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第一章 质点力学 1

第1讲 直角坐标中的运动 1

1.1 点的直线运动 2

1.2 高维空间中的运动 6

1.3 抛体运动 9

1.4 两点之间的关联运动 10

课堂练习 12

第2讲 质点的圆周运动 12

2.1 圆周运动的简单描述 12

2.2 圆周运动的加速度 13

2.3 任意曲线运动 15

2.4 加速度公式详细推导 16

课堂练习 17

第3讲 牛顿运动定律 17

3.1 牛顿定律的表述 18

3.2 作用力 19

3.3 牛顿定律的应用 21

课堂练习 23

第4讲 时空观与相对运动 24

4.1 古典时空观 24

4.2 惯性系之间的伽利略变换 25

4.3 平动加速参照系之间的相对运动 26

4.4 非惯性参照系 27

课堂练习 30

第5讲 动量与冲量 30

5.1 力的冲量 30

5.2 动量定理 31

5.3 动量守恒 33

课堂练习 34

第6讲 功与势能 34

6.1 功的定义 35

6.2 常见势能 36

6.3 保守力与势能 38

课堂练习 39

第7讲 动能与机械能 40

7.1 动能定理 40

7.2 机械能守恒定律 42

课堂练习 44

总习题一 45

第二章 广延物质力学 48

第8讲 刚体运动学 48

8.1 刚体的运动 48

8.2 刚体的转动惯量 50

课堂练习 53

第9讲 刚体转动定律 53

9.1 力对转轴的矩 53

9.2 转动定律 55

课堂练习 57

第10讲 角动量 58

10.1 质点的角动量 58

10.2 刚体的角动量 59

课堂练习 61

第11讲 刚体的能量 61

11.1 力矩的功 62

11.2 定轴转动刚体的动能定理 62

11.3 刚体力学公式汇总 64

课堂练习 64

第12讲 弹性体 65

12.1 应力 65

12.2 斜截面上的应力 66

12.3 应变 66

12.4 胡克定律 68

课堂练习 69

第13讲 静止的流体 69

13.1 流体内部的应力 69

13.2 表面张力 71

13.3 球形液面的附加压强 72

13.4 毛细现象 73

13.5 气体栓塞 75

课堂练习 75

第14讲 运动的流体 76

14.1 理想流体的运动 76

14.2 伯努利方程 77

14.3 伯努利方程的应用 78

课堂练习 82

第15讲 黏滞流体 82

15.1 层流 82

15.2 哈根-泊肃叶公式 84

总习题二 86

第三章 热学 88

第16讲 温度与状态方程 88

16.1 热力学系统的描述 88

16.2 温度 89

16.3 状态方程 91

16.4 理想气体 91

课堂练习 94

第17讲 理想气体的压强与内能 94

17.1 压强公式 94

17.2 气体分子的自由度 97

17.3 能量均分定理 98

17.4 理想气体的内能 98

课堂练习 99

第18讲 热力学第一定律 100

18.1 基本概念 100

18.2 热力学第一定律的表述 101

18.3 理想气体的等值过程 102

18.4 绝热过程 106

课堂练习 110

第19讲 循环过程 110

19.1 热机效率 111

19.2 卡诺循环 113

19.3 真实热机 114

课堂练习 115

第20讲 热力学第二定律 116

20.1 热力学第二定律的表述 116

20.2 热力学过程的不可逆性 117

20.3 熵 117

课堂练习 118

第21讲 气体分子的统计分布律 119

21.1 速率分布函数 119

21.2 麦克斯韦速率分布律 119

21.3 玻尔兹曼能量分布律 122

课堂练习 123

第22讲 碰撞与输运 123

22.1 分子碰撞 123

22.2 输运现象 125

总习题三 127

第四章 振动和波动 129

第23讲 简谐振动的运动学 129

23.1 振动的基本概念 129

23.2 简谐振动的描述 130

23.3 简谐振动的速度与加速度 131

23.4 简谐振动的矢量图表示 133

23.5 复数表示 133

课堂练习 135

第24讲 谐振动的动力学 135

24.1 简谐振动的判定 135

24.2 振动的能量 137

24.3 阻尼振动 139

24.4 受迫振动 141

课堂练习 143

第25讲 振动的合成 143

25.1 同方向同频率的振动合成 144

25.2 拍 146

25.3 椭圆振动 147

25.4 李萨茹图形 148

25.5 多振动的合成 148

25.6 振动的分解 150

课堂练习 150

第26讲 行波的波函数 151

26.1 波的基础概念 151

26.2 波动中的相位 152

26.3 波函数的推导 153

26.4 波函数的性质 154

26.5 波阵面与相速度 156

课堂练习 158

第27讲 波的动力学 158

27.1 波动方程 158

27.2 简谐波的阻抗 160

27.3 波场的能量 162

27.4 波的反射与透射 164

第28讲 声波 165

28.1 声压与声能 165

28.2 人耳听觉 167

28.3 超声波 168

课堂练习 169

第29讲 惠更斯原理及干涉 170

29.1 惠更斯原理 170

29.2 相控阵技术 171

29.3 干涉 171

29.4 波程 175

课堂练习 176

第30讲 驻波 176

30.1 驻波及其性质 176

30.2 边界反射 178

30.3 半波损失 179

30.4 驻波与乐器 181

课堂练习 182

第31讲 多普勒效应 183

31.1 共线运动的多普勒效应 183

31.2 非共线多普勒效应 185

31.3 激波 186

课堂练习 187

总习题四 188

第五章 光学 190

第32讲 几何光学基本定律 190

32.1 几何光学的实验规律 190

32.2 费马原理 192

课堂练习 194

第33讲 球面近轴成像 195

33.1 单球面成像 195

33.2 透镜成像 197

33.3 薄透镜成像几何作图法 199

课堂练习 199

第34讲 双缝干涉 200

34.1 干涉中的特殊光程 200

34.2 非相干自然光源 201

34.3 杨氏双缝干涉 202

34.4 改进的双缝实验 204

课堂练习 205

第35讲 薄膜干涉 206

35.1 均匀膜等厚干涉 206

35.2 劈形薄膜等厚干涉 208

35.3 空间相干性与时间相干性 211

课堂练习 212

第36讲 衍射 212

36.1 单缝衍射 213

36.2 单缝衍射的光强 215

36.3 圆孔衍射 216

课堂练习 218

第37讲 光栅 218

37.1 光栅方程 218

37.2 光栅衍射的光强 220

37.3 光栅光谱 221

课堂练习 222

第38讲 偏振 222

38.1 偏振态 222

38.2 起偏与检偏 225

38.3 反射光与折射光的偏振 226

38.4 双折射 227

38.5 旋光 228

课堂练习 229

总习题五 229

第六章 静电场 231

第39讲 电荷与电场 231

39.1 电荷 231

39.2 电场 232

39.3 电场强度计算 234

39.4 电场力 237

课堂练习 238

第40讲 静电场的高斯定理 239

40.1 电通量 239

40.2 高斯定理 240

40.3 高斯定理求解电场 242

课堂练习 245

第41讲 静电场的环路定理 246

41.1 环路定理 246

41.2 电势 247

41.3 电势的计算 248

41.4 电势梯度 251

课堂练习 252

第42讲 静电场中的导体 253

42.1 导体的静电平衡 253

42.2 空腔导体与静电屏蔽 255

课堂练习 257

第43讲 电容器与电场能 257

43.1 电容器 257

43.2 静电场的能量 259

课堂练习 260

第44讲 静电场中的介质 261

44.1 电介质的极化 261

44.2 介质中的静电场 263

课堂练习 263

总习题六 264

第七章 稳恒磁场 266

第45讲 毕奥-萨伐尔定律 266

45.1 磁感应强度 266

45.2 恒定电流 267

45.3 毕奥-萨伐尔定律 268

课堂练习 271

第46讲 磁场的性质 272

46.1 磁场的高斯定理 272

46.2 安培环路定理 273

46.3 环路定理的应用 274

课堂练习 277

第47讲 洛仑兹力 277

47.1 洛仑兹力 277

47.2 洛仑兹力的应用 279

47.3 霍尔效应 280

课堂练习 281

第48讲 安培力 281

48.1 安培定律 281

48.2 磁场中的载流线圈 283

课堂练习 285

第49讲 磁介质 285

49.1 磁介质概述 285

49.2 磁化的描述 286

49.3 介质中的安培环路定理 287

49.4 铁磁质的磁化 287

课堂练习 289

总习题七 289

第八章 时变电磁场 291

第50讲 电磁感应 291

50.1 电动势 291

50.2 电磁感应定律 292

课堂练习 295

第51讲 感应电动势 296

51.1 动生电动势 296

51.2 感生电动势 299

51.3 涡电流 300

课堂练习 301

第52讲 互感与自感 302

52.1 互感 302

52.2 自感 304

52.3 磁场的能量 305

课堂练习 306

第53讲 电磁场理论 306

53.1 位移电流 306

53.2 麦克斯韦方程组 308

53.3 电磁场与电磁波 308

课堂练习 310

总习题八 310

第九章 近代物理 312

第54讲 狭义相对论 312

54.1 力学相对性原理 312

54.2 光速不变 314

54.3 洛仑兹变换 315

54.4 狭义相对论的时空观 316

课堂练习 320

第55讲 相对论动力学 320

55.1 速度变换 320

55.2 相对论动量与能量 321

课堂练习 323

第56讲 量子论的出现 324

56.1 经典物理的困难 324

56.2 物质波 327

56.3 不确定关系 329

课堂练习 331

第57讲 薛定谔方程 331

57.1 薛定谔方程的建立 331

57.2 一维势阱 334

57.3 谐振子 336

课堂练习 337

第58讲 势垒贯穿 337

第59讲 氢原子 339

59.1 氢原子的薛定谔方程 339

59.2 电子自旋 341

课堂练习 342

总习题九 343

附录 344

Ap1 常用数据 344

Ap1.1 基本物理常量 344

Ap1.2 基本天文常量 345

Ap1.3 国际单位倍数因子 346

Ap1.4 希腊字母 346

Ap2 常用数学公式 347

Ap2.1 常用微积分 347

Ap2.2 泰勒级数 348

Ap2.3 三角函数 349

Ap2.4 复变函数 350

参考文献 351