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绪论1

第一篇 力学5

1 质点运动学5

1.1 参照系 坐标系 物理模型5

1.1.1 参照系5

1.1.2 坐标系6

1.1.3 物理模型6

1.2 描述运动的物理量7

1.2.1 位矢和运动方程7

1.2.2 位移和速度8

1.2.3 加速度9

1.3 坐标系的运用10

1.3.1 直角坐标系10

1.3.2 自然坐标系13

1.4 运动学的两类基本问题16

1.5 相对运动20

思考题22

习题23

2 牛顿运动定律25

2.1 牛顿运动定律及其应用25

2.1.1 牛顿运动定律的表述25

2.1.2 牛顿运动定律的应用27

2.2 惯性系 非惯性系与惯性力31

2.3 SI中的单位和量纲34

思考题35

习题37

3 动量 动量定理42

3.1 动量 冲量 动量定理42

3.2 质点系的动量定理 动量守恒定律45

3.3 变质量问题（火箭）48

思考题51

习题52

4 功和能及功能原理56

4.1 功 动能定理56

4.1.1 功与功率56

4.1.2 动能定理58

4.2 保守力及其功61

4.2.1 重力的功61

4.2.2 弹性力做功61

4.2.3 万有引力的功62

4.3 势能 势能曲线 势能梯度63

4.3.1 势能63

4.3.2 势能曲线与势能梯度64

4.4 功能原理 机械能守恒定律66

4.4.1 功能原理66

4.4.2 机械能守恒定律66

思考题68

习题70

5 刚体的定轴转动74

5.1 刚体定轴转动的描述74

5.1.1 刚体的概念74

5.1.2 刚体的基本运动形式74

5.2 质点的角动量定理与角动量守恒定律77

5.2.1 质点对定点的角动量78

5.2.2 力对定点的力矩79

5.2.3 质点的角动量定理80

5.2.4 质点的角动量守恒定律81

5.3 刚体定轴转动定律83

5.3.1 刚体定轴转动的角动量83

5.3.2 刚体对固定轴的转动惯量的计算83

5.3.3 刚体定轴转动定律86

5.4 刚体定轴转动中的功和能89

5.4.1 力矩的功89

5.4.2 刚体的转动动能90

5.4.3 刚体定轴转动的动能定理91

5.5 角动量守恒定律92

5.5.1 质点系对定轴的角动量定理92

5.5.2 对定轴的角动量守恒定律92

5.6 进动95

5.6.1 进动效应的理论分析96

5.6.2 进动特性的技术应用97

5.7 守恒律与对称性97

5.7.1 对称性与对称操作97

5.7.2 对称性与守恒律98

5.7.3 对称破缺101

思考题102

习题103

6 相对论107

6.1 力学相对性原理 伽俐略变换107

6.1.1 力学相对性原理107

6.1.2 伽俐略变换108

6.2 狭义相对论产生的实验基础和历史条件110

6.2.1 产生根源110

6.2.2 实验基础和历史条件111

6.3 狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换114

6.3.1 狭义相对论的基本原理114

6.3.2 洛仑兹变换115

6.4 狭义相对论时空观120

6.4.1 同时的相对性120

6.4.2 时间延缓121

6.4.3 长度收缩123

6.4.4 因果律125

6.5 相对论的动力学126

6.5.1 相对论质速关系126

6.5.2 相对论动力学的基本方程128

6.5.3 相对论动能129

6.5.4 静能 总能和质能关系129

6.5.5 能量和动量的关系131

6.6 动力学量的变换132

6.6.1 质量变换式132

6.6.2 动量-能量变换式133

6.6.3 力的变换公式134

6.7 广义相对论简介135

6.7.1 广义相对论的两条基本原理135

6.7.2 广义相对论的重要结论137

思考题142

习题142

阅读材料145

第二篇 电磁学148

7 真空中的静电场148

7.1 电荷 库仑定律148

7.1.1 电荷148

7.1.2 库仑定律149

7.2 电场 电场强度151

7.2.1 电场151

7.2.2 电场强度151

7.2.3 场强叠加原理152

7.2.4 场强的计算152

7.3 高斯定理159

7.3.1 电场的几何描述 电场线159

7.3.2 电通量160

7.3.3 静电场中的高斯定理162

7.3.4 高斯定理的应用164

7.4 静电场力的功 电势168

7.4.1 静电场力的功168

7.4.2 静电场的环路定理170

7.4.3 电势能170

7.4.4 电势 电势差171

7.4.5 电势叠加原理172

7.4.6 电势的计算173

7.5 等势面 电场强度与电势的微分关系176

7.5.1 等势面176

7.5.2 电场强度与电势的微分关系177

思考题179

习题180

8 静电场中的导体和电介质184

8.1 静电场中的导体184

8.1.1 静电感应 导体的静电平衡184

8.1.2 静电平衡下导体上电荷的分布185

8.2 电容和电容器191

8.2.1 孤立导体的电容191

8.2.2 电容器的电容191

8.2.3 电容器串联和并联194

8.3 静电场中的电介质195

8.3.1 电介质的极化195

8.3.2 电极化强度 电介质的极化规律197

8.4 电位移矢量 有电介质时的高斯定理和环路定理198

8.4.1 电介质中的电场198

8.4.2 电位移矢量 有电介质时的高斯定理200

8.4.3 有电介质时的环路定理201

8.5 电场的能量204

8.5.1 带电电容器的储能204

8.5.2 电场的能量205

思考题206

习题208

阅读材料211

9 稳恒电流与稳恒电场214

9.1 电流 电流密度214

9.1.1 电流强度 电流密度214

9.1.2 电流的连续性方程 稳恒电流215

9.1.3 稳恒电场216

9.2 电源 电动势217

9.2.1 电源 电动势217

9.2.2 欧姆定律的微分形式218

9.2.3 稳恒电路的基本规律219

思考题221

习题222

10 稳恒磁场224

10.1 磁场 磁感应强度224

10.2 磁通量 磁场中的高斯定理226

10.2.1 磁通量 磁场中的高斯定理226

10.3 毕奥-萨伐尔定律228

10.3.1 毕奥-萨伐尔定律228

10.3.2 毕奥-萨伐尔定律的应用229

10.4 安培环路定理233

10.4.1 安培环路定理233

10.4.2 安培环路定理的应用235

10.5 运动电荷的磁场237

10.5 磁场对载流导线的作用239

10.5.1 安培定律239

10.5.2 磁力的功242

10.6 带电粒子在电场和磁场中的运动243

10.6.1 带电粒子在磁场中的运动243

10.6.2 带电粒子在均匀电场和均匀磁场中的运动245

10.6.3 霍耳效应247

思考题249

习题249

阅读材料255

11 磁介质257

11.1 介质的磁化257

11.1.1 磁介质的分类257

11.1.2 介质磁化的微观机理258

11.1.3 介质的磁化259

11.2 磁介质中的安培环路定理261

11.3 铁磁质264

11.3.1 介质的磁滞曲线264

思考题266

习题267

12 电磁感应268

12.1 电磁感应定律268

12.1.1 法拉第电磁感应定律268

12.1.2 楞次定律271

12.2 动生电动势与感生电动势273

12.2.1 动生电动势273

12.2.2 感生电动势277

12.2.3 电磁感应的应用280

12.3 自感应与互感应283

12.3.1 自感应283

12.3.2 互感应285

12.4 磁场的能量288

12.4.1 自感磁能288

12.4.2 磁场能量289

思考题291

习题294

阅读材料299

13 电磁场和电磁波302

13.1 位移电流 麦克斯韦方程组302

13.1.1 位移电流 全电流定律302

13.1.2 麦克斯韦方程组307

13.2 电磁波309

13.2.1 振荡电偶极子与电磁波309

13.2.2 平面电磁波310

13.2.3 振荡电路 赫兹实验311

13.2.4 电磁波谱315

思考题316

习题316

阅读材料318