目錄
第1篇 力學(xué)
第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)3
1.1 引言3
1.1.1 質(zhì)點(diǎn)3
1.1.2 參考系 坐標(biāo)系3
1.1.3 時(shí)間和空間的計(jì)量4
1.2 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述5
1.2.1 位置矢量 位移5
1.2.2 速度6
1.2.3 加速度7
1.3 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩類問(wèn)題8
1.3.1 第一類問(wèn)題9
1.3.2 第二類問(wèn)題11
1.4 圓周運(yùn)動(dòng) 曲線運(yùn)動(dòng)在自然坐標(biāo)系中的表示16
1.4.1 圓周運(yùn)動(dòng)中的切向和法向加速度17
1.4.2 一般曲線運(yùn)動(dòng)在自然坐標(biāo)系中的表示18
1.4.3 圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述19
1.4.4 圓周運(yùn)動(dòng)線量與角量的關(guān)系19
1.5 相對(duì)運(yùn)動(dòng)22
1.5.1 伽利略坐標(biāo)變換22
1.5.2 速度變換23
1.5.3 加速度變換23
內(nèi)容提要25
思考題26
習(xí)題27
第2章 運(yùn)動(dòng)和力29
2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律29
2.1.1 牛頓第一定律29
2.1.2 牛頓第二定律29
2.1.3 牛頓第三定律30
2.2 幾種常見(jiàn)的力31
2.2.1 自然界中的4種基本力31
2.2.2 力學(xué)中幾種常見(jiàn)的力31
2.3 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用33
2.4 慣性系與非慣性系36
2.4.1 慣性系與非慣性系的定義36
2.4.2 慣性力36
內(nèi)容提要37
思考題38
習(xí)題38
第3章 動(dòng)量和角動(dòng)量42
3.1 動(dòng)量定理 動(dòng)量守恒定律42
3.1.1 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理42
3.1.2 質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理44
3.1.3 動(dòng)量守恒定律46
3.2 質(zhì)心及質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律49
3.2.1 質(zhì)心49
3.2.2 質(zhì)心與重心50
3.2.3 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律50
3.3 質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量 角動(dòng)量守恒定律52
3.3.1 質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量52
3.3.2 質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量定理52
3.3.3 質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量守恒定律53
內(nèi)容提要55
思考題55
習(xí)題56
第4章 功和能58
4.1 功動(dòng)能定理58
4.1.1 功58
4.1.2 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理59
4.1.3 質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理61
4.1.4 一對(duì)力的功61
4.2 保守力的功勢(shì)能62
4.2.1 保守力的功保守力62
4.2.2 勢(shì)能64
4.3 功能原理能量守恒定律67
4.3.1 功能原理機(jī)械能守恒定律67
4.3.2 能量守恒定律67
4.4 守恒定律的意義71
4.4.1 守恒定律在方法論上的意義71
4.4.2 守恒定律在科學(xué)史上的推動(dòng)作用71
4.4.3 對(duì)稱性與守恒定律72
內(nèi)容提要72
思考題73
習(xí)題73
第5章 剛體力學(xué)基礎(chǔ)76
5.1 剛體運(yùn)動(dòng)的描述76
5.1.1 剛體及其運(yùn)動(dòng)76
5.1.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的描述77
5.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律78
5.2.1 力矩78
5.2.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律79
5.2.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量79
5.2.4 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律的應(yīng)用83
5.3 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中的功和能85
5.3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能85
5.3.2 力矩的功85
5.3.3 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中的動(dòng)能定理86
5.3.4 剛體的重力勢(shì)能86
5.3.5 機(jī)械能守恒定律86
5.4 剛體的角動(dòng)量和角動(dòng)量守恒定律87
5.4.1 剛體的角動(dòng)量87
5.4.2 剛體的角動(dòng)量定律88
5.4.3 剛體的角動(dòng)量守恒定律89
內(nèi)容提要93
思考題94
習(xí)題94
第6章 狹義相對(duì)論基礎(chǔ)98
6.1 伽利略變換和經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀98
6.1.1 伽利略變換98
6.1.2 絕對(duì)時(shí)空觀99
6.1.3 伽利略相對(duì)性原理和經(jīng)典物理學(xué)的困難100
6.2 狹義相對(duì)論的基本概念 洛倫茲變換102
6.2.1 狹義相對(duì)論基本原理102
6.2.2 洛倫茲變換102
6.3 狹義相對(duì)論時(shí)空理論105
6.3.1 “同時(shí)”的相對(duì)性106
6.3.2 時(shí)間延緩效應(yīng)107
6.3.3 運(yùn)動(dòng)尺度收縮108
6.3.4 因果律與信號(hào)傳遞速度110
6.4 狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)111
6.4.1 相對(duì)論質(zhì)量111
6.4.2 相對(duì)論能量113
6.4.3 質(zhì)能關(guān)系115
6.4.4 動(dòng)量能量關(guān)系式115
內(nèi)容提要116
思考題118
習(xí)題118
第2篇 電磁學(xué)
第7章 真空中的靜電場(chǎng)123
7.1 電荷守恒定律與庫(kù)侖定律123
7.1.1 電荷守恒定律123
7.1.2 庫(kù)侖定律124
7.2 電場(chǎng)強(qiáng)度場(chǎng)的疊加原理126
7.2.1 電場(chǎng)126
7.2.2 電場(chǎng)強(qiáng)度126
7.2.3 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度127
7.2.4 電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理127
7.3 電場(chǎng)線電通量高斯定理132
7.3.1 電場(chǎng)線132
7.3.2 電通量133
7.3.3 高斯定理135
7.3.4 高斯定理的應(yīng)用136
7.4 電場(chǎng)力的功電勢(shì)141
7.4.1 靜電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)141
7.4.2 電勢(shì)142
7.4.3 電勢(shì)的計(jì)算143
7.5 電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)146
7.5.1 等勢(shì)面146
7.5.2 電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系147
內(nèi)容提要149
思考題151
習(xí)題152
第8章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)154
8.1 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體154
8.1.1 靜電感應(yīng) 靜電平衡條件154
8.1.2 靜電平衡導(dǎo)體的電荷分布155
8.1.3 空腔導(dǎo)體內(nèi)外的靜電場(chǎng)156
8.1.4 靜電屏蔽157
8.1.5 有導(dǎo)體存在時(shí)靜電場(chǎng)的分析與計(jì)算158
8.2 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)161
8.2.1 電介質(zhì)的極化161
8.2.2 電極化強(qiáng)度162
8.2.3 電極化強(qiáng)度與極化電荷分布的關(guān)系163
8.3 電介質(zhì)中的高斯定理164
8.4 電容器及其電容計(jì)算166
8.4.1 孤立導(dǎo)體的電容166
8.4.2 電容器的電容167
8.4.3 計(jì)算電容器的電容167
8.5 電場(chǎng)的能量173
8.5.1 孤立帶電導(dǎo)體的能量173
8.5.2 任意靜電場(chǎng)的能量173
8.5.3 點(diǎn)電荷系的靜電勢(shì)能177
內(nèi)容提要178
思考題180
習(xí)題181
第9章 恒定電流183
9.1 電流歐姆定律183
9.1.1 電流183
9.1.2 歐姆定律184
9.1.3 電流密度矢量185
9.1.4 歐姆定律的微分形式186
9.2 電源的電動(dòng)勢(shì)187
9.3 閉合電路和一段含源電路的歐姆定律188
9.3.1 電流的功和功率 焦耳定律188
9.3.2 閉合電路的歐姆定律189
9.3.3 一段含源電路的歐姆定律190
9.4 電容器的充電與放電191
9.4.1 電容器的充電191
9.4.2 電容器的放電193
內(nèi)容提要193
思考題194
習(xí)題195
第10章 真空中恒定電流的磁場(chǎng)197
10.1 基本磁現(xiàn)象與本質(zhì)197
10.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁通量198
10.2.1 磁感應(yīng)強(qiáng)度198
10.2.2 磁力線(磁場(chǎng)線？磁感線)199
10.2.3 磁通量200
10.3 載流導(dǎo)體的磁場(chǎng)201
10.3.1 畢奧薩伐爾定律201
10.3.2 運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)201
10.3.3 畢奧薩伐爾定律的應(yīng)用202
10.4 安培環(huán)路定理及其應(yīng)用207
10.4.1 安培環(huán)路定理207
10.4.2 安培環(huán)路定理的應(yīng)用209
10.5 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用212
10.5.1 磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用力212
10.5.2 均勻磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用212
10.5.3 磁力矩的功213
10.6 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)217
10.6.1 帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)磁聚焦217
10.6.2 帶電粒子在非均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)磁鏡磁約束218
10.7 霍爾效應(yīng)220
內(nèi)容提要221
思考題222
習(xí)題223
第11章 磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)227
11.1 磁介質(zhì)227
11.2 物質(zhì)的磁化228
11.2.1 分子電流的起源228
11.2.2 順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化規(guī)律228
11.2.3 磁化強(qiáng)度與磁化電流230
11.3 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理233
11.3.1 磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理233
11.3.2 磁化率233
11.4 鐵磁質(zhì)238
11.4.1 鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律238
11.4.2 鐵磁質(zhì)的分類240
11.4.3 鐵磁質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)241
內(nèi)容提要241
思考題242
習(xí)題243
第12章 變化的磁場(chǎng)與電場(chǎng)245
12.1電磁感應(yīng)245
12.1.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象245
12.1.2 法拉第電磁感應(yīng)定律245
12.1.3 楞次定律246
12.2 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)248
12.3 感生電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電場(chǎng)254
12.4 自感應(yīng)257
12.5 互感應(yīng)259
12.6 磁場(chǎng)的能量261
12.7 變化電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)263
內(nèi)容提要266
思考題267
習(xí)題268
第13章 麥克斯韋電磁理論電磁波272
13.1 麥克斯韋方程組272
13.1.1 麥克斯韋方程組的積分形式272
13.1.2 麥克斯韋方程組的微分形式273
13.2 電磁波簡(jiǎn)介274
13.2.1 電磁波的輻射和傳播274
13.2.2 電磁波的波動(dòng)方程276
13.2.3 平面電磁波277
13.2.4 電磁波譜電磁波的應(yīng)用278
內(nèi)容提要280
思考題281
參考文獻(xiàn)282
附錄1283
國(guó)際單位制和物理量的量綱283
國(guó)際單位制的單位定義284
幾個(gè)保留單位和換算關(guān)系285
附錄2286
基本物理常數(shù)表286.