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第1篇 力学3

第1章 质点运动学3

1.1 质点、参考系、时间和空间3

1.1.1 质点3

1.1.2 参考系4

1.1.3 坐标系5

1.1.4 时间和空间5

1.2 质点运动的矢量描述6

1.2.1 位置矢量6

1.2.2 位移7

1.2.3 速度8

1.2.4 加速度9

1.3 圆周运动及其描述10

1.3.1 切向加速度和法向加速度11

1.3.2 圆周运动的角量描述13

1.3.3 线量和角量之间的关系14

1.4 运动学中的两类问题14

1.4.1 第一类问题14

1.4.2 第二类问题16

1.5 相对运动17

本章小结19

阅读材料 科学家简介——伽利略20

习题22

第2章 质点动力学25

2.1 牛顿运动定律25

2.1.1 牛顿第一定律25

2.1.2 牛顿第二定律26

2.1.3 牛顿第三定律26

2.1.4 国际单位制，量纲27

2.1.5 常见的力27

2.1.6 牛顿运动定律的应用29

2.1.7 非惯性系，惯性力31

2.2 动量和动量守恒定律32

2.2.1 质点和质点系的动量定理32

2.2.2 动量守恒定律34

2.2.3 质心和质心运动定理35

2.3 功、机械能和机械能守恒定律36

2.3.1 功和功率36

2.3.2 动能与质点动能定理40

2.3.3 质点系动能定理42

2.3.4 势能43

2.3.5 功能原理和机械能守恒定律44

2.4 质点的角动量和角动量守恒定律47

2.4.1 力对参考点的力矩47

2.4.2 质点定点角动量48

2.4.3 质点的角动量定理48

2.4.4 质点角动量守恒定律49

2.4.5 质点系的角动量定理和角动量守恒定律50

本章小结51

阅读材料 科学家简介——牛顿52

习题55

第3章 刚体力学59

3.1 刚体运动的描述59

3.1.1 刚体的平动59

3.1.2 刚体的定轴转动60

3.1.3 刚体的平面运动62

3.2 刚体角动量、转动惯量、转动动能63

3.2.1 刚体做定轴转动的角动量64

3.2.2 刚体的转动惯量64

3.2.3 刚体的转动动能66

3.3 刚体定轴转动定律66

3.3.1 力矩66

3.3.2 定轴转动的转动定律67

3.4 刚体定轴转动的动能定理68

3.4.1 力矩的功68

3.4.2 动能定理69

3.4.3 定轴转动的角动量定理及角动量守恒70

3.5 刚体平面平行运动的动力学70

3.5.1 基本动力学方程71

3.5.2 刚体平面平行运动的动能及动能定理71

3.5.3 滚动摩擦71

3.6 刚体的进动72

本章小结73

阅读材料 地球的进动和章动74

习题75

第4章 狭义相对论77

4.1 狭义相对论的两个基本假设77

4.1.1 牛顿时空观77

4.1.2 迈克尔逊-莫雷实验79

4.1.3 爱因斯坦假设81

4.2 爱因斯坦时空观81

4.2.1 同时相对性81

4.2.2 长度收缩82

4.2.3 时间延缓（或运动钟变慢）83

4.3 洛伦兹变换84

4.3.1 洛伦兹坐标变换84

4.3.2 相对论速度变换86

4.4 相对论动力学基础88

4.4.1 质量与速度的关系89

4.4.2 相对论力学中的质量与动量89

4.4.3 质量与能量的关系89

4.4.4 动量与能量之间的关系90

4.4.5 光子情况91

本章小结91

阅读材料 爱因斯坦92

习题100

第2篇 电磁学105

第5章 真空中的静电场105

5.1 电荷和库仑定律105

5.1.1 电荷的种类105

5.1.2 电荷的量子性106

5.1.3 电荷守恒定律106

5.2 库仑定律、电场与电场强度106

5.2.1 库仑定律106

5.2.2 库仑定律的叠加原理107

5.2.3 电场和电场强度109

5.2.4 电场强度的计算111

5.3 电通量与高斯定理116

5.3.1 电场线116

5.3.2 电场强度通量（电通量）117

5.3.3 真空中的高斯定理118

5.3.4 高斯定理应用120

5.4 静电场的环路定理及电势与电势能125

5.4.1 静电场的环路定理125

5.4.2 电势能和电势126

5.4.3 电势的计算和电势的叠加原理127

5.4.4 等势面及场强与电势的关系130

本章小结131

阅读材料 静电场的应用132

习题134

第6章 静电场中的导体与电介质138

6.1 静电场中的导体138

6.1.1 金属导体的电结构138

6.1.2 静电感应138

6.1.3 导体上的电荷分布139

6.1.4 静电屏蔽141

6.2 静电场中的电介质142

6.2.1 介质的电结构142

6.2.2 电介质的极化143

6.2.3 有介质的高斯定理144

6.3 电容器及电容145

6.3.1 孤立导体的电容145

6.3.2 电容器146

6.3.3 几种常见电容器的电容146

6.3.4 电容器的串并联148

6.4 静电场的能量149

本章小结150

阅读材料 超级电容器151

习题153

第7章 稳恒磁场157

7.1 磁现象、磁场和磁感应强度157

7.1.1 磁现象157

7.1.2 磁场和磁感应强度158

7.2 毕奥-萨伐尔定律及其应用159

7.2.1 毕奥-萨伐尔定律159

7.2.2 毕奥-萨伐尔定律的应用160

7.3 真空中磁场的高斯定理164

7.3.1 磁感应线164

7.3.2 磁通量165

7.3.3 磁场中的高斯定理166

7.4 真空中稳恒磁场的安培环路定理166

7.4.1 安培环路定理166

7.4.2 安培环路定理的应用168

7.5 磁场对电流的作用171

7.5.1 安培力171

7.5.2 两平行无限长直电流间的相互作用力173

7.5.3 匀强磁场对载流线圈的作用173

7.5.4 磁力的功175

7.6 带电粒子在磁场中的运动176

7.6.1 洛伦兹力176

7.6.2 带电粒子在均匀磁场中的运动177

7.6.3 霍尔效应178

7.7 磁介质180

7.7.1 磁介质及其分类180

7.7.2 顺磁质和抗磁质的磁化181

7.7.3 磁介质中的安培环路定理和磁场强度182

7.8 铁磁质184

7.8.1 铁磁质的特点184

7.8.2 初始磁化曲线184

7.8.3 磁滞回线185

7.8.4 铁磁质的种类185

7.8.5 磁畴186

本章小结187

阅读材料7.1 磁单极189

阅读材料7.2 真空的“极化”190

习题190

第8章 电磁感应和电磁场195

8.1 电磁感应现象和楞次定律195

8.1.1 电磁感应现象195

8.1.2 楞次定律196

8.1.3 电流密度197

8.2 电动势和法拉第电磁感应定律198

8.2.1 电源的电动势198

8.2.2 法拉第电磁感应定律199

8.3 动生电动势201

8.3.1 动生电动势与洛伦兹力201

8.3.2 洛伦兹力的功202

8.4 感生电动势204

8.4.1 感生电场和感生电动势204

8.4.2 电子感应加速器和涡电流206

8.5 自感和互感207

8.5.1 自感208

8.5.2 互感209

8.6 磁场能量210

8.7 位移电流和麦克斯韦方程组212

8.7.1 位移电流212

8.7.2 全电流定理215

8.7.3 麦克斯韦方程组215

8.8 电磁波216

8.8.1 电磁波的性质216

8.8.2 赫兹实验217

8.8.3 电磁波谱219

8.8.4 电磁场能量与动量220

8.8.5 电磁场是物体的一种形态221

本章小结221

阅读材料8.1 超导体222

阅读材料8.2 遥感技术224

习题227

习题答案230