目錄
第1篇 力學(xué)
第1章 質(zhì)點運(yùn)動學(xué)3
1.1 引言3
1.1.1 質(zhì)點3
1.1.2 參考系 坐標(biāo)系3
1.1.3 時間和空間的計量4
1.2 質(zhì)點運(yùn)動的描述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)點運(yùn)動學(xué)的兩類問題8
1.3.1 第一類問題9
1.3.2 第二類問題11
1.4 圓周運(yùn)動 曲線運(yùn)動在自然坐標(biāo)系中的表示16
1.4.1 圓周運(yùn)動中的切向和法向加速度17
1.4.2 一般曲線運(yùn)動在自然坐標(biāo)系中的表示18
1.4.3 圓周運(yùn)動的角量描述19
1.4.4 圓周運(yùn)動線量與角量的關(guān)系19
1.5 相對運(yùn)動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)動和力29
2.1 牛頓運(yùn)動定律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)中幾種常見的力31
2.3 牛頓運(yùn)動定律的應(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 動量和角動量42
3.1 動量定理 動量守恒定律42
3.1.1 質(zhì)點的動量定理42
3.1.2 質(zhì)點系的動量定理44
3.1.3 動量守恒定律46
3.2 質(zhì)心及質(zhì)心運(yùn)動定律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)動定律50
3.3 質(zhì)點的角動量 角動量守恒定律52
3.3.1 質(zhì)點的角動量52
3.3.2 質(zhì)點角動量定理52
3.3.3 質(zhì)點角動量守恒定律53
內(nèi)容提要55
思考題55
習(xí)題56
第4章 功和能58
4.1 功動能定理58
4.1.1 功58
4.1.2 質(zhì)點的動能定理59
4.1.3 質(zhì)點系的動能定理61
4.1.4 一對力的功61
4.2 保守力的功勢能62
4.2.1 保守力的功保守力62
4.2.2 勢能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)史上的推動作用71
4.4.3 對稱性與守恒定律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)動的描述76
5.1.1 剛體及其運(yùn)動76
5.1.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動的描述77
5.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動定律78
5.2.1 力矩78
5.2.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動定律79
5.2.3 轉(zhuǎn)動慣量79
5.2.4 剛體定軸轉(zhuǎn)動定律的應(yīng)用83
5.3 剛體定軸轉(zhuǎn)動中的功和能85
5.3.1 轉(zhuǎn)動動能85
5.3.2 力矩的功85
5.3.3 定軸轉(zhuǎn)動中的動能定理86
5.3.4 剛體的重力勢能86
5.3.5 機(jī)械能守恒定律86
5.4 剛體的角動量和角動量守恒定律87
5.4.1 剛體的角動量87
5.4.2 剛體的角動量定律88
5.4.3 剛體的角動量守恒定律89
內(nèi)容提要93
思考題94
習(xí)題94
第6章 狹義相對論基礎(chǔ)98
6.1 伽利略變換和經(jīng)典力學(xué)時空觀98
6.1.1 伽利略變換98
6.1.2 絕對時空觀99
6.1.3 伽利略相對性原理和經(jīng)典物理學(xué)的困難100
6.2 狹義相對論的基本概念 洛倫茲變換102
6.2.1 狹義相對論基本原理102
6.2.2 洛倫茲變換102
6.3 狹義相對論時空理論105
6.3.1 “同時”的相對性106
6.3.2 時間延緩效應(yīng)107
6.3.3 運(yùn)動尺度收縮108
6.3.4 因果律與信號傳遞速度110
6.4 狹義相對論動力學(xué)基礎(chǔ)111
6.4.1 相對論質(zhì)量111
6.4.2 相對論能量113
6.4.3 質(zhì)能關(guān)系115
6.4.4 動量能量關(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123
7.1 電荷守恒定律與庫侖定律123
7.1.1 電荷守恒定律123
7.1.2 庫侖定律124
7.2 電場強(qiáng)度場的疊加原理126
7.2.1 電場126
7.2.2 電場強(qiáng)度126
7.2.3 點電荷的電場強(qiáng)度127
7.2.4 電場強(qiáng)度疊加原理127
7.3 電場線電通量高斯定理132
7.3.1 電場線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 電場力的功電勢141
7.4.1 靜電場力做功的特點141
7.4.2 電勢142
7.4.3 電勢的計算143
7.5 電場強(qiáng)度與電勢146
7.5.1 等勢面146
7.5.2 電場強(qiáng)度與電勢的關(guān)系147
內(nèi)容提要149
思考題151
習(xí)題152
第8章 靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)154
8.1 靜電場中的導(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156
8.1.4 靜電屏蔽157
8.1.5 有導(dǎo)體存在時靜電場的分析與計算158
8.2 靜電場中的電介質(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 計算電容器的電容167
8.5 電場的能量173
8.5.1 孤立帶電導(dǎo)體的能量173
8.5.2 任意靜電場的能量173
8.5.3 點電荷系的靜電勢能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 電源的電動勢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(磁場線？磁感線)199
10.2.3 磁通量200
10.3 載流導(dǎo)體的磁場201
10.3.1 畢奧薩伐爾定律201
10.3.2 運(yùn)動電荷的磁場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 磁場對電流的作用212
10.5.1 磁場對載流導(dǎo)線的作用力212
10.5.2 均勻磁場對載流線圈的作用212
10.5.3 磁力矩的功213
10.6 帶電粒子在磁場中的運(yùn)動217
10.6.1 帶電粒子在均勻磁場中的運(yùn)動磁聚焦217
10.6.2 帶電粒子在非均勻磁場中的運(yùn)動磁鏡磁約束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 變化的磁場與電場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 動生電動勢248
12.3 感生電動勢感應(yīng)電場254
12.4 自感應(yīng)257
12.5 互感應(yīng)259
12.6 磁場的能量261
12.7 變化電場產(chǎn)生磁場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 電磁波簡介274
13.2.1 電磁波的輻射和傳播274
13.2.2 電磁波的波動方程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
國際單位制和物理量的量綱283
國際單位制的單位定義284
幾個保留單位和換算關(guān)系285
附錄2286
基本物理常數(shù)表286.