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第0章 绪论——物理学在素质教育、创新教育中的地位与作用1

0.1 何为物理1

0.2 素质内涵与素质平台2

0.3 科学素质平台的组成及物理学的作用3

0.4 素质与能力的关系4

0.5 物理学与技术的关系5

第一篇 力学8

引言8

第1章 质点运动学9

1.1 物理量及其量度9

1.1.1 单位制 基本单位 导出单位10

1.1.2 国际单位制10

1.1.3 时间11

1.1.4 长度12

1.1.5 质量13

1.2 参考系和坐标系14

1.2.1 参考系 坐标系 质点14

1.2.2 位置矢量 运动方程 位移16

1.3 速度和加速度19

1.3.1 速度19

1.3.2 加速度22

1.4 直线运动25

1.4.1 匀速直线运动26

1.4.2 匀变速直线运动26

1.4.3 自由落体27

1.5 抛体运动28

1.5.1 运动叠加原理28

1.5.2 抛体运动29

1.6 圆周运动31

1.6.1 匀速圆周运动 向心加速度32

1.6.2 变速圆周运动32

1.6.3 圆周运动的角量描述34

1.7 曲线运动37

1.7.1 曲线运动的自然坐标系表示37

1.7.2 质点运动学的两类基本问题38

1.8 相对运动40

1.9 应用拓展——风洞42

思考题43

习题44

第2章 牛顿定律48

2.1 牛顿运动定律49

2.1.1 牛顿第一定律49

2.1.2 牛顿第二定律52

2.1.3 牛顿第三定律55

2.1.4 力学的相对性原理56

2.2 几种常见力57

2.2.1 物理学中基本的相互作用57

2.2.2 几种常见力58

2.3 牛顿运动定律应用举例65

2.4 非惯性系和惯性力70

2.4.1 非惯性系70

2.4.2 惯性力71

2.5 应用拓展72

思考题73

习题74

第3章 动量守恒定律和能量守恒定律77

3.1 动量与冲量质点的动量定理77

3.1.1 质点的动量77

3.1.2 力的冲量78

3.1.3 质点的动量定理80

3.2 质点系的动量定理动量守恒定律84

3.2.1 质点系的动量定理84

3.2.2 质点系的质心质心运动定理87

3.2.3 动量守恒定律90

3.3 功 动能 动能定理93

3.3.1 功93

3.3.2 动能 质点的动能定理95

3.4 保守力和非保守力 势能98

3.4.1 几种常见力的功98

3.4.2 保守力和非保守力100

3.4.3 势能100

3.5 功能原理 机械能守恒定律102

3.5.1 质点系的动能定理102

3.5.2 质点系的功能原理103

3.5.3 机械能守恒定律104

3.5.4 能量守恒与转化定律106

3.6 碰撞107

3.7 应用拓展——火箭110

思考题111

习题112

第4章 刚体的转动115

4.1 刚体运动学115

4.1.1 刚体和刚体的定轴转动115

4.1.2 角位移、角速度和角加速度117

4.1.3 角量与线量的关系118

4.1.4 刚体绕定轴的匀速和匀变速转动119

4.2 力矩 转动惯量120

4.2.1 力矩M120

4.2.2 转动惯量123

4.2.3 平行轴定理125

4.3 刚体绕定轴转动的转动定律127

4.3.1 转动定律127

4.3.2 转动定律的应用128

4.4 角动量 冲量矩 角动量守恒定律131

4.4.1 质点的角动量定理和角动量守恒定律131

4.4.2 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律135

4.5 力矩的功 刚体绕定轴转动中的动能定理137

4.5.1 力矩的功137

4.5.2 力矩的功率138

4.5.3 刚体绕定轴转动中的动能定理138

4.5.4 刚体的重力势能140

4.6 应用拓展——角动量守恒定律在实际中的应用141

4.6.1 回转仪141

4.6.2 猫的空中转体142

思考题143

习题144

第二篇 振动与波150

引言150

第5章 机械振动151

5.1 简谐振动的动力学特征151

5.1.1 弹簧振子152

5.1.2 小角度摆动的单摆153

5.1.3 复摆153

5.2 简谐振动的运动学特征154

5.2.1 描述简谐振动的物理量155

5.2.2 简谐振动的运动学描述156

5.2.3 振幅A和初相φ的确定157

5.2.4 简谐振动的旋转矢量表示法157

5.3 简谐振动的能量159

5.4 简谐振动的合成162

5.4.1 两个同方向同频率的简谐振动的合成162

5.4.2 同方向不同频率的简谐振动合成拍164

5.4.3 两个相互垂直的同频率的简谐振动的合成167

5.4.4 两个相互垂直的不同频率的简谐振动合成 李萨如图168

5.5 阻尼振动 受迫振动 共振169

5.5.1 阻尼振动169

5.5.2 受迫振动170

5.5.3 共振171

5.6 非线性振动系统173

5.7 应用拓展174

5.7.1 太空秤174

5.7.2 声音频谱与频谱分析174

5.7.3 共振175

思考题177

习题178

第6章 机械波180

6.1 机械波的几个概念180

6.1.1 机械波的形成180

6.1.2 横波和纵波181

6.1.3 描述波动的物理量182

6.1.4 波线 波前 波面184

6.2 平面简谐波的波函数185

6.2.1 平面简谐波函数的导出185

6.2.2 波函数的物理意义187

6.3 波的能量 能流密度189

6.3.1 波的能量189

6.3.2 能流密度191

6.4 惠更斯原理 波的衍射191

6.4.1 惠更斯原理192

6.4.2 原理应用192

6.5 波的干涉194

6.5.1 波的叠加原理195

6.5.2 波的干涉195

6.6 驻波198

6.6.1 驻波的产生198

6.6.2 半波损失199

6.6.3 弦振动的简正模式200

6.6.4 驻波的能量201

6.7 多普勒效应201

6.7.1 波源S不动，观察者相对介质以速度υo运动202

6.7.2 观察者静止不动，波源相对介质以速度υs运动202

6.7.3 波源与观察者同时相对介质运动203

6.8 声波 超声波与次声波205

6.8.1 声波205

6.8.2 超声波207

6.8.3 次声波208

6.9 应用拓展209

6.9.1 地震波209

6.9.2 拖曳阵列声呐209

6.9.3 多普勒检查210

6.9.4 次声武器211

思考题213

习题214

第三篇 热学218

引言218

第7章 气体动理论220

7.1 理想气体物态方程220

7.1.1 平衡态220

7.1.2 状态参量和理想气体物态方程221

7.2 理想气体的压强与温度223

7.2.1 理想气体的压强公式223

7.2.2 压强公式的推导223

7.2.3 理想气体的温度公式224

7.3 能量均分定理 理想气体的内能226

7.3.1 自由度226

7.3.2 能量均分定理227

7.3.3 理想气体的内能227

7.4 麦克斯韦速率分布律229

7.4.1 麦克斯韦速率分布函数229

7.4.2 分子速率的三个统计值230

7.5 分子的平均碰撞频率和平均自由程231

7.6 应用拓展——负温度233

思考题235

习题236

第8章 热力学基础238

8.1 热力学第一定律238

8.1.1 准静态过程238

8.1.2 功 热量 内能239

8.1.3 热力学第一定律240

8.2 热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用241

8.2.1 等体过程 摩尔定容热容241

8.2.2 等压过程 摩尔定压热容242

8.2.3 等温过程244

8.2.4 绝热过程245

8.2.5 绝热线与等温线246

8.2.6 四种热力学过程的比较246

8.3 循环过程 卡诺循环248

8.3.1 循环过程248

8.3.2 热机和制冷机249

8.3.3 卡诺循环249

8.4 热力学第二定律252

8.4.1 热力学第二定律的两种表述252

8.4.2 可逆过程和不可逆过程253

8.4.3 卡诺定理254

8.4.4 能量品质255

8.5 热力学第二定律的统计意义熵 熵增加原理255

8.5.1 理想气体自由膨胀不可逆性的微观解释256

8.5.2 热力学第二定律的统计意义257

8.5.3 玻耳兹曼公式 熵增加原理258

8.5.4 熵变的计算258

8.5.5 克劳修斯熵的提出260

8.6 信息熵简介262

8.6.1 信息和熵的关系262

8.6.2 信息熵262

8.7 应用拓展264

8.7.1 永动鸟的永动奥秘264

8.7.2 能源危机与环境污染的解决——太阳能的开发与利用265

思考题269

习题270

第四篇 电磁学（电学部分）274

引言274

第9章 静电场的基本规律276

9.1 库仑定律276

9.1.1 电荷守恒定律276

9.1.2 库仑定律277

9.2 电场强度278

9.2.1 电场强度278

9.2.2 场强叠加原理279

9.3 电场强度通量和高斯定理282

9.3.1 电场线283

9.3.2 电场强度通量283

9.3.3 高斯定理285

9.4 静电场环路定理 电势能289

9.4.1 静电场力做功289

9.4.2 静电场环路定理290

9.4.3 电势能290

9.5 电势291

9.5.1 电势291

9.5.2 点电荷激发电场的电势292

9.5.3 电势叠加原理293

9.6 电场强度与电势梯度的关系295

思考题296

习题297

第10章 静电场中的导体与电介质299

10.1 静电场中的导体299

10.1.1 静电平衡条件299

10.1.2 静电平衡时导体上电荷的分布300

10.1.3 静电平衡时场强与电荷分布的关系301

10.1.4 静电屏蔽302

10.2 静电场中的电介质303

10.2.1 电介质的极化303

10.2.2 电极化强度304

10.2.3 以电位移表示的高斯定理305

10.3 电容与电容器306

10.3.1 孤立导体球的电容306

10.3.2 电容器307

10.3.3 电容器的并联与串联310

10.4 静电场的能量310

10.5 静电应用与危害312

10.5.1 静电应用313

10.5.2 静电危害314

10.6 应用拓展——压电效应315

思考题316

习题316