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第一章 质点运动学 1

第一节 质点的运动方程 2

一、参照系与坐标系 2

二、位置矢量和位移 2

第二节 速度和加速度 3

一、速度矢量 3

二、加速度矢量 4

第三节 曲线运动 5

一、直角坐标系中的抛体运动 5

二、圆周运动 6

第四节 相对运动 8

一、伽利略坐标变换 8

二、伽利略速度变换与加速度变换 9

习题 10

第二章 质点动力学 11

第一节 牛顿运动定律 11

一、自然界中的基本相互作用 11

二、牛顿第一定律和牛顿第三定律 12

三、牛顿第二定律 13

四、非惯性参照系与惯性力 15

第二节 功和能 16

一、功 16

二、保守力和势能 17

三、动能和动能定理 18

四、功能原理与机械能守恒定律 19

第三节 动量和动量守恒定律 19

一、冲量与动量定理 20

二、动量守恒定律 20

三、碰撞 21

习题 22

物理窗口 A．黑洞 B．暗物质 C．暗能量 24

第三章 连续体力学 28

第一节 刚体的定轴转动 28

一、刚体的运动 28

二、刚体定轴转动定理 32

三、转动中的功和能 36

四、刚体的角动量定理 37

第二节 流体力学 40

一、理想流体的定常流动 40

二、黏性流体的流动 44

第三节 液体的表面现象 49

一、液体的表面张力 49

二、毛细现象 53

习题 56

物理窗口 D．生物力学 59

第四章 气体动理论 61

第一节 气体动理论的基本概念 62

一、热力学系统 62

二、理想气体的状态方程 62

三、理想气体的压强 64

四、温度的微观本质 66

第二节 分子平均动能按自由度均分的统计规律 66

一、自由度 66

二、分子的平均动能按自由度均分定理 68

三、理想气体的内能 69

第三节 气体分子速率分布的统计规律 70

一、气体分子的速率分布律 70

二、麦克斯韦速率分布律 71

三、麦克斯韦速率分布律的应用 72

四、麦克斯韦速率分布律的实验验证 74

第四节 气体分子能量分布的统计规律 76

一、玻尔兹曼分布律 76

二、在重力场中粒子按高度的分布 77

第五节 气体分子碰撞的统计规律 77

一、气体分子的有效直径 78

二、平均碰撞频率 78

三、平均自由程 79

第六节 气体的输运规律 79

一、气体的内摩擦现象 80

二、气体的热传导 81

三、气体的扩散 82

第七节 真实气体的状态方程 84

一、分子力 84

二、范德瓦耳斯方程 85

习题 88

第五章 热力学 90

第一节 热力学第一定律及其对理想气体的应用 90

一、热力学过程 90

二、功 92

三、内能 93

四、热量 93

五、热力学第一定律 94

六、热力学第一定律对理想气体的应用 95

第二节 循环过程 卡诺循环 101

一、循环过程 101

二、卡诺循环 102

第三节 热力学第二定律 105

一、热力学过程的方向性 105

二、热力学第二定律 106

第四节 熵与熵增加原理 108

一、熵 108

二、熵增加原理 112

三、热力学第二定律的微观本质 113

第五节 热力学函数及应用 116

一、焓 116

二、自由能 116

三、吉布斯自由能 117

四、热力学函数的应用 117

习题 119

物理窗口 E．化学势与水势 F．生物系统热力学 G．耗散结构理论 122

第六章 静电场 130

第一节 电场强度 130

一、库仑定律 130

二、电场强度 131

三、高斯定理 138

第二节 电势 145

一、电势能 145

二、电势 147

三、电场强度与电势的关系 152

第三节 电泳 等点聚焦电泳 154

第四节 静电场对导体的作用 154

一、导体的静电平衡 154

二、导体的电荷分布、尖端放电 155

第五节 静电场对电介质的作用 157

一、电介质的极化 157

二、电介质中的高斯定理 158

三、电容器 细胞电容 160

四、电介质电泳 细胞电融融合 162

第六节 静电场的能量 162

一、带电体系的静电能量 162

二、电场的能量 163

习题 164

物理窗口 H．生物电学 166

第七章 稳恒电流和稳恒磁场 169

第一节 电流密度和电动势 169

一、电流 电流密度矢量 169

二、欧姆定律及其微分形式 171

三、电源 电动势 172

第二节 真空中的稳恒磁场 174

一、磁感应强度 174

二、毕奥-萨伐尔定律 177

三、磁通量 磁场的高斯定理 183

四、安培环路定理 185

五、磁场对运动电荷的作用 190

六、磁场对载流导线的作用 192

第三节 磁介质中的磁场 195

一、磁介质 195

二、铁磁质 199

习题 200

第八章 电磁感应 204

第一节 电磁感应定律 204

一、电磁感应现象 204

二、法拉第电磁感应定律 205

第二节 动生电动势 206

第三节 感生电动势 208

一、感生电动势涡旋电场 208

二、自感和互感 209

第四节 磁场的能量 211

第五节 麦克斯韦方程 214

一、位移电流 214

二、麦克斯韦电磁场方程的积分形式 215

三、电磁波 216

习题 218

物理窗口 I．超导电性J．生物磁学 220

第九章 振动和波 227

第一节 线性振动 228

一、简谐振动 228

二、阻尼振动 234

三、受迫振动 共振 236

第二节 振动的合成 238

一、一维线性振动的合成 238

二、二维线性振动的合成 240

第三节 平面简谐波 243

一、物体的弹性形变 243

二、机械波的产生和传播 244

三、平面简谐波的波函数 247

第四节 波的能量 252

一、波的能量 252

二、波动能量的传播 254

三、波的吸收 254

第五节 惠更斯原理 波的传播特性 255

一、惠更斯原理 255

二、波的衍射现象 256

三、波的反射现象 257

四、波的折射现象 257

第六节 波的干涉 258

一、波的叠加原理 258

二、波的干涉现象 259

三、驻波 261

习题 264

物理窗口 K．非线性振动与混沌 L．生物节律 266

第十章 光的波动性 271

第一节 光的干涉 271

一、光的相干条件 271

二、杨氏双缝干涉 洛埃德镜 273

三、薄膜干涉 276

第二节 光的衍射 282

一、惠更斯-菲涅耳原理 282

二、夫琅禾费单缝衍射和圆孔衍射 283

三、光栅衍射 289

四、X射线的衍射 293

第三节 光的偏振 295

一、光的偏振态 295

二、布儒斯特定律 299

三、光的双折射现象 300

四、波片椭圆偏振光和圆偏振光 偏振光的检验 303

五、旋光现象 306

习题 307

物理窗口 M．全息光学 N．旋光与对称性破缺 310

习题参考答案 314

附录 322

附录Ⅰ 常用基本物理常量 322

附录Ⅱ 保留单位和标准值 323

参考文献 324