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 16
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 18
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 伽利略變換與經(jīng)典時(shí)空觀 22
1.5.2 相對(duì)位移與相對(duì)速度的應(yīng)用 23
提要 26
思考題 27
習(xí)題 27
第2章 運(yùn)動(dòng)和力 30
2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 30
2.1.1 牛頓第一定律 30
2.1.2 牛頓第二定律 30
2.1.3 牛頓第三定律 31
2.2 幾種常見(jiàn)的力 31
2.2.1 自然界中的4種基本力 32
2.2.2 力學(xué)中幾種常見(jiàn)的力 32
2.3 牛頓定律的應(yīng)用 34
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 37
提要 38
思考題 39
習(xí)題 39
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)動(dòng)量定理 42
3.1.2 質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理 43
3.1.3 動(dòng)量守恒定律 45
3.2 質(zhì)心及質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律 48
3.2.1 質(zhì)心 48
3.2.2 質(zhì)心與重心 49
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 51
3.3.1 角動(dòng)量 51
3.3.2 質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量定理 51
3.3.3 質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量守恒定律 52
提要 54
思考題 54
習(xí)題 55
第4章 功和能 57
4.1 功動(dòng)能定理 57
4.1.1 功 57
4.1.2 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理 58
4.1.3 質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理 60
4.1.4 一對(duì)力的功 61
4.2 保守力的功勢(shì)能 61
4.2.1 保守力的功保守力 61
4.2.2 勢(shì)能 63
4.3 功能原理能量守恒定律 66
4.3.1 功能原理機(jī)械能守恒定律 66
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 71
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 轉(zhuǎn)動(dòng)定律 78
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 角動(dòng)量守恒定律 88
提要 92
思考題 93
習(xí)題 93
第2篇 電磁學(xué)
第6章 真空中的靜電場(chǎng) 99
6.1 電荷守恒定律庫(kù)侖定律 99
6.1.1 電荷守恒定律 99
6.1.2 庫(kù)侖定律 100
6.2 電場(chǎng)強(qiáng)度場(chǎng)的疊加原理 102
6.2.1 電場(chǎng) 102
6.2.2 電場(chǎng)強(qiáng)度 102
6.2.3 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度 103
6.2.4 電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理 103
6.3 電場(chǎng)線電通量高斯定理 108
6.3.1 電場(chǎng)線 108
6.3.2 電通量 109
6.3.3 高斯定理 111
6.3.4 高斯定理的應(yīng)用 112
6.4 電場(chǎng)力的功電勢(shì) 116
6.4.1 靜電場(chǎng)力作功的特點(diǎn) 117
6.4.2 電勢(shì) 118
6.4.3 電勢(shì)的計(jì)算 119
6.5 電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系 122
6.5.1 等勢(shì)面 122
6.5.2 電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系 123
提要 125
思考題 127
習(xí)題 128
第7章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì) 130
7.1 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體 130
7.1.1 靜電感應(yīng)靜電平衡條件 130
7.1.2 靜電平衡導(dǎo)體的電荷分布 131
7.1.3 空腔導(dǎo)體內(nèi)外的靜電場(chǎng) 132
7.1.4 靜電屏蔽 133
7.1.5 有導(dǎo)體存在時(shí)靜電場(chǎng)的分析與計(jì)算 134
7.2 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì) 137
7.2.1 電介質(zhì)的極化 137
7.2.2 電極化強(qiáng)度 138
7.2.3 電極化強(qiáng)度與極化電荷分布的關(guān)系 139
7.3 電介質(zhì)中的高斯定理 140
7.4 電容器及其電容計(jì)算 142
7.4.1 孤立導(dǎo)體的電容 142
7.4.2 電容器的電容 143
7.4.3 計(jì)算電容器的電容 143
7.5 電場(chǎng)的能量 149
7.5.1 孤立帶電導(dǎo)體的能量 149
7.5.2 電場(chǎng)的能量 149
提要 152
思考題 154
習(xí)題 155
第8章 恒定電流 157
8.1 電流歐姆定律 157
8.1.1 電流 157
8.1.2 歐姆定律 158
8.1.3 電流密度矢量 159
8.1.4 歐姆定律的微分形式 160
8.2 電源的電動(dòng)勢(shì) 161
8.3 閉合回路和一段含源電路的歐姆定律 162
8.3.1 電流的功和功率焦耳定律 162
8.3.2 閉合回路的歐姆定律 163
8.3.3 一段含源電路的歐姆定律 164
8.4 電容器的充電與放電 165
8.4.1 電容器的充電 165
8.4.2 電容器的放電 167
提要 167
思考題 168
習(xí)題 168
第9章 真空中恒定電流的磁場(chǎng) 171
9.1 基本磁現(xiàn)象與本質(zhì) 171
9.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁通量 172
9.2.1 磁感應(yīng)強(qiáng)度 172
9.2.2 磁力線 173
9.2.3 磁通量 174
9.3 載流導(dǎo)體的磁場(chǎng) 175
9.3.1 畢奧薩伐爾定律 175
9.3.2 運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng) 175
9.3.3 畢奧薩伐爾定律的應(yīng)用 176
9.4 安培環(huán)路定理及其應(yīng)用 181
9.4.1 安培環(huán)路定理 181
9.4.2 安培環(huán)路定理的應(yīng)用 182
9.5 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 186
9.5.1 磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用力 186
9.5.2 均勻磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用 186
9.5.3 磁力矩的功 187
9.6帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 191
9.6.1 帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)磁聚焦 191
9.6.2 帶電粒子在非均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)磁鏡磁約束 192
9.7霍爾效應(yīng) 194
提要 195
思考題 196
習(xí)題 197
第10章 磁場(chǎng)中的磁介質(zhì) 201
10.1 磁介質(zhì) 201
10.2 物質(zhì)的磁化 202
10.2.1 分子電流的起源 202
10.2.2 順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化規(guī)律 202
10.2.3 磁化強(qiáng)度與磁化電流 204
10.3 磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理 207
10.3.1 磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理 207
10.3.2 磁化率 207
10.4 鐵磁質(zhì) 212
10.4.1 鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律 212
10.4.2 鐵磁質(zhì)的分類 214
10.4.3 鐵磁質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) 215
提要 215
思考題 216
習(xí)題 217
第11章 變化的磁場(chǎng)與電場(chǎng) 219
11.1 電磁感應(yīng) 219
11.1.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 219
11.1.2 法拉第電磁感應(yīng)定律 219
11.1.3 楞次定律 220
11.2 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 222
11.3 感生電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電場(chǎng) 228
11.4 自感應(yīng) 231
11.5 互感應(yīng) 233
11.6磁場(chǎng)的能量 235
11.7變化電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng) 237
提要 240
思考題 241
習(xí)題 242
第12章 麥克斯韋電磁理論電磁波 246
12.1 麥克斯韋方程組 246
12.1.1 麥克斯韋方程組的積分形式 246
12.1.2 麥克斯韋方程組的微分形式 247
12.2 電磁波簡(jiǎn)介 248
12.2.1 電磁波的輻射和傳播 248
12.2.2 電磁波的波動(dòng)方程 250
12.2.3 平面電磁波 251
12.2.4 電磁波譜電磁波的應(yīng)用 252
提要 254
思考題 255
參考文獻(xiàn) 256
習(xí)題答案 257
附錄1 266
國(guó)際單位制和物理量的量綱 266
國(guó)際單位制的單位定義 267
幾個(gè)保留單位和換算關(guān)系 268
附錄2 269
基本物理常數(shù)表 269