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绪论1

一、物理学的研究对象1

二、物理学与技术进步、生产实践的关系1

三、物理学的学习方法2

第一章　力学的基本定律3

第一节　牛顿运动定律3

一、物理学的理想模型3

二、牛顿运动定律4

三、单位和量纲6

第二节　功和能、能量守恒定律7

一、功7

二、动能、势能8

三、功能原理11

四、机械能守恒定律12

五、能量守恒定律12

第三节　动量守恒定律13

一、动量、冲量、动量定理13

二、动量守恒定律16

第四节　转动和转动定律17

一、刚体的定轴转动17

二、力矩、转动定律、转动惯量20

三、转动动能、力矩的功25

第五节　角动量守恒定律27

一、角动量、冲量矩、角动量定理27

二、角动量守恒定律28

第六节　进动30

习题一32

第二章　相对论36

第一节　伽利略相对性原理　经典力学的时空观36

一、伽利略相对性原理36

二、伽利略变换37

三、经典力学的时空观37

四、经典力学时空观的困难38

第二节　狭义相对论的基本原理40

一、爱因斯坦假设40

二、洛伦兹变换41

三、爱因斯坦速度变换41

第三节　狭义相对论的时空观42

一、同时性的相对性43

二、长度的相对性44

三、时间的相对性45

四、相对性与绝对性47

第四节　相对论动力学49

一、质量和动量49

二、力和动能50

三、能量、质能关系52

四、能量和动量的关系53

第五节　广义相对论简介53

一、等效原理53

二、广义相对性原理55

三、广义相对论的检验55

习题二56

第三章　流体的运动58

第一节　理想流体的定常流动58

一、理想流体58

二、定常流动59

三、连续性方程60

第二节　伯努利方程及其应用60

一、伯努利方程60

二、伯努利方程的应用62

第三节　黏性流体、层流、湍流65

一、牛顿黏性定律65

二、层流、湍流、雷诺数67

第四节　泊肃叶定律68

一、泊肃叶定律68

二、黏性流体的运动规律70

第五节　斯托克斯定律71

习题三72

第四章　振动和波75

第一节　简谐振动75

一、简谐振动的运动方程75

二、简谐振动的能量77

第二节　简谐振动的合成78

一、同方向简谐振动的合成78

二、相互垂直简谐振动的合成80

第三节　振动的分解、频谱81

一、非简谐周期振动的傅里叶分解、不连续谱81

二、一段有限波列的分解、连续谱82

第四节　简单的非理想振动83

第五节　简谐波85

一、机械波的产生和传播85

二、波动方程87

三、波的能量88

第六节　波的叠加原理、波的干涉90

一、波的叠加原理90

二、波的干涉90

三、驻波91

第七节　声波和超声波93

一、声强和声强级94

二、多普勒效应94

三、超声波96

四、次声波97

习题四98

第五章　分子物理学100

第一节　动理学理论101

一、动理学理论及其实验基础101

二、分子现象的统计规律性101

第二节　理想气体动理论基本方程102

一、理想气体物态方程102

二、理想气体动理论基本方程103

三、分子的平均平动动能105

第三节　能量均分定理106

一、自由度106

二、能量均分定理107

第四节　分子速率及其实验测定108

一、分子速率的统计分布108

二、分子速率的实验测定110

第五节　真实气体111

一、真实气体的等温线111

二、分子力113

三、范德瓦耳斯方程114

第六节　液体的表面现象117

习题五122

第六章　静电场124

第一节　库仑定律、电场强度124

一、库仑定律124

二、电场强度124

第二节　电通量、高斯定理128

一、电场线、电通量128

二、高斯定理130

第三节　电场力做功、电势、电势差134

一、静电场的环路定理134

二、电势能、电势、电势差135

三、电场强度与电势的关系139

第四节　静电场中的导体141

一、导体的静电平衡条件141

二、静电平衡时导体的性质141

三、空腔导体和静电屏蔽142

第五节　静电场中的电介质144

一、电介质的极化144

二、极化强度和极化电荷146

三、电位移、有电介质时的高斯定理148

第六节　电容150

一、孤立导体的电容150

二、电容器的电容151

三、电容器电容的计算152

第七节　静电场的能量153

一、电容器的能量153

二、电场的能量和能量密度154

第八节　压电效应及其应用156

一、压电效应156

二、压电效应的应用157

习题六157

第七章　直流电路160

第一节　恒定电流160

一、电流强度和电流密度160

二、欧姆定律的微分形式162

三、电解质导电163

第二节　电源的电动势、一段有源电路的欧姆定律165

一、电源的电动势165

二、一段有源电路的欧姆定律166

第三节　基尔霍夫定律及其应用167

一、基尔霍夫定律168

二、基尔霍夫定律的应用169

第四节　温差电现象及其应用170

一、电子的逸出功170

二、接触电势差171

三、温差电现象及其应用172

第五节　电容器的充电和放电174

一、电容器的充电174

二、电容器的放电176

习题七178

第八章　磁场181

第一节　磁场、磁感应强度181

一、磁场181

二、磁感应强度181

三、磁感应线182

四、磁通量184

第二节　电流的磁场184

一、毕奥-萨伐尔定律184

二、安培环路定理187

第三节　磁场对运动电荷的作用191

一、洛仑兹力191

二、质谱仪193

三、霍耳效应194

第四节　磁场对电流的作用、磁矩196

一、安培定律196

二、磁场对载流线圈的作用、磁矩199

三、磁力矩的功　附加能量201

第五节　磁介质204

一、磁介质204

二、磁导率　磁场强度206

三、铁磁质208

四、磁致伸缩210

习题八211

第九章　电磁感应216

第一节　电磁感应定律216

一、电磁感应的基本定律216

二、有旋电场220

三、涡电流221

第二节 自感222

一、自感现象、自感系数222

二、RL电路223

第三节　磁场的能量225

第四节　电磁场及其传播227

一、位移电流227

二、麦克斯韦电磁场基本方程229

三、电磁波的产生和传播231

四、电磁波的能量233

第五节　超导电性和超导磁体234

一、零电阻现象234

二、迈斯纳效应和磁通量子化234

三、超导的研究前景和应用236

习题九237

第十章　光的波动性240

第一节　光的干涉240

一、光的相干性240

二、杨氏双缝实验241

三、劳埃镜实验242

四、光程和光程差243

五、薄膜干涉244

六、迈克耳孙干涉仪246

第二节　光的衍射247

一、惠更斯-菲涅耳原理247

二、单缝衍射248

三、夫朗和费圆孔衍射　光学仪器的分辨率251

四、衍射光栅　衍射光谱253

第三节　X射线的衍射256

一、X射线的波动性256

二、布拉格方程256

第四节　光的偏振258

一、自然光和偏振光258

二、光的双折射现象262

三、椭圆偏振光和圆偏振光266

四、偏振光的干涉、色偏振267

第五节　旋光现象267

一、旋光性267

二、圆二色性269

第六节　光的吸收和散射269

一、光的吸收、朗伯-比尔定律269

二、光的散射271

习题十272

第十一章　光的粒子性275

第一节　热辐射275

一、热辐射现象275

二、基尔霍夫定律275

三、黑体辐射定律276

四、普朗克量子假设278

第二节　光电效应280

一、光电效应的基本规律280

二、爱因斯坦的光子学说281

三、光电效应的应用284

第三节　康普顿效应285

一、康普顿散射实验285

二、康普顿散射的理论解释285

第四节　光的波粒二象性288

习题十一289

第十二章　量子力学基础290

第一节　玻尔的氢原子结构理论290

一、氢原子光谱的规律性290

二、玻尔的氢原子理论291

第二节　实物粒子的波动性295

一、德布罗意假设295

二、电子衍射297

三、物质波的统计解释299

第三节　不确定原理300

一、坐标和动量的不确定关系式300

二、能量和时间的不确定关系式301

第四节　波函数、薛定谔方程303

一、波函数的意义和性质303

二、薛定谔方程304

三、一维势阱中运动的粒子306

第五节　氢原子及类氢原子的量子力学描述307

一、能量量子化——主量子数n308

二、角动量量子化——角量子数l308

三、空间量子化——磁量数m308

第六节　电子自旋309

一、施特恩-格拉赫实验309

二、碱金属元素光谱的双线结构310

三、电子自旋假设310

四、量子力学的一些应用简介313

习题十二314

第十三章　原子核316

第一节　原子核的基本性质316

一、原子核的电量、质量和大小316

二、原子核的组成318

三、原子核的结合能319

四、核力320

第二节　放射性、衰变定律、核反应321

一、放射性衰变322

二、衰变定律324

三、人工核反应327

第三节　放射性核素328

一、放射线的剂量328

二、放射性核素在医药方面的应用330

第四节　核子及核的自旋与磁矩、核磁共振331

一、核子的自旋与磁矩332

二、原子核的自旋与磁矩332

三、核磁共振334

四、核磁共振的应用337

习题十三339

第十四章　物理学专题介绍341

第一节　激光341

一、激光产生的原理341

二、激光的特点345

三、激光的生物效应347

四、激光在医药学及科技领域中的应用348

第二节　粒子物理350

一、高能粒子的来源与探测350

二、基本粒子简介353

三、基本相互作用和守恒定律358

四、强子的夸克模型360

第三节　天体物理362

一、天体的层次362

二、天体物理研究的可行性363

三、观测与实验364

四、天体物理的发展趋势364

五、天体的演化365

六、元素的起源369

七、恒星的能源372

八、广义相对论的检验373

习题答案376

附录一　矢量分析388

附录二　常用物理学常数394

物理学名词索引397