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第一章 质点力学 1

1.1 质点运动学 1

1.1.1 参考系与坐标系 1

1.1.2 描述质点运动的物理量 2

1.1.3 直角坐标系中质点运动的描述 4

1.1.4 运动学的两类问题 6

1.1.5 平面极坐标系中质点运动的描述 9

1.1.6 自然坐标系中质点运动的描述 11

1.1.7 相对运动 13

1.2 牛顿运动定律 15

1.2.1 牛顿运动定律的基本内容 15

1.2.2 力学中常见的力 17

1.2.3 牛顿运动定律的应用 19

1.2.4 力学相对性原理与非惯性系 21

1.3 动能定理与机械能守恒定律 26

1.3.1 功和功率 27

1.3.2 质点的动能定理 28

1.3.3 保守力的功与势能 30

1.3.4 机械能守恒定律 33

1.3.5 普遍的能量守恒与转化定律 36

1.4 动量定理与动量守恒定律 36

1.4.1 动量定理 36

1.4.2 动量守恒定律 40

1.4.3 碰撞 40

1.4.4 火箭飞行简介 42

1.5 角动量定理与角动量守恒定律 43

1.5.1 质点角动量定理与角动量守恒定律 43

1.5.2 质点系角动量定理与角动量守恒定律 46

1.6 质心运动定理 47

1.6.1 质心 47

1.6.2 质心运动定理 48

思考题与习题 49

第二章 刚体力学基础 56

2.1 刚体定轴转动运动学 56

2.1.1 刚体的自由度 56

2.1.2 刚体运动的分类 57

2.1.3 描述刚体定轴转动的物理量 58

2.1.4 角量与线量的关系 60

2.2 刚体定轴转动定律 62

2.2.1 相对固定轴的力矩 62

2.2.2 刚体定轴转动定律 63

2.2.3 转动惯量 64

2.2.4 转动定律的应用 67

2.2.5 刚体的平衡 70

2.3 刚体定轴转动的动能定理与重力场中含刚体系统的机械能守恒 72

2.3.1 力矩的功和功率 72

2.3.2 刚体定轴转动的动能定理 73

2.3.3 重力场中含刚体系统的机械能守恒 74

2.4 刚体定轴转动的角动量定理与角动量守恒定律 76

2.4.1 刚体相对定轴的角动量 76

2.4.2 刚体定轴转动的角动量定理 77

2.4.3 刚体定轴转动的角动量守恒定律 77

2.4.4 含刚体系统定轴转动的角动量守恒 78

2.5 纯滚动 80

2.5.1 纯滚动运动学 81

2.5.2 纯滚动动力学 81

2.6 进动 84

思考题与习题 85

第三章 气体动理论 90

3.1 热力学系统的平衡态 90

3.2 热运动与分子力 91

3.2.1 热运动 91

3.2.2 分子力 91

3.3 理想气体压强公式 92

3.3.1 理想气体微观模型 93

3.3.2 压强的微观解释 93

3.4 温度的统计解释 94

3.5 能量均分定理 96

3.5.1 自由度 96

3.5.2 能量按自由度均分定理 97

3.5.3 理想气体的内能 98

3.6 麦克斯韦分子速率分布规律 99

3.6.1 气体分子速率分布的实验测定 99

3.6.2 麦克斯韦速率分布律 100

3.7 玻耳兹曼能量分布律和等温气压公式 103

3.8 平均碰撞频率和平均自由程 103

3.9 近平衡态的输运过程 105

3.9.1 黏性现象 105

3.9.2 热传导现象 106

3.9.3 扩散现象 106

3.10 实际气体的范德瓦耳斯方程 107

思考题与习题 109

第四章 热力学基础 112

4.1 热力学第一定律 112

4.1.1 准静态过程 112

4.1.2 功 内能 热量 113

4.1.3 热力学第一定律 115

4.2 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用 115

4.2.1 等体过程 116

4.2.2 等压过程 116

4.2.3 等温过程 117

4.3 绝热过程 多方过程 119

4.3.1 绝热过程 119

4.3.2 多方过程 121

4.4 循环过程 卡诺循环 124

4.4.1 循环过程及其效率 124

4.4.2 卡诺循环 126

4.4.3 制冷机的工作过程 127

4.5 热力学第二定律 129

4.5.1 热力学第二定律的表述 129

4.5.2 热力学第二定律两种表述的等效性 130

4.5.3 可逆过程和不可逆过程 131

4.5.4 卡诺定理 132

4.6 热力学第二定律的统计意义 132

4.7 熵 134

4.7.1 熵的引入 134

4.7.2 熵增加原理 136

4.7.3 熵的微观意义 137

思考题与习题 138

第五章 静电场 142

5.1 电荷与静电场 142

5.1.1 两种电荷 142

5.1.2 库仑定律 143

5.1.3 真空中的静电场 143

5.1.4 场强叠加原理 144

5.1.5 电场强度的计算 144

5.1.6 电偶极子模型 146

5.2 静电场的性质 150

5.2.1 电场线和电场强度通量 150

5.2.2 静电场中的高斯定理 151

5.2.3 静电场的环路定理 156

5.3 电势能与电势 157

5.3.1 电势能 157

5.3.2 电势 158

5.3.3 电势的计算 159

5.3.4 等势面 160

5.3.5 场强与电势的关系 161

5.4 静电场力的应用 164

5.5 静电场中的导体 166

5.5.1 静电平衡条件 166

5.5.2 静电平衡导体的性质 166

5.5.3 静电屏蔽 169

5.6 静电场中的电介质 171

5.6.1 电介质的极化 172

5.6.2 电极化强度 173

5.6.3 电介质中的电场 174

5.6.4 电介质中的高斯定理 175

5.6.5 静电场的边界条件 177

5.7 电容 电场的能量 178

5.7.1 孤立导体的电容 178

5.7.2 几种典型电容器的计算 179

5.7.3 静电场的能量 182

思考题与习题 183

第六章 恒定磁场 191

6.1 恒定电流 191

6.1.1 电流密度 191

6.1.2 电流的连续性方程及恒定电流 193

6.1.3 欧姆定律的微分形式 194

6.2 电流与磁场 195

6.2.1 磁场和磁感应强度 195

6.2.2 毕奥-萨伐尔定律（毕-萨定律） 195

6.2.3 运动电荷的磁场 199

6.3 磁场的性质 200

6.3.1 磁感应线、磁通量与磁场中的高斯定理 200

6.3.2 恒定磁场中的安培环路定理 201

6.3.3 安培环路定理应用举例 204

6.4 磁力 磁力矩 206

6.4.1 磁场对通电导线的作用力——安培力 206

6.4.2 磁场对通电平面线圈的力矩 207

6.4.3 磁场对运动电荷的作用 209

6.5 物质磁性的简介 211

6.5.1 物质的磁性 211

6.5.2 顺磁质与抗磁质的本质 212

6.5.3 磁化强度矢量 213

6.5.4 M与B的关系 214

6.5.5 有磁介质存在时的安培环路定理 216

6.5.6 B、M、H三矢量的关系 216

6.5.7 铁磁质 218

6.5.8 磁场的边界条件 220

思考题与习题 222

第七章 电磁感应 228

7.1 电源电动势 228

7.2 电磁感应现象 229

7.3 法拉第电磁感应定律 230

7.4 动生电动势与感生电动势 231

7.4.1 动生电动势 231

7.4.2 感生电动势 233

7.5 自感与互感 235

7.5.1 自感现象与自感系数 235

7.5.2 互感现象与互感系数 238

7.6 磁场的能量 240

思考题与习题 241

第八章 麦克斯韦方程组 245

8.1 位移电流 245

8.2 麦克斯韦方程组 248

8.3 电磁场的相对论变换 250

思考题与习题 256

各章思考题与习题参考答案 258