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绪论1

1物理学的意义1

2物质和相互作用2

一 物质的微观结构和夸克的发现2

二 宇宙学的标准模型4

三 基本的相互作用5

四 粒子物理的标准模型7

3 物理量的测量和单位制8

4 物理世界的层次和数量级10

第一部分力学和相对论13

第一章质点运动学13

1-1质点运动的描述13

一 质点 参考系和坐标系13

二 质点运动的矢量描述13

三 直角坐标系 抛体运动15

四 平面极坐标系 横向速度和径向速度17

五 自然坐标系 切向加速度和法向加速度18

1-2 相对运动21

习题23

第二章动量守恒和质点动力学25

2-1 惯性定律和惯性系25

2-2质量 动量和动量守恒定律26

一 两质点间的相互作用26

二 惯性质量26

三 动量 动量守恒定律27

2-3力 冲量和动量定理29

一 力的定义29

二 力的叠加原理 质点系动量守恒的条件30

三 牛顿运动定律31

四 冲量和动量定理31

2-4牛顿运动定律及其应用34

一 牛顿运动定律的表述34

二 牛顿运动定律的应用35

三 自然界中常见的力36

2-5伽利略相对性原理和非惯性系42

一 伽利略相对性原理42

二 伽利略变换43

三 非惯性系44

四 加速平移参考系中的惯性力45

五 惯性离心力45

六 科里奥利力46

习题50

第三章机械能守恒54

3-1 机械能守恒定律54

3-2功和功率56

一 功和能56

二 功率57

3-3势能57

一 保守力 保守系的机械能守恒57

二 势能曲线60

3-4质心参考系66

一 动量中心系和质心66

二 质心运动定理67

三 克尼希定理 资用能68

3-5 两体碰撞70

习题74

第四章角动量守恒79

4-1 角动量和角动量守恒定律79

4-2力矩和角动量定理80

一 力矩和质点的角动量定理80

二 质点系的角动量定理81

三 质心系的角动量定理82

4-3 质点在有心力场中的运动86

4-4对称性与守恒定律91

一 对称性91

二 对称性与守恒定律92

习题96

第五章连续体力学99

5-1刚体运动学99

一 刚体的平移和定轴转动99

二 刚体的平面平行运动101

5-2刚体动力学102

一 定轴转动刚体的角动量和转动惯量102

二 刚体定轴转动的角动量定理和转动定理104

三 刚体定轴转动的动能定理104

四 刚体的进动和陀螺仪105

5-3固体的弹性111

一 弹性体中的应力和应变111

二 弹性体的拉伸和压缩112

三 弹性体的剪切形变113

5-4流体力学114

一 流体的连续性方程114

二 理想流体的定常流动117

三 粘性流体的流动119

习题123

第六章振动和波127

6-1简谐振动127

一 描述简谐振动的特征量127

二 简谐振动的合成129

三 振动的分解 傅里叶变换132

6-2弹性系统的振动135

一 谐振子的自由振动135

二 谐振子的阻尼振动137

三 谐振子的受迫振动和共振139

6-3耦合振子142

一 简正模142

二 简正模的叠加144

6-4机械波的产生和传播145

一 波动图象145

二 波动方程147

三 波的能量149

四 声波150

6-5驻波151

一 驻波的形成和特点151

二 两端固定的弦中的驻波 多自由度系统的简正模152

三 半波损失153

6-6 多普勒效应155

6-7波包和非线性波158

一 波包和群速158

二 非线性效应对波动的影响159

三 孤波和孤子160

习题160

第七章相对论164

7-1狭义相对论的基本假设164

一 相对论的意义164

二 狭义相对论的基本假设165

三 迈克耳孙－莫雷实验166

7-2相对论运动学167

一 相对论变换和时空观167

二 闵可夫斯基空间 洛伦兹变换下的不变量170

三 狭义相对论的时空观172

7-3相对论动力学178

一 动量和质量178

二 力 功和动能180

三 能量 质能关系181

四 能量和动量的关系184

五 动量、能量和力的相对论变换184

7-4广义相对论191

一 等效原理192

二 爱因斯坦的引力场方程195

三 广义相对论的检验196

习题200

第二部分电磁学203

第八章电相互作用和真空中的静电场203

8-1电相互作用203

一 电荷 电荷守恒定律203

二 库仑定律 静电力的叠加原理205

三 电场和电场强度206

四 场强的叠加原理206

8-2静电场的高斯定理211

一 电场线211

二 电场通量211

三 静电场的高斯定理212

四 静电场的高斯定理的微分形式214

8-3静电场的环路定理和电势217

一 静电场的环路定理217

二 电势差与电势219

三 电势叠加原理221

四 等势面 电势的梯度221

习题227

第九章静电场中的导体和电介质229

9-1静电场中的导体229

一 导体的静电平衡条件229

二 导体壳和静电屏蔽231

三 电容和电容器233

9-2静电场中的电介质235

一 电介质的极化235

二 极化强度和极化电荷236

三 各向同性线性电介质的极化规律238

四 电位移 有电介质时的高斯定理238

五 铁电体、永电体和压电体240

六 电介质的击穿241

9-3静电场的能量243

一 带电体系的静电能243

二 电场的能量和能量密度246

习题249

第十章电磁相互作用252

10-1磁相互作用252

一 磁性现象252

二 磁场和磁感应强度252

三 洛伦兹力253

四 带电粒子在磁场中的运动253

五 霍耳效应255

10-2运动电荷的电磁场259

一 运动电荷的电场和磁场（非相对论的）259

二 电磁场的相对论变换260

三 运动电荷的电磁场（相对论的）261

四 两个运动电荷之间的相互作用264

10-3磁场和电流266

一 恒定电流267

二 毕奥－萨伐尔定律273

三 安培定律273

习题281

第十一章恒定磁场和磁介质286

11-1磁场的高斯定理和安培环路定理286

一 磁场的高斯定理和矢势286

二 安培环路定理288

11-2有磁介质时的高斯定理和安培环路定理292

一 介质的磁化292

二 有磁介质时的高斯定理296

三 有磁介质时的安培环路定理296

11-3介质的磁化规律298

一 顺磁质和抗磁质298

二 铁磁质300

习题304

第十二章电磁感应306

12-1电磁感应定律306

一 电磁感应现象的发现306

二 法拉第电磁感应定律307

三 楞次定律308

12-2动生电动势和感生电动势310

一 动生电动势310

二 感生电动势311

三 电磁感应定律的普遍形式312

四 电磁感应与相对性原理313

12-3互感和自感317

一 互感317

二 自感318

12-4磁场的能量321

一 自感磁能321

二 互感磁能322

三 磁场的能量323

12-5暂态过程325

一 LR电路的暂态过程325

二 RC电路的暂态过程326

三 LCR电路的暂态过程326

12-6超导电性和超导磁体328

一 零电阻现象328

二 迈斯纳效应和磁通量子化329

三 超导磁体的特点332

四 工作在持续电流状态的超导磁体333

习题335

第十三章电路338

13-1直流电路338

一 电路中任意两点之间的电势差338

二 基尔霍夫方程组339

13-2交流电及其简单电路343

一 交流电概述343

二 交流电路中的基本元件344

三 简单交流电路的矢量图解法347

13-3交流电路的复数解法350

一 交流电的复数表示法350

二 交流电路的基尔霍夫方程组及其复数形式352

13-4交流电的功率353

一 瞬时功率和平均功率353

二 功率因数354

13-5共振电路355

一 串联共振电路356

二 共振电路的品质因数357

三 并联共振电路358

习题360

第十四章电磁场和电磁波364

14-1位移电流364

一 电磁场的基本规律364

二 位移电流365

三 安培环路定理的普遍形式366

14-2麦克斯韦方程组和边界条件368

一 麦克斯韦方程组368

二 电磁场的边界条件369

14-3电磁波372

一 自由空间中的电磁波和平面电磁波372

二 电磁波的辐射377

三 电磁波谱381

14-4电磁场的能量和动量381

一 电磁场的能量密度和能流密度381

二 电磁场的动量383

三 电磁场是物质的一种形态384

习题385

附录387

附表1基本物理常量1986年的推荐值387

附表2 保留单位和标准值387

附表3 太阳系的基本数据（Ⅰ）388

附表4 太阳系的基本数据（Ⅱ）388