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前言1

绪论1

目录1

第1篇　时空与实物运动7

第1章　时空、对称性及质点机械运动的描述7

1.1　物质　运动　时间　空间7

1.1.1　物质与运动7

1.1.2　时间与空间7

1.2　对称性9

1.2.1　对称性的概念9

1.2.2　时空对称性10

1.3.1　质点的机械运动11

1.2.3　对称性的分类11

1.3　质点运动的描述11

1.3.2　位移矢量13

1.3.3　速度矢量13

1.4　质点运动变化的描述15

1.4.1　加速度矢量15

1.4.2　加速度矢量在直角坐标系中的表述16

1.4.3　加速度矢量在自然坐标系中的表述17

1.4.4　圆周运动的角量描述18

1.4.5　角量与线量的关系20

本章提要21

习题22

第2章 守恒定律与时空对称性25

2.1　动量守恒定律25

2.1.1　质量25

2.1.2　动量、动量守恒定律26

2.1.3　实物相互作用的基本规律27

2.1.4　动量守恒定律的应用30

2.1.5　冲量、动量定理34

2.2　角动量守恒定律35

2.2.1　角动量35

2.2.2　刚体转动惯量的计算36

2.2.3　力矩39

2.2.4　角动量定理40

2.2.5　冲量矩定理41

2.2.6　角动量定恒定律42

2.3　能量守恒定律43

2.3.1　能量守恒定律的描述43

2.3.2　功43

2.3.3　势能46

2.3.4　动能定理、功能原理47

2.3.5　刚体转动的动能定理49

2.4　对称性与守恒定律51

2.4.1　守恒定律51

2.4.2　内特尔定理51

2.4.3　时空对称性与三大守恒定律52

本章提要54

习题55

第3章　相对论基础61

3.1　伽利略相对性原理　经典力学的时空观61

3.1.1　伽利略相对性原理61

3.1.2　伽利略变换62

3.1.3　经典力学的时空观63

3.2　狭义相对论基本原理　洛仑兹变换64

3.2.1　狭义相对论基本原理64

3.2.2　洛仑兹坐标变换式65

3.2.3　相对论速度变换公式67

3.3　狭义相对论时空观69

3.3.1 “同时”的相对性70

3.3.2　时间膨胀（或动钟变慢）70

3.3.3　长度收缩71

3.4　狭义相对论动力学基础73

3.4.1　相对论质量73

3.4.2　质量和能量的关系75

3.4.3　动量和能量的关系76

3.5　广义相对论简介78

3.5.1　非惯性系与惯性力78

3.5.2　等效原理78

3.6.1 正、反粒子82

3.6　物质与反物质简介82

3.6.2　物质与反物质83

本章提要84

习题85

第2篇 电磁场89

第4章　静电场89

4.1　电相互作用89

4.1.1　两种电荷、电相互作用规律89

4.1.2　电荷守恒定律90

4.1.3　电量的相对论不变性90

4.1.5　库仑定律、静电力的叠加原理91

4.1.4　电荷量子化91

4.2　电场和电场强度93

4.2.1 电场93

4.2.2　电场强度93

4.2.3　电场强度的叠加原理94

4.2.4　电场强度的计算95

4.3　高斯定理及其应用98

4.3.1 电场线98

4.3.2　电场强度通量99

4.3.3　静电场的高斯定理100

4.3.4　高斯定理的应用102

4.4　静电场的环路定理　电势104

4.4.1　静电场的环路定理104

4.4.2　电势106

4.4.3　电势的计算107

4.5　等势面 电场强度与电势梯度的关系109

4.5.1　等势面109

4.5.2　电场强度与电势梯度的关系110

4.6　电介质中的静电场　电位移矢量112

4.6.1　电介质及其极化112

4.6.2　电极化强度113

4.6.3　电介质中的静电场113

4.6.4　有电介质时的高斯定理 电位移114

4.7.1　导体的静电平衡115

4.7.2　电容115

4.7　电容 电场的能量115

4.7.3　电容器电容的计算116

4.7.4　电场的能量117

4.8　电流变液简介119

4.8.1　电流变液效应119

4.8.2　电流变液的理论模型120

4.8.3　影响电流变强度的主要物理参数122

本章提要124

习题125

第5章 电磁相互作用130

5.1　基本磁现象130

5.1.1　人类对磁现象的认识和应用130

5.2.2　磁感应强度131

5.2.1　磁场131

5.1.2　电流磁效应131

5.2　磁场和磁感应强度131

5.2.3　带电粒子在磁场中的运动132

5.2.4　霍耳效应134

5.3　电流磁场135

5.3.1　恒定电流135

5.3.2　毕奥—萨伐尔定律136

5.3.3　毕奥—萨伐尔定律的应用137

5.4　磁场的高斯定理141

5.4.1　磁感线141

5.4.2　磁通量141

5.4.3　磁场中的高斯定理142

5.5　安培环路定理及其应用143

5.5.1　安培环路定理143

5.5.2　安培环路定理的应用144

5.6　磁场对电流的作用146

5.6.1　安培定律146

5.6.2　磁场对载流线圈的作用148

5.6.3　安培力的功149

5.7　磁介质中的高斯定理和安培环路150

定理150

5.7.1　磁介质及其磁化机理150

5.7.3　有磁介质时的安培环路定理153

5.7.2　有磁介质时的高斯定理153

5.7.4　铁磁质的磁化规律及磁化机制154

5.8　生物电磁学简介157

5.8.1　静电生物效应157

5.8.2　生物磁场158

5.8.3　磁生物效应159

5.8.4　电磁生物效应160

本章提要160

习题161

第6章　电磁感应与电磁场167

6.1　电磁感应定律167

6.1.1　电磁感应现象167

6.1.2　法拉第电磁感应定律168

6.2　动生电动势与感生电动势170

6.2.1　电动势170

6.2.2　动生电动势170

6.2.3　感生电动势　有旋电场171

6.2.4　感生电场的应用173

6.3 自感和互感175

6.3.1 自感176

6.3.2　互感177

6.4　磁场的能量179

6.4.1 自感磁能179

6.4.3　磁场的能量180

6.4.2　互感磁能180

6.5　麦克斯韦电磁场理论182

6.5.1　两个基本假设和基本方程182

6.5.2　麦克斯韦方程组184

6.6　超导187

6.6.1　超导体的基本性质之一：零电阻效应187

6.6.2　超导体的基本性质之二：迈斯纳效应189

6.6.3　两类超导体和磁通量子化190

6.6.4　约瑟夫森效应191

6.6.5　超导理论简介192

6.6.6　高温超导193

6.6.7　超导的应用194

6.7　磁电子学简介195

6.7.1　磁电阻效应196

6.7.2　巨磁电阻效应196

6.7.3　巨磁阻抗效应197

本章提要198

习题200

习题参考答案204

附录209

附录A　矢量及其运算209

附录B　常用物理常数表213

参考文献214