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第一章 质点力学1

第1讲 直角坐标中的运动1

1.1 点的直线运动2

1.2 高维空间中的运动6

1.3 抛体运动9

1.4 两点之间的关联运动10

课堂练习12

第2讲 质点的圆周运动12

2.1 圆周运动的简单描述12

2.2 圆周运动的加速度13

2.3 任意曲线运动15

2.4 加速度公式详细推导16

课堂练习17

第3讲 牛顿运动定律17

3.1 牛顿定律的表述18

3.2 作用力19

3.3 牛顿定律的应用21

课堂练习23

第4讲 时空观与相对运动24

4.1 古典时空观24

4.2 惯性系之间的伽利略变换25

4.3 平动加速参照系之间的相对运动26

4.4 非惯性参照系27

课堂练习30

第5讲 动量与冲量30

5.1 力的冲量30

5.2 动量定理31

5.3 动量守恒33

课堂练习34

第6讲 功与势能34

6.1 功的定义35

6.2 常见势能36

6.3 保守力与势能38

课堂练习39

第7讲 动能与机械能40

7.1 动能定理40

7.2 机械能守恒定律42

课堂练习44

总习题一45

第二章 广延物质力学48

第8讲 刚体运动学48

8.1 刚体的运动48

8.2 刚体的转动惯量50

课堂练习53

第9讲 刚体转动定律53

9.1 力对转轴的矩53

9.2 转动定律55

课堂练习57

第10讲 角动量58

10.1 质点的角动量58

10.2 刚体的角动量59

课堂练习61

第11讲 刚体的能量61

11.1 力矩的功62

11.2 定轴转动刚体的动能定理62

11.3 刚体力学公式汇总64

课堂练习64

第12讲 弹性体65

12.1 应力65

12.2 斜截面上的应力66

12.3 应变66

12.4 胡克定律68

课堂练习69

第13讲 静止的流体69

13.1 流体内部的应力69

13.2 表面张力71

13.3 球形液面的附加压强72

13.4 毛细现象73

13.5 气体栓塞75

课堂练习75

第14讲 运动的流体76

14.1 理想流体的运动76

14.2 伯努利方程77

14.3 伯努利方程的应用78

课堂练习82

第15讲 黏滞流体82

15.1 层流82

15.2 哈根-泊肃叶公式84

总习题二86

第三章 热学88

第16讲 温度与状态方程88

16.1 热力学系统的描述88

16.2 温度89

16.3 状态方程91

16.4 理想气体91

课堂练习94

第17讲 理想气体的压强与内能94

17.1 压强公式94

17.2 气体分子的自由度97

17.3 能量均分定理98

17.4 理想气体的内能98

课堂练习99

第18讲 热力学第一定律100

18.1 基本概念100

18.2 热力学第一定律的表述101

18.3 理想气体的等值过程102

18.4 绝热过程106

课堂练习110

第19讲 循环过程110

19.1 热机效率111

19.2 卡诺循环113

19.3 真实热机114

课堂练习115

第20讲 热力学第二定律116

20.1 热力学第二定律的表述116

20.2 热力学过程的不可逆性117

20.3 熵117

课堂练习118

第21讲 气体分子的统计分布律119

21.1 速率分布函数119

21.2 麦克斯韦速率分布律119

21.3 玻尔兹曼能量分布律122

课堂练习123

第22讲 碰撞与输运123

22.1 分子碰撞123

22.2 输运现象125

总习题三127

第四章 振动和波动129

第23讲 简谐振动的运动学129

23.1 振动的基本概念129

23.2 简谐振动的描述130

23.3 简谐振动的速度与加速度131

23.4 简谐振动的矢量图表示133

23.5 复数表示133

课堂练习135

第24讲 谐振动的动力学135

24.1 简谐振动的判定135

24.2 振动的能量137

24.3 阻尼振动139

24.4 受迫振动141

课堂练习143

第25讲 振动的合成143

25.1 同方向同频率的振动合成144

25.2 拍146

25.3 椭圆振动147

25.4 李萨茹图形148

25.5 多振动的合成148

25.6 振动的分解150

课堂练习150

第26讲 行波的波函数151

26.1 波的基础概念151

26.2 波动中的相位152

26.3 波函数的推导153

26.4 波函数的性质154

26.5 波阵面与相速度156

课堂练习158

第27讲 波的动力学158

27.1 波动方程158

27.2 简谐波的阻抗160

27.3 波场的能量162

27.4 波的反射与透射164

第28讲 声波165

28.1 声压与声能165

28.2 人耳听觉167

28.3 超声波168

课堂练习169

第29讲 惠更斯原理及干涉170

29.1 惠更斯原理170

29.2 相控阵技术171

29.3 干涉171

29.4 波程175

课堂练习176

第30讲 驻波176

30.1 驻波及其性质176

30.2 边界反射178

30.3 半波损失179

30.4 驻波与乐器181

课堂练习182

第31讲 多普勒效应183

31.1 共线运动的多普勒效应183

31.2 非共线多普勒效应185

31.3 激波186

课堂练习187

总习题四188

第五章 光学190

第32讲 几何光学基本定律190

32.1 几何光学的实验规律190

32.2 费马原理192

课堂练习194

第33讲 球面近轴成像195

33.1 单球面成像195

33.2 透镜成像197

33.3 薄透镜成像几何作图法199

课堂练习199

第34讲 双缝干涉200

34.1 干涉中的特殊光程200

34.2 非相干自然光源201

34.3 杨氏双缝干涉202

34.4 改进的双缝实验204

课堂练习205

第35讲 薄膜干涉206

35.1 均匀膜等厚干涉206

35.2 劈形薄膜等厚干涉208

35.3 空间相干性与时间相干性211

课堂练习212

第36讲 衍射212

36.1 单缝衍射213

36.2 单缝衍射的光强215

36.3 圆孔衍射216

课堂练习218

第37讲 光栅218

37.1 光栅方程218

37.2 光栅衍射的光强220

37.3 光栅光谱221

课堂练习222

第38讲 偏振222

38.1 偏振态222

38.2 起偏与检偏225

38.3 反射光与折射光的偏振226

38.4 双折射227

38.5 旋光228

课堂练习229

总习题五229

第六章 静电场231

第39讲 电荷与电场231

39.1 电荷231

39.2 电场232

39.3 电场强度计算234

39.4 电场力237

课堂练习238

第40讲 静电场的高斯定理239

40.1 电通量239

40.2 高斯定理240

40.3 高斯定理求解电场242

课堂练习245

第41讲 静电场的环路定理246

41.1 环路定理246

41.2 电势247

41.3 电势的计算248

41.4 电势梯度251

课堂练习252

第42讲 静电场中的导体253

42.1 导体的静电平衡253

42.2 空腔导体与静电屏蔽255

课堂练习257

第43讲 电容器与电场能257

43.1 电容器257

43.2 静电场的能量259

课堂练习260

第44讲 静电场中的介质261

44.1 电介质的极化261

44.2 介质中的静电场263

课堂练习263

总习题六264

第七章 稳恒磁场266

第45讲 毕奥-萨伐尔定律266

45.1 磁感应强度266

45.2 恒定电流267

45.3 毕奥-萨伐尔定律268

课堂练习271

第46讲 磁场的性质272

46.1 磁场的高斯定理272

46.2 安培环路定理273

46.3 环路定理的应用274

课堂练习277

第47讲 洛仑兹力277

47.1 洛仑兹力277

47.2 洛仑兹力的应用279

47.3 霍尔效应280

课堂练习281

第48讲 安培力281

48.1 安培定律281

48.2 磁场中的载流线圈283

课堂练习285

第49讲 磁介质285

49.1 磁介质概述285

49.2 磁化的描述286

49.3 介质中的安培环路定理287

49.4 铁磁质的磁化287

课堂练习289

总习题七289

第八章 时变电磁场291

第50讲 电磁感应291

50.1 电动势291

50.2 电磁感应定律292

课堂练习295

第51讲 感应电动势296

51.1 动生电动势296

51.2 感生电动势299

51.3 涡电流300

课堂练习301

第52讲 互感与自感302

52.1 互感302

52.2 自感304

52.3 磁场的能量305

课堂练习306

第53讲 电磁场理论306

53.1 位移电流306

53.2 麦克斯韦方程组308

53.3 电磁场与电磁波308

课堂练习310

总习题八310

第九章 近代物理312

第54讲 狭义相对论312

54.1 力学相对性原理312

54.2 光速不变314

54.3 洛仑兹变换315

54.4 狭义相对论的时空观316

课堂练习320

第55讲 相对论动力学320

55.1 速度变换320

55.2 相对论动量与能量321

课堂练习323

第56讲 量子论的出现324

56.1 经典物理的困难324

56.2 物质波327

56.3 不确定关系329

课堂练习331

第57讲 薛定谔方程331

57.1 薛定谔方程的建立331

57.2 一维势阱334

57.3 谐振子336

课堂练习337

第58讲 势垒贯穿337

第59讲 氢原子339

59.1 氢原子的薛定谔方程339

59.2 电子自旋341

课堂练习342

总习题九343

附录344

Ap1 常用数据344

Ap1.1 基本物理常量344

Ap1.2 基本天文常量345

Ap1.3 国际单位倍数因子346

Ap1.4 希腊字母346

Ap2 常用数学公式347

Ap2.1 常用微积分347

Ap2.2 泰勒级数348

Ap2.3 三角函数349

Ap2.4 复变函数350

参考文献351