能守恒定律27

2.6.1质点系的功能原理27

2.6.2机械能守恒定律28

2.7碰撞问题29

习题30

第3章 刚体力学基础32

3.1刚体的基本运动32

3.1.1刚体32

3.1.2刚体定轴转动的角速度32

3.2角动量和角动量守恒定律33

3.2.1质点的角动量33

3.2.2质点角动量定理34

3.2.3质点角动量守恒定律34

3.2.4质点系的角动量35

3.3刚体定轴转动的动能定理36

3.3.1力矩的功36

3.3.2刚体转动动能36

3.3.3转动惯量及其计算37

3.4刚体定轴转动定律和角动量定理39

习题41

第4章 狭义相对论基础43

4.1伽利略相对性原理和伽利略坐标变换式43

4.1.1力学相对性原理43

4.1.2伽利略坐标变换式43

4.2狭义相对论基本原理和洛伦兹坐标变换式44

4.2.1狭义相对论基本原理44

4.2.2洛伦兹坐标变换式45

4.3狭义相对论的时空观46

4.3.1同时性问题46

4.3.2长度缩短47

4.3.3时间延长48

4.4狭义相对论动力学基础50

4.4.1相对论力学的基本方程50

4.4.2质量和能量的关系51

4.5广义相对论简介52

习题53

第5章 静电场和电介质55

5.1库仑定律55

5.1.1电荷守恒定律55

5.1.2库仑定律的表述55

5.1.3静电场力的叠加原理56

5.2电场强度56

5.2.1场强的定义及点电荷场强56

5.2.2场强的叠加原理57

5.2.3电偶极子60

5.3静电场的高斯定理60

5.3.1电场线60

5.3.2电通量61

5.3.3高斯定理62

5.3.4高斯定理的应用63

5.4静电场的环路定理和电势65

5.4.1静电场力的功65

5.4.2静电场的环路定理65

5.4.3电势能66

5.4.4电势66

5.4.5电势差66

5.4.6等势面68

5.5静电场中的导体69

5.5.1导体的静电平衡条件69

5.5.2电容器的电容70

5.6静电场中的电介质71

5.6.1有电介质时的高斯定理71

5.6.2带电电容器的能量73

5.6.3静电场能量73

习题74

第6章 稳恒磁场和磁介质78

6.1电流78

6.1.1电流强度78

6.1.2欧姆定律及其微分式79

6.2磁场和磁感应强度79

6.2.1磁场79

6.2.2磁感应强度81

6.3毕奥-萨伐尔定律及其应用81

6.3.1毕奥-萨伐尔定律81

6.3.2毕奥-萨伐尔定律的应用82

6.4磁场的高斯定理和安培环路定理84

6.4.1磁场的高斯定理84

6.4.2安培环路定理85

6.4.3安培环路定理的应用87

6.5磁场对电流的作用89

6.5.1磁场对运动电荷的作用89

6.5.2磁场对载流导线的作用90

6.6磁介质及其磁化91

6.6.1磁介质91

6.6.2磁介质中的磁场91

习题92

第7章 电磁感应和变化的电磁场95

7.1电源和电动势95

7.2电磁感应的基本规律96

7.2.1法拉第电磁感应定律96

7.2.2涡电流及其热效应98

7.3动生电动势98

7.4感生电动势100

7.5自感、互感和磁场的能量102

7.6麦克斯韦电磁场理论简介103

习题105

第8章 机械振动和机械波107

8.1简谐振动107

8.1.1简谐振动的概念107

8.1.2简谐振动的基本规律107

8.1.3相位差108

8.2简谐振动的矢量图示法109

8.2.1旋转矢量法109

8.2.2简谐振动的实例110

8.3谐振子振动的能量111

8.4简谐振动的合成112

8.4.1两个同方向、同频率的简谐振动的合成112

8.4.2两个同方向、不同频率的简谐振动的合成113

8.4.3相互垂直的简谐振动的合成113

8.5机械波的产生和传播115

8.5.1机械波的产生条件和传播特征115

8.5.2机械波传播的特征物理量116

8.6简谐波的波动方程117

8.6.1平面简谐波的波动方程117

8.6.2波动方程的微分形式119

8.7波的能量和能流密度120

8.7.1波的能量120

8.7.2能量密度和能流密度121

8.7.3波的吸收122

8.8惠更斯原理和波的叠加122

8.9驻波和半波损失124

习题127

第9章 波动光学129

9.1电磁波的波动方程129

9.1.1电磁波的特性129

9.1.2电磁波的能量和动量130

9.1.3电磁波谱131

9.2光源和光波的叠加131

9.2.1普通光源的发光特点131

9.2.2光的相干条件132

9.3分波面干涉134

9.3.1杨氏双缝实验134

9.3.2干涉条纹的明暗条件134

9.3.3菲涅耳双镜实验136

9.4薄膜干涉137

9.4.1光程138

9.4.2等倾干涉139

9.4.3等厚干涉140

9.4.4增透膜和增反膜143

9.5迈克耳孙干涉仪144

9.6光的衍射145

9.6.1惠更斯-菲涅耳原理145

9.6.2单缝衍射146

9.6.3光学仪器的分辨本领148

9.7光栅衍射150

9.8光的偏振151

9.8.1自然光和偏振光151

9.8.2起偏和检偏152

9.8.3反射和折射时的偏振154

9.8.4双折射、椭圆偏振光和圆偏振光155

习题155

第10章 气体动理论和热力学基础158

10.1理想气体的状态方程158

10.2理想气体的压强公式和温度公式159

10.2.1理想气体的压强公式159

10.2.2温度公式161

10.3能量均分原理和理想气体的内能161

10.3.1能量按自由度均分原理161

10.3.2理想气体的内能163

10.4麦克斯韦速率分布163

10.4.1统计规律163

10.4.2麦克斯韦速率分布律164

10.4.3三种特征速率165

10.4.4玻耳兹曼分布律167

10.5分子的平均碰撞次数及平均自由程168

10.6热力学第一定律169

10.6.1热力学第一定律的表述169

10.6.2气体系统做功公式170

10.7热力学第一定律应用于理想气体的等值过程171

10.7.1等容过程171

10.7.2等压过程172

10.7.3等温过程173

10.7.4绝热过程173

10.7.5多方过程174

10.8循环过程与卡诺循环175

10.8.1循环过程175

10.8.2卡诺循环176

10.9热力学第二定律和卡诺定理178

10.9.1热力学第二定律178

10.9.2卡诺定理和热力学第二定律的统计意义179

习题180

第11章 量子物理基础183

11.1热辐射和普朗克量子假说183

11.1.1黑体辐射183

11.1.2普朗克量子假说184

11.2爱因斯坦光子理论185

11.2.1光电效应185

11.2.2爱因斯坦方程186

11.2.3康普顿效应187

11.3德布罗意波、实物粒子波粒二象性188

11.4玻尔的氢原子理论189

11.5不确定关系190

11.6波函数的统计意义和薛定谔方程191

习题193

第12章 激光的基本原理195

12.1激光器的设想和实现195

12.2激光的基本概念和特性197

12.3激光振荡的基本原理和基本条件201

12.4光在介质中的放大205

12.5光学谐振腔207

12.6典型激光器件210

12.6.1气体激光器210

12.6.2固体激光器215

12.6.3半导体激光器216

12.6.4其他激光器217

习题218

习题答案219

参考文献223