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第1章 质点力学1

1.1 质点运动学1

1.1.1 参考系与坐标系2

1.1.2 描述质点运动的物理量2

1.1.3 直角坐标系中质点运动的描述5

1.1.4 运动学的两类问题7

1.1.5 平面极坐标系中质点运动的描述10

1.1.6 自然坐标系中质点运动的描述12

1.1.7 相对运动15

1.2 牛顿运动定律16

1.2.1 牛顿运动定律的基本内容16

1.2.2 力学中常见的力18

1.2.3 牛顿运动定律的应用21

1.2.4 力学相对性原理与非惯性系23

1.3 动能定理与机械能守恒定律29

1.3.1 功和功率29

1.3.2 质点的动能定理31

1.3.3 保守力的功与势能32

1.3.4 机械能守恒定律36

1.3.5 普遍的能量守恒定律40

1.4 动量定理与动量守恒定律40

1.4.1 动量定理40

1.4.2 动量守恒定律43

1.4.3 碰撞43

1.4.4 火箭飞行简介45

1.5 角动量定理与角动量守恒定律46

1.5.1 质点角动量定理与角动量守恒定律47

1.5.2 质点系角动量定理与角动量守恒定律50

1.6 质心运动定理51

1.6.1 质心51

1.6.2 质心运动定理53

思考题与习题54

第2章 刚体力学基础60

2.1 刚体定轴转动运动学61

2.1.1 刚体的自由度61

2.1.2 刚体运动的分类61

2.1.3 描述刚体定轴转动的物理量62

2.1.4 角量与线量的关系65

2.2 刚体定轴转动定律67

2.2.1 相对固定轴的力矩67

2.2.2 刚体定轴转动定律68

2.2.3 转动惯量69

2.2.4 转动定律的应用73

2.2.5 刚体的平衡75

2.3 刚体定轴转动的动能定理与重力场中含刚体系统的机械能守恒定律77

2.3.1 力矩的功和功率78

2.3.2 刚体定轴转动的动能定理78

2.3.3 重力场中含刚体系统的机械能守恒定律80

2.4 刚体定轴转动的角动量定理与角动量守恒定律82

2.4.1 刚体相对定轴的角动量82

2.4.2 刚体定轴转动的角动量定理83

2.4.3 刚体定轴转动的角动量守恒定律84

2.4.4 含刚体系统定轴转动的角动量守恒84

2.5 纯滚动87

2.5.1 纯滚动运动学88

2.5.2 纯滚动动力学88

2.6 进动91

思考题与习题92

第3章 气体动理论97

3.1 热力学系统的平衡态97

3.2 热运动与分子力98

3.2.1 热运动98

3.2.2 分子力99

3.3 理想气体压强公式100

3.3.1 理想气体微观模型100

3.3.2 压强的微观解释101

3.4 温度的统计解释102

3.5 能量均分定理104

3.5.1 自由度104

3.5.2 能量按自由度均分定理105

3.5.3 理想气体的内能107

3.6 麦克斯韦分子速率分布规律108

3.6.1 气体分子速率分布的实验测定108

3.6.2 麦克斯韦速率分布律109

3.7 玻耳兹曼能量分布律和等温气压公式112

3.8 平均碰撞频率和平均自由程113

3.9 近平衡态的输运过程114

3.9.1 黏性现象115

3.9.2 热传导现象116

3.9.3 扩散现象116

3.10 实际气体的范德瓦耳斯方程117

思考题与习题119

第4章 热力学基础122

4.1 热力学第一定律122

4.1.1 准静态过程122

4.1.2 功 内能 热量123

4.1.3 热力学第一定律125

4.2 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用126

4.2.1 等体过程126

4.2.2 等压过程126

4.2.3 等温过程127

4.3 绝热过程 多方过程129

4.3.1 绝热过程129

4.3.2 多方过程131

4.4 循环过程 卡诺循环134

4.4.1 循环过程及其效率134

4.4.2 卡诺循环136

4.4.3 制冷机的工作过程137

4.5 热力学第二定律139

4.5.1 热力学第二定律的表述139

4.5.2 热力学第二定律两种表述的等效性140

4.5.3 可逆过程和不可逆过程141

4.5.4 卡诺定理142

4.6 热力学第二定律的统计意义143

4.7 熵145

4.7.1 熵的引入145

4.7.2 熵增加原理147

4.7.3 熵的微观意义148

思考题与习题149

第5章 静电场153

5.1 电荷与静电场153

5.1.1 两种电荷153

5.1.2 库仑定律154

5.1.3 真空中的静电场155

5.1.4 场强叠加原理156

5.1.5 电场强度的计算156

5.1.6 电偶极子模型158

5.2 静电场的性质162

5.2.1 电场线和电场强度通量162

5.2.2 静电场中的高斯定理163

5.2.3 静电场的环路定理168

5.3 电势能与电势168

5.3.1 电势能169

5.3.2 电势170

5.3.3 电势的计算171

5.3.4 等势面172

5.3.5 场强与电势的关系172

5.4 静电场力的应用176

5.5 静电场中的导体177

5.5.1 静电平衡条件178

5.5.2 静电平衡导体的性质178

5.5.3 静电屏蔽180

5.6 静电场中的电介质182

5.6.1 电介质的极化183

5.6.2 电极化强度184

5.6.3 电介质中的电场186

5.6.4 电介质中的高斯定理187

5.6.5 静电场的边界条件189

5.7 电容 电场的能量190

5.7.1 孤立导体的电容190

5.7.2 几种典型电容器的计算191

5.7.3 静电场的能量194

思考题与习题195

第6章 恒定磁场202

6.1 恒定电流202

6.1.1 电流密度202

6.1.2 电流的连续性方程及恒定电流204

6.1.3 欧姆定律的微分形式205

6.2 电流与磁场206

6.2.1 磁场和磁感应强度206

6.2.2 毕奥-萨伐尔定律207

6.2.3 运动电荷的磁场210

6.3 磁场的性质211

6.3.1 磁感应线、磁通量与磁场中的高斯定理211

6.3.2 恒定磁场中的安培环路定理212

6.3.3 安培环路定理应用举例215

6.4 磁力 磁力矩218

6.4.1 磁场对通电导线的作用力——安培力218

6.4.2 磁场对通电平面线圈的力矩219

6.4.3 磁场对运动电荷的作用220

6.5 物质磁性的简介223

6.5.1 物质的磁性223

6.5.2 顺磁质与抗磁质的本质224

6.5.3 磁化强度矢量225

6.5.4 M与B的关系226

6.5.5 有磁介质存在时的安培环路定理228

6.5.6 B、M、H三矢量的关系228

6.5.7 铁磁质230

6.5.8 磁场的边界条件232

思考题与习题234

第7章 电磁感应239

7.1 电流与磁场239

7.2 电磁感应现象240

7.3 法拉第电磁感应定律241

7.4 动生电动势与感生电动势243

7.4.1 动生电动势243

7.4.2 感生电动势245

7.5 自感与互感247

7.5.1 自感现象与自感系数247

7.5.2 互感现象与互感系数250

7.6 磁场的能量251

思考题与习题253

第8章 麦克斯韦方程组256

8.1 位移电流256

8.2 麦克斯韦方程组259

8.3 电磁场的相对论变换261

思考题与习题266

各章思考题与习题参考答案268