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第一章 力学基本定律1

1.1　单位和量纲2

相关链接　理解时空3

1.2　物理量及其表述6

1.2.1　物理量6

1.2.2　质点6

1.2.3　参考系与坐标系6

1.2.4　矢量及其运算7

1.3　运动描述8

1.3.1　位置矢量与位移8

1.3.2　速度9

1.3.3　加速度10

1.4　牛顿运动定律12

1.4.1　牛顿运动定律12

1.4.2　功与功率13

1.4.3　动能　动能定理14

1.4.4　保守力 非保守力 势能14

1.4.5　功能原理15

1.4.6　机械能守恒定律16

1.4.7　动量　冲量 动量定理　动量守恒定律16

1.5　刚体定轴转动17

1.5.1 刚体定轴转动的运动描写18

1.5.2　刚体定轴转动定律20

1.5.3　刚体定轴转动的功和能24

1.5.4 角动量定理 角动量守恒定律26

1.5.5　进动27

思考题29

习题30

参考文献32

第二章　流体的运动33

2.1　理想流体的定常流动34

2.1.1 流体运动的描述方法34

2.1.2　定常流动36

2.1.3　连续性方程36

2.2　理想流体的伯努利方程38

2.2.1　理想流体的伯努利方程38

2.2.2　伯努利方程的应用40

2.3　黏性流体的运动45

2.3.1　黏性流体的运动45

相关链接　超流动性47

相关链接　流动相似性49

2.3.2　黏性流体的运动规律50

相关链接　血液流动53

2.3.3　物体在黏性流体中的阻力54

思考题56

习题56

参考文献58

第三章　机械振动和机械波61

3.1　弹簧振子和简谐振动62

3.2　运动方程及其图像64

3.2.1　简谐振动图像64

3.2.2　简谐振动的能量67

3.3　简单的非理想振动67

3.3.1　阻尼振动68

3.3.2　受迫振动　共振69

3.4　简谐振动的合成与分解70

3.4.1 同方向同频率简谐振动合成70

3.4.2　同方向不同频率简谐振动的合成71

3.4.3　相互垂直简谐振动的合成72

3.4.4　振动的分解73

相关链接　傅里叶变换的应用75

3.5　简谐波76

3.5.1　机械波的产生和传播76

3.5.2　波动方程77

3.5.3　波的能量79

3.6　波的叠加原理、波的干涉81

3.6.1　波的叠加原理81

3.6.2　波的干涉81

3.6.3　驻波82

3.7　声波和超声波85

3.7.1　声强和声强级85

3.7.2　多普勒效应86

3.7.3　超声波87

相关链接　脉冲反射式超声诊断仪89

3.7.4　次声波90

思考题90

习题91

参考文献92

第四章 分子动理论93

4.1　物质的微观模型94

4.2　理想气体分子动理论95

4.2.1　理想气体的物态方程95

相关链接　玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律97

4.2.2　理想气体的微观模型98

4.2.3　理想气体的压强公式98

4.2.4　分子平均平动能　理想气体的温度100

4.2.5　能量基本公式100

相关链接　定体比热容实验102

4.3　气体分子速率分布和能量的统计规律102

4.3.1　伽尔顿板实验103

4.3.2　速率分布函数105

4.3.3　麦克斯韦速率分布律106

4.3.4　三种分子速率107

4.3.5　玻耳兹曼能量分布律109

4.4　液体的表面现象110

4.4.1　表面张力110

4.4.2　表面能112

4.4.3　表面活性物质和表面吸附113

4.4.4　弯曲液面的附加压强114

相关链接　表面活性物质在肺呼吸过程中的作用115

4.4.5　毛细现象115

4.4.6　气体栓塞117

思考题118

习题119

参考文献120

第五章　静电场121

5.1　库仑定律122

5.1.1　电荷的性质122

5.1.2　库仑定律123

5.1.3　电场和电场强度124

5.2　高斯定理127

5.2.1 电场线127

5.2.2　电场强度通量128

5.2.3　高斯定理130

相关链接 电泳在生物医学研究中的应用134

5.3　静电场力的功　电势135

5.3.1　静电场力所作的功135

5.3.2　静电场的环路定理136

5.3.3　电势137

5.3.4 电场强度与电势的关系141

5.4　静电场中的电介质142

5.4.1 电介质及其结构142

5.4.2　电介质的极化143

5.4.3 电介质中的静电场145

相关链接　压电效应148

5.5　静电场的能量149

5.5.1 电容器及其电容149

5.5.2 电容器中的电能150

5.5.3　静电场的能量与能量密度150

思考题152

习题153

参考文献155

第六章　直流电157

6.1 电流密度和欧姆定律的微分形式158

6.1.1　电流密度158

6.1.2　连续性方程 电流的恒定条件159

6.1.3　欧姆定律的微分形式160

相关链接　欧姆定律的发现160

6.1.4　金属与电解质的导电性162

相关链接　超导电性164

6.2　电源的电动势165

6.2.1　电源及其电动势165

6.2.2　一段含源电路的欧姆定律166

6.3　基尔霍夫定律及其应用168

6.3.1　基尔霍夫定律169

6.3.2　基尔霍夫定律的应用170

6.4　电容器的充放电过程171

6.4.1　电容器的充电过程171

6.4.2　电容器的放电过程172

思考题173

习题174

参考文献175

第七章 磁场与电磁感应177

7.1　磁场　磁感应强度178

7.1.1　磁场178

7.1.2　磁感应强度178

7.1.3　毕奥-萨伐尔定律179

7.1.4　磁感线　磁通量182

7.1.5　安培环路定理183

7.2　磁场对运动电荷的作用力187

7.2.1　洛伦兹力187

7.2.2　霍耳效应188

相关链接　磁场是哪里来的189

7.3　磁场对载流导线的作用190

7.3.1　安培力190

7.3.2　磁场对载流线圈的作用 载流线圈的磁矩191

7.4　物质的磁性193

7.4.1　磁介质的磁化193

7.4.2　顺磁质、抗磁质和铁磁质194

7.4.3　有介质存在时的磁场　磁场强度195

7.5　电磁感应195

7.5.1　电磁感应定律196

7.5.2　自感197

7.5.3　RL电路198

7.5.4　磁场的能量199

相关链接　法拉第与电磁感应201

7.6　电磁场理论203

思考题206

习题207

参考文献209

第八章 波动光学211

8.1　光的干涉212

8.1.1　光的相干性212

8.1.2　杨氏双缝干涉实验213

8.1.3　劳埃德镜实验215

8.1.4　光程与光程差216

8.1.5　薄膜干涉217

8.2　光的衍射219

8.2.1　光的衍射现象219

8.2.2　惠更斯-菲涅尔原理220

8.2.3　单缝衍射220

8.2.4 圆孔衍射　光学仪器的分辨率223

8.2.5　衍射光栅225

相关链接　全息照相228

8.3　光的偏振229

8.3.1 自然光与偏振光230

8.3.2　偏振光的获得与检验231

8.3.3　反射和折射时光的偏振232

8.4　双折射现象234

8.4.1　双折射现象234

8.4.2 惠更斯原理在双折射现象中的应用236

8.4.3　波片237

8.5　旋光现象239

8.6　光的吸收与散射240

8.6.1　光的吸收240

8.6.2　光的散射241

相关链接　光学信息处理243

思考题244

习题245

参考文献246

第九章 几何光学249

9.1　几何光学的三个基本定律250

相关链接　光导纤维251

9.2　球面折射252

9.2.1　单球面折射252

9.2.2　共轴球面系统254

相关链接　眼睛257

9.3　透镜258

9.3.1 薄透镜259

9.3.2　柱面透镜262

相关链接 眼睛的屈光不正与矫正263

9.3.3　透镜的像差264

9.4　放大镜　光学显微镜265

9.4.1　放大镜265

9.4.2　光学显微镜266

思考题267

习题267

参考文献268

第十章　X射线269

10.1　X射线的产生及其性质270

10.1.1　X射线的发生装置270

相关链接　X射线的发现271

10.1.2　X射线谱271

10.1.3　X射线的特性274

10.1.4　X射线的强度与硬度274

10.1.5　物质对X射线的衰减275

10.2　X射线的衍射276

10.2.1　X射线的衍射276

10.2.2　X射线晶体结构分析276

相关链接 同步辐射与X射线生物分子结构分析279

10.3　X射线在医学上的应用280

10.3.1　X射线在诊断方面的应用280

10.3.2　X射线在治疗方面的应用284

相关链接　激光及其医学应用285

思考题287

习题288

参考文献288

第十一章 狭义相对论基础289

11.1　爱因斯坦相对性原理290

11.2　狭义相对论的时空观292

11.2.1　同时性292

11.2.2　时间延缓293

11.2.3　孪生子佯谬295

11.2.4　长度收缩296

11.3　洛伦兹变换与相对论的速度叠加299

11.3.1　洛伦兹变换299

11.3.2　相对论的速度叠加301

11.4　相对论动量和能量304

11.4.1　相对论动量304

11.4.2　相对论能量305

11.4.3　相对论能量和动量308

相关链接　广义相对论简介309

思考题311

习题312

参考文献312

第十二章 量子物理基础315

12.1　黑体辐射316

12.1.1　辐射出射度和吸收因数317

12.1.2　黑体辐射的实验规律317

12.1.3　普朗克量子假设319

相关链接　红外热像仪320

12.2　光电效应321

12.2.1　光电效应的实验规律321

12.2.2　爱因斯坦的光子理论322

12.3　康普顿效应323

12.4　波粒二象性324

12.4.1　粒子的波粒二象性324

12.4.2　电子双缝干涉实验326

12.5　不确定关系327

12.6　薛定谔方程330

12.6.1　波函数330

12.6.2　定态薛定谔方程331

12.7　薛定谔方程的应用332

12.7.1　一维无限深方势阱332

12.7.2　势垒　隧道效应333

相关链接　扫描隧穿显微镜335

12.8　氢原子中的电子336

12.9　电子自旋338

思考题339

习题340

参考文献341

第十三章 原子核和放射性343

13.1　原子核的基本性质344

13.1.1　原子核的组成344

相关链接 中子的发现345

13.1.2　原子核的结合能346

13.1.3　原子核的自旋和磁矩348

相关链接　磁共振成像349

13.1.4　核力350

13.1.5　原子核的宇称351

13.2　原子核的衰变类型351

13.2.1　α衰变352

13.2.2　β衰变353

13.2.3　γ衰变和内转换354

13.3　原子核的衰变规律355

13.3.1　衰变规律355

13.3.2　半衰期355

13.3.3　放射性活度357

13.3.4　放射性平衡358

相关链接　放射性测定年代360

13.4　射线与物质的相互作用361

13.4.1 带电粒子与物质相互作用的机制361

13.4.2　重带电粒子与物质的相互作用362

13.4.3　β射线与物质的相互作用364

13.4.4　光子与物质的相互作用365

13.4.5 中子与物质的相互作用366

13.5　辐射剂量与防护367

13.5.1　辐射剂量及其单位367

13.5.2　辐射防护368

思考题369

习题369

参考文献370

习题答案371

附录 基本物理常量378