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1力与运动1

1.1质点运动学1

1.1.1质点运动的描述1

1.1.2质点的位矢和运动方程4

1.1.3位移和速度5

1.1.4加速度10

1.1.5运动学两类问题15

1.2质点动力学19

1.2.1牛顿运动定律19

1.2.2相互作用力23

1.2.3牛顿运动定律的应用26

1.2.4非惯性系 惯性力33

1.3时空观36

1.3.1伽利略变换 力学相对性原理36

1.3.2狭义相对论的基本假设40

1.3.3狭义相对论的时空观42

习题148

思考题151

2运动定理54

2.1动量定理54

2.1.1动量和冲量54

2.1.2动量定理55

2.1.3动量守恒定律58

2.1.4质心和质心运动定理62

2.1.5火箭的运动66

2.2功与能69

2.2.1功 动能定理69

2.2.2保守力与势能77

2.2.3机械能守恒定律85

2.3角动量定理91

2.3.1角动量定理91

2.3.2角动量守恒定律93

2.4刚体的角动量96

2.4.1外力矩及对转轴的分量97

2.4.2定轴转动刚体的角动量97

2.4.3刚体定轴转动定律99

习题2104

思考题2109

3机械振动与机械波111

3.1简谐振动111

3.1.1简谐振动的判据111

3.1.2描述简谐振动的物理量114

3.1.3简谐振动的速度、加速度116

3.1.4简谐振动的能量116

3.1.5简谐振动的几何表示117

3.2振动的叠加与分解122

3.2.1同方向同频率振动的叠加123

3.2.2两个同方向不同频率振动的叠加拍123

3.3机械波的产生与传播125

3.3.1机械波的产生条件125

3.3.2机械波的传播特点125

3.3.3波长、频率和波速126

3.3.4波的几何描述127

3.4简谐波128

3.4.1一维平面简谐波的表达式128

3.4.2行波表达式的意义129

3.5简谐波的能量132

3.5.1有平面简谐波传播介质中质元的能量132

3.5.2能流和能流密度133

3.5.3声强 声强级134

3.6波的传播与叠加135

3.6.1惠更斯原理135

3.6.2波的干涉136

3.7多普勒效应138

3.7.1波源静止，观察者运动139

3.7.2波源运动，观察者静止139

3.7.3波源和观察者都运动139

习题3140

思考题3144

4平衡态与分子热运动的统计规律146

4.1热力学系统的状态146

4.2热力学第零定律147

4.2.1热力学第零定律147

4.2.2温度147

4.2.3温标148

4.3状态方程149

4.4理想气体微观模型及统计假设150

4.4.1理想气体微观模型150

4.4.2统计假设151

4.5速率分布函数与速度分布函数152

4.5.1分子速率分布函数152

4.5.2麦克斯韦速率分布律154

4.5.3分子的速度分布函数155

4.6压强与温度的微观解释156

4.6.1压强公式156

4.6.2温度的微观意义157

4.7能量按自由度均分定理159

4.8真实气体 范德瓦耳斯方程161

4.8.1分子体积修正161

4.8.2分子引力引起的修正162

4.8.3范德瓦耳斯方程162

习题4163

思考题4165

5热力学定律167

5.1准静态过程167

5.2功、内能和传热168

5.2.1功168

5.2.2内能168

5.2.3传热170

5.3热力学第一定律171

5.4热力学第一定律的应用172

5.4.1等体过程172

5.4.2等压过程173

5.4.3等温过程174

5.4.4绝热过程175

5.5循环过程和热机的效率178

5.5.1正循环和逆循环178

5.5.2卡诺循环179

5.6热力学第二定律181

5.7可逆过程和不可逆过程182

5.7.1可逆过程和不可逆过程182

5.7.2热力学第二定律的意义183

5.8卡诺定理185

5.8.1卡诺定理185

5.8.2能量的退化185

习题5187

思考题5189

6静电场191

6.1基本概念191

6.1.1电荷191

6.1.2库仑定律192

6.1.3电力叠加原理193

6.2电场与电场强度193

6.2.1电场193

6.2.2电场强度193

6.2.3电场强度的计算194

6.3高斯定理197

6.3.1电场线197

6.3.2电通量198

6.3.3高斯定理199

6.4环流定理 电势201

6.4.1电场力做功201

6.4.2电势能和电势202

6.4.3电势叠加原理203

6.4.4等势面205

6.5静电场与物质的相互作用205

6.5.1静电场中的导体206

6.5.2静电场中的电介质210

6.6电容和电容器214

6.6.1孤立导体的电容214

6.6.2电容器的电容215

6.7静电场的能量216

6.7.1带电体系的静电能216

6.7.2带电电容器的静电能219

6.7.3静电场的能量219

习题6221

思考题6224

7电流与磁场228

7.1电流与电源228

7.2磁场的磁感应强度229

7.3毕奥-萨伐尔定律230

7.4磁场的基本规律233

7.4.1磁感应强度线与磁通量233

7.4.2磁场的高斯定理234

7.4.3安培环路定理234

7.5磁场对电流的作用237

7.5.1安培力公式237

7.5.2载流线圈在磁场中受到的作用238

7.5.3安培力的功240

7.6带电粒子在均匀磁场中的运动241

7.7磁场与物质的相互作用242

7.7.1物质的磁化242

7.7.2介质中磁场的基本规律243

习题7245

思考题7249

8电磁场251

8.1电磁感应251

8.1.1电磁感应现象251

8.1.2法拉第电磁感应定律252

8.2动生电动势254

8.3感生电动势256

8.3.1感生电动势与感应电场256

8.3.2涡旋电场产生的效应与应用259

8.4自感和互感260

8.4.1自感260

8.4.2互感262

8.5磁场能量263

8.6电磁场方程265

8.6.1位移电流265

8.6.2麦克斯韦电磁场方程组267

8.7电磁波268

习题8270

思考题8276

9.光279

9.1光源279

9.1.1光源的发光机理279

9.1.2单色辐射和多色辐射280

9.2与光的传播有关的一些基本概念281

9.2.1光的直线传播和衍射281

9.2.2光速与折射率281

9.2.3波面与光程282

9.3光的干涉282

9.3.1光的相干性282

9.3.2杨氏双缝实验284

9.3.3薄膜干涉287

9.4光的衍射290

9.4.1单缝夫琅禾费衍射291

9.4.2圆孔衍射 光学仪器的分辨本领293

9.4.3衍射与信息294

9.5光的量子性296

9.5.1普朗克的能量子假说297

9.5.2爱因斯坦的光量子假设299

9.5.3康普顿效应302

9.5.4氢原子光谱 玻尔理论303

习题9307

思考题9311

10量子力学基础314

10.1德布罗意物质波假设314

10.2波函数及统计解释316

10.3微观粒子的波粒二象性317

10.4不确定性关系318

10.5薛定谔方程320

10.5.1一维无限深势阱中的粒子321

10.5.2隧道效应（势垒贯穿）327

习题10327

思考题10328

参考答案330