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第一编 力学3

第1章 质点运动学3

1.1 质点运动的描述3

1.1.1 参考系 质点3

1.1.2 位置矢量 运动学方程 位移4

1.1.3 速度5

1.1.4 加速度7

1.2 圆周运动10

1.2.1 平面极坐标10

1.2.2 圆周运动的角速度10

1.2.3 圆周运动的切向加速度、法向加速度和角加速度11

1.2.4 匀速率圆周运动和匀变速率圆周运动13

习题16

第2章 质点动力学19

2.1 牛顿定律19

2.1.1 牛顿第一定律19

2.1.2 牛顿第二定律20

2.1.3 牛顿第三定律21

2.2 力学中的几种常见的力22

2.2.1 万有引力22

2.2.2 弹性力23

2.2.3 摩擦力23

2.3 牛顿定律的应用举例24

2.4 非惯性系 惯性力29

习题30

第3章 动量守恒定律33

3.1 质点的动量定理33

3.1.1 动量 冲量33

3.1.2 质点的动量定理34

3.2 质点系的动量定理35

3.3 动量守恒定律37

习题39

第4章 功和能 机械能守恒定律41

4.1 功 动能41

4.1.1 功41

4.2 质点的动能定理43

4.3 保守力与非保守力 势能46

4.3.1 万有引力、重力、弹性力做功46

4.3.2 保守力与非保守力48

4.3.3 势能 势能曲线49

4.4 功能原理50

4.4.1 质点系的动能定理50

4.4.2 质点系的功能原理51

4.5 机械能守恒定律53

4.6 碰撞54

4.6.1 完全弹性碰撞54

4.6.2 完全非弹性碰撞56

习题56

第5章 刚体的转动60

5.1 刚体运动的基本形式60

5.1.1 刚体的平动60

5.1.2 刚体的定轴转动60

5.2 转动定律64

5.2.1 力矩64

5.2.2 转动定律66

5.2.3 转动惯量67

5.2.4 转动定律的应用举例68

5.3 角动量70

5.3.1 质点的角动量70

5.3.2 刚体绕定轴转动的角动量71

5.4 角动量定理71

5.5 角动量守恒定律72

5.6 定轴转动的动能定理76

5.6.1 力矩对空间的积累效应——力矩的功76

5.6.2 转动动能77

5.6.3 刚体绕定轴转动的动能定理77

习题79

第6章 机械振动84

6.1 简谐运动84

6.1.1 机械振动84

6.1.2 简谐振动85

6.2 简谐振动的描述——振幅 周期 频率和相位87

6.2.1 周期 频率87

6.2.2 相位88

6.2.3 常数A和ψ的确定88

6.2.4 旋转矢量法90

6.3 简谐振动的能量95

6.4 两个同方向同频率简谐运动的合成97

习题99

第7章 机械波102

7.1 机械波的形成102

7.2 机械波的描述 波长 周期和波速103

7.3 平面简谐波105

7.3.1 平面简谐波的波函数105

7.3.2 波函数的物理含义107

7.4 波的能量 声强级111

7.4.1 波动能量的传播111

7.4.2 声强级超声波和次声波112

7.5 惠更斯原理 波的干涉114

7.5.1 惠更斯原理114

7.5.2 波的干涉116

习题119

第二编 热学125

第8章 热力学基本定律125

8.1 描述热力学系统的基本概念125

8.1.1 热力学系统125

8.1.2 平衡态 状态参量125

8.2 理想气体的物态方程126

8.2.1 热力学第0定律126

8.2.2 理想气体的物态方程127

8.2.3 p-V图128

8.3 准静态过程 功 热量128

8.3.1 准静态过程128

8.3.2 准静态过程的功129

8.3.3 热量130

8.4 热力学第一定律 内能130

8.4.1 热力学第一定律130

8.4.2 内能131

8.5 理想气体的等体过程和等压过程 摩尔热容131

8.5.1 等体过程定体 摩尔热容131

8.5.2 等压过程 定压摩尔热容133

8.6 理想气体的等温过程和绝热过程136

8.6.1 等温过程136

8.6.2 绝热过程136

8.6.3 绝热线和等温线137

8.7 循环过程 卡诺循环139

8.7.1 循环过程139

8.7.2 热机和致冷机141

8.7.3 卡诺循环142

8.8 热力学第二定律的表述 卡诺定理145

8.8.1 热力学第二定律的两种表述145

8.8.2 可逆过程与不可逆过程147

8.8.3 卡诺定理148

8.9 熵 熵增加原理148

8.9.1 熵149

8.9.2 熵变的计算150

8.9.3 熵增加原理152

8.9.4 熵增加原理与热力学第二定律153

习题155

第9章 气体动理论158

9.1 物质的微观模型统计规律性158

9.1.1 分子数密度和线度158

9.1.2 分子力158

9.1.3 分子热运动的无序性及统计规律性159

9.2 理想气体的压强公式159

9.2.1 理想气体的基本微观假设160

9.2.2 理想气体的压强公式161

9.3 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系162

9.3.1 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系162

9.3.2 温度的微观解释163

9.4 能量均分定理 理想气体内能164

9.4.1 自由度164

9.4.2 能量均分定理165

9.4.3 理想气体的内能166

9.5 麦克斯韦气体分子速率分布律167

9.5.1 测定气体分子速率分布的实验167

9.5.2 麦克斯韦气体分子速率分布定律168

9.5.3 三种统计速率169

9.6 分子平均碰撞次数和平均自由程171

习题172

第三编 电磁学177

第10章 真空中的静电场177

10.1 电荷守恒定律177

10.1.1 电荷 物质的电结构177

10.1.2 电荷守恒定律178

10.2 库仑定律178

10.3 电场 电场强度179

10.3.1 电场179

10.3.2 电场强度179

10.3.3 电场强度的计算180

10.4 高斯定理183

10.4.1 电场线183

10.4.2 电通量184

10.4.3 高斯定理及其应用186

10.5 静电场中的环路定理190

10.5.1 静电场力所做的功190

10.5.2 环路定理191

10.5.3 电势能191

10.6 电势192

10.6.1 电势192

10.6.2 等势面194

10.6.3 电势与电场强度的关系194

习题196

第11章 静电场中的导体和电介质198

11.1 静电场中的导体198

11.1.1 静电平衡条件198

11.1.2 静电平衡时导体上电荷的分布199

11.1.3 静电屏蔽201

11.2 静电场中的电介质204

11.2.1 电介质对电场的影响 相对电容率205

11.2.2 电介质的极化205

11.2.2 电极化强度207

11.2.3 极化电荷对电场的影响207

11.2.4 电介质中的高斯定理209

11.3 电容211

11.3.1 孤立导体的电容211

11.3.2 电容器212

11.3.3 电容器的串联和并联214

11.4 静电场的能量215

习题217

第12章 稳恒电流220

12.1 电流 电流密度220

12.2 电流的连续性方程和稳恒电流条件221

12.3 导体的电阻和电阻率222

12.4 欧姆定律224

12.5 电功率和焦耳定律224

12.6 电源 电动势225

12.7 基尔霍夫定律226

12.7.1 基尔霍夫第一定律227

12.7.2 基尔霍夫第二定律227

12.7.3 基尔霍夫定律的应用228

习题229

第13章 稳恒磁场232

13.1 磁场 磁感应强度232

13.2 毕奥－沙伐尔定律233

13.2.1 毕奥－萨伐尔定律233

13.2.2 毕奥－萨伐尔定律应用举例234

13.3 磁感线239

13.4 磁通量 磁场的高斯定理240

13.5 安培环路定理242

13.5.1 安培环路定理242

13.5.2 安培环路定理的应用举例243

13.6 载流导线在磁场中受的力——安培力244

13.6.1 安培力244

13.6.2 磁场作用于载流线圈的磁力矩247

13.7 运动电荷在磁场中受的力——洛伦兹力250

13.7.1 洛伦兹力的数学表达式250

13.7.2 带电粒子在磁场中的运动251

13.7.3 霍耳效应252

13.8 磁场中的磁介质254

13.8.1 磁介质 磁化强度254

13.8.2 磁介质中的安培环路定理 磁场强度255

13.8.3 铁磁质257

习题259

第14章 电磁感应263

14.1 电磁感应现象263

14.2 电磁感应定律264

14.3 楞次定律265

14.4 动生电动势 感生电动势267

14.4.1 动生电动势268

14.4.2 感生电动势269

14.5 自感和互感269

14.5.1 自感电动势 自感269

14.5.2 互感电动势 互感271

14.6 RL电路273

习题275

第四编 光学279

第15章 光学279

15.1 光源 光的相干性279

15.2 杨氏双缝干涉实验280

15.2.1 杨氏双缝干涉实验装置280

15.2.2 定量分析杨氏双缝干涉条纹的形成281

15.2.3 缝宽对干涉条纹的影响 空间相干性283

15.3 光程与光程差284

15.3.1 光程284

15.3.2 透镜不引起附加的光程差285

15.4 薄膜干涉286

15.5 迈克耳逊干涉仪289

15.6 光的衍射291

15.6.1 光的衍射现象291

15.6.2 惠更斯－菲涅耳原理292

15.6.3 菲涅耳衍射和夫琅和费衍射292

15.7 单缝衍射293

15.8 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领297

15.9 衍射光栅301

15.9.1 光栅301

15.9.2 光栅衍射条纹的形成303

15.9.3 衍射光谱305

15.10 光的偏振307

15.10.1 偏振光307

15.10.2 偏振片 起偏与检偏309

15.11 反射光和折射光的偏振310

15.12 几何光学312

15.12.1 几何光学基本定律313

15.12.2 光在球面上的反射和折射成像314

15.12.3 光在球面上的反射和折射成像315

15.12.4 薄透镜318

15.12.5 显微镜、望远镜和照相机321

习题323