大學物理教程

前言第1章質點運動學與牛頓定律11.1質點參考系時間和空間11.1.1質點11.1.2參考系11.1.3坐標系時間和空間21.2位矢位移和路程31.2.1位矢31.2.2運動函數(shù)軌道方程41.2.3位移和路程41.3速度加速度51.3.1速度平均速度51.3.2瞬時速度瞬時速率51.3.3相對運動71.3.4加速度81.4直線運動111.5拋體運動131.6圓周運動151.6.1自然坐標系變速圓周運動151.6.2圓周運動的角量描述181.7牛頓運動定律201.7.1牛頓第一定律201.7.2牛頓第二定律211.7.3牛頓第三定律241.8力學中常見的力241.8.1萬有引力重力241.8.2彈性力261.8.3摩擦力281.9牛頓運動定律應用示例30*1.10非慣性參考系慣性力35閱讀材料宇宙速度36習題138第2章力學中的守恒定律412.1功動能定理412.1.1功功率412.1.2質點的動能定理432.1.3系統(tǒng)的動能定理442.2保守力系統(tǒng)的勢能462.2.1保守力做功的特點462.2.2勢能482.3系統(tǒng)的功能原理機械能守恒定律能量守恒定律502.3.1系統(tǒng)的功能原理502.3.2機械能守恒定律512.3.3能量守恒定律532.4沖量與動量質點的動量定理532.5系統(tǒng)的動量定理動量守恒定律562.5.1系統(tǒng)的動量定理562.5.2系統(tǒng)的動量守恒定律572.6角動量力矩質點的角動量守恒定律592.6.1質點的角動量592.6.2力矩602.6.3質點的角動量定理602.6.4質點的角動量守恒定律61*2.7系統(tǒng)的角動量守恒定律62習題264第3章剛體力學基礎673.1剛體的基本運動形式673.1.1剛體的平動683.1.2剛體的定軸轉動693.2剛體定軸轉動的轉動動能轉動慣量713.2.1剛體定軸轉動的轉動動能713.2.2剛體的轉動慣量713.3力矩的功剛體定軸轉動的動能定理733.3.1力矩733.3.2力矩的功743.3.3剛體定軸轉動的動能定理753.4剛體定軸轉動定律773.5剛體定軸轉動的角動量定理角動量守恒定律803.5.1角動量沖量矩角動量定理803.5.2角動量守恒定律80閱讀材料角動量守恒定律的實際應用82習題383第4章狹義相對論864.1經典力學的相對性原理伽利略變換864.2狹義相對論的基本原理洛倫茲變換884.2.1狹義相對論的基本原理884.2.2洛倫茲變換及其速度變換公式894.3相對論的時空觀904.3.1同時的相對性904.3.2長度的收縮924.3.3時間的延緩934.4狹義相對論的動力學基礎944.4.1質量與速率的關系944.4.2質量與能量的關系964.4.3能量與動量的關系98閱讀材料廣義相對論簡介宇宙的奧秘99習題4101第5章靜電學1035.1電荷庫侖定律1035.1.1電荷電荷守恒定律1035.1.2庫侖定律靜電力疊加原理1055.2電場電場強度1075.2.1電場1075.2.2電場強度電場強度疊加原理1085.3電場強度和電場力的計算1095.3.1點電荷電場中的電場強度1095.3.2點電荷系電場中的電場強度1105.3.3連續(xù)分布電荷電場中的電場強度1115.3.4電荷在電場中所受的力1155.4電場強度通量真空中的高斯定理1175.4.1電場線1175.4.2電場強度通量1175.4.3高斯定理及應用高斯定理求靜電場中的電場強度1195.5靜電場的環(huán)路定理電勢1225.5.1靜電力的功1225.5.2靜電場的環(huán)路定理1235.5.3電勢能1245.5.4電勢電勢差1245.5.5電勢的計算1255.6等勢面電場強度與電勢的關系1275.6.1等勢面1275.6.2電場強度與電勢的關系1285.7靜電場中的金屬導體1305.7.1金屬導體的電結構1305.7.2導體的靜電平衡條件1305.7.3靜電平衡時導體上的電荷分布1315.7.4靜電屏蔽1325.8靜電場中的電介質1335.8.1電介質的電結構1335.8.2電介質在外電場中的極化現(xiàn)象1345.8.3有電介質時的靜電場1355.8.4有電介質時靜電場的高斯定理電位移矢量1355.8.5有電介質時靜電場的高斯定理的應用1375.9電容電容器1405.9.1孤立導體的電容1405.9.2電容器的電容1405.9.3電容器的串聯(lián)和并聯(lián)1435.10電場的能量145閱讀材料尖端放電和電火花加工146習題5148第6章恒定電流的穩(wěn)恒磁場1526.1磁現(xiàn)象及其本源1526.2磁場磁感應強度1536.2.1磁場1536.2.2磁感應強度1546.3畢奧-薩伐爾定律及其應用運動電荷的磁場1556.3.1畢奧-薩伐爾定律及其應用1556.3.2運動電荷的磁場1596.4磁通量真空中磁場的高斯定理1606.4.1磁感應線1606.4.2磁通量真空中磁場的高斯定理1616.5安培環(huán)路定理及其應用1626.6磁場對載流導線的作用安培定律1666.6.1安培定律1666.6.2均勻磁場中載流線圈所受的力矩1686.7帶電粒子在電場和磁場中的運動1706.7.1磁場對運動電荷的作用力洛倫茲力1706.7.2帶電粒子在電場和磁場中的運動1726.8磁場中的磁介質1756.8.1磁介質在外磁場中的磁化現(xiàn)象1756.8.2抗磁質和順磁質的磁化機理1766.8.3磁介質的磁導率1776.8.4磁介質中的高斯定理和安培環(huán)路定理177閱讀材料電磁炮及電磁彈射應用179習題6180第7章變化的電磁場1837.1電磁感應現(xiàn)象及其基本規(guī)律1837.1.1電磁感應現(xiàn)象1837.1.2楞次定律1847.1.3法拉第電磁感應定律1857.2動生電動勢及其表達式1897.2.1動生電動勢1897.2.2動生電動勢的表達式1897.3感生電動勢渦旋電場及其應用1937.3.1感生電動勢與渦旋電場1937.3.2電子感應加速器1947.3.3渦電流及其應用1957.4自感與互感1957.4.1自感1957.4.2互感1987.5磁場的能量2007.6位移電流2017.7麥克斯韋電磁場理論2037.7.1電場2037.7.2磁場2047.7.3電磁場的麥克斯韋方程組的積分形式204閱讀材料超導現(xiàn)象及其應用205習題7207第8章機械振動2108.1簡諧振動2108.1.1簡諧振動的基本特征2108.1.2簡諧振子是一個理想模型2118.1.3簡諧振動的表達式2128.1.4簡諧振動的能量2138.2描述簡諧振動的物理量2148.2.1周期、頻率與角頻率2148.2.2相位和初相振幅和初相的確定2168.3簡諧振動的旋轉矢量圖示法相位差2218.3.1簡諧振動的旋轉矢量圖示法2218.3.2相位差2218.4同方向簡諧振動的合成拍2238.4.1同方向、同頻率簡諧振動的合成2238.4.2同方向、不同頻率簡諧振動的合成拍2258.4.3相互垂直的同頻率簡諧振動的合成2268.4.4相互垂直的不同頻率簡諧振動的合成李薩如圖形228*8.5阻尼振動229*8.6受迫振動共振230閱讀材料汽車減振系統(tǒng)233習題8234第9章機械波2379.1機械波的產生和傳播2379.1.1機械波產生的條件2379.1.2橫波和縱波2389.2描述波的一些物理量波的幾何表示2399.2.1周期、頻率、波長與波速2399.2.2波的幾何表示2419.3平面簡諧波的波函數(shù)及其物理意義2419.3.1平面簡諧波的波函數(shù)2419.3.2波函數(shù)的物理意義2429.4波的能量能流密度2479.4.1波的能量2479.4.2能流密度2489.5惠更斯原理波的衍射、反射和折射2489.5.1惠更斯原理2489.5.2波的衍射2499.5.3波的反射和折射2509.6波的干涉駐波2529.6.1波的疊加原理2529.6.2波的干涉2529.6.3駐波254*9.7聲波超聲波2569.7.1聲波2569.7.2超聲波258*9.8多普勒效應259習題9261第10章波動光學26310.1光的干涉相干光的獲得26310.1.1光強光的干涉26310.1.2相干光的獲得26510.2雙縫干涉26710.2.1楊氏雙縫干涉實驗26710.2.2洛埃德鏡實驗26910.3光程光程差27010.3.1光程27010.3.2光程差27210.3.3額外光程差干涉條件的一般表述27210.3.4透鏡不引起額外的光程差27310.4薄膜干涉增透膜和增反膜27310.4.1薄膜干涉27410.4.2增透膜和增反膜27610.5劈尖干涉牛頓環(huán)27710.5.1劈尖干涉27710.5.2牛頓環(huán)28010.6光的衍射28210.6.1光的衍射現(xiàn)象28210.6.2惠更斯-菲涅耳原理28210.7單縫衍射28310.7.1單縫的夫瑯禾費衍射28310.7.2單縫衍射條紋的形成28410.7.3單縫衍射條紋的明、暗條件28410.8衍射光柵衍射光譜28710.8.1衍射光柵28710.8.2衍射光柵條紋的成因28810.8.3光柵公式28910.8.4衍射光譜29110.9圓孔的夫瑯禾費衍射光學儀器的分辨率29210.9.1圓孔的夫瑯禾費衍射29210.9.2光學儀器的分辨率29310.10光的偏振29410.11偏振片的起偏和檢偏馬呂斯定律29510.11.1偏振片的起偏和檢偏29610.11.2馬呂斯定律29610.11.3偏振片的應用29710.12反射和折射時光的偏振布儒斯特定律298閱讀材料獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)300習題10302第11章熱力學基礎30511.1熱力學系統(tǒng)及其平衡態(tài)準靜態(tài)過程30511.1.1熱力學系統(tǒng)平衡態(tài)30511.1.2氣體的狀態(tài)參量30611.1.3準靜態(tài)過程30711.2理想氣體的狀態(tài)方程30811.2.1氣體的實驗定律理想氣體30811.2.2理想氣體的狀態(tài)方程309*11.2.3實際氣體的狀態(tài)方程31011.3熱力學第一定律31111.3.1系統(tǒng)的內能功與熱的等效性31111.3.2熱力學第一定律的內涵31211.3.3功和熱量的計算摩爾熱容31311.4理想氣體的熱力學過程31511.4.1等體過程31511.4.2等壓過程31611.4.3等溫過程31711.4.4絕熱過程318*11.4.5多方過程32211.5循環(huán)過程卡諾循環(huán)32211.5.1循環(huán)過程32211.5.2正循環(huán)熱機的效率32311.5.3逆循環(huán)制冷機的效率32411.5.4卡諾循環(huán)32611.6熱力學第二定律卡諾定理32811.6.1可逆過程和不可逆過程32811.6.2熱力學第二定律的內涵32911.6.3卡諾定理33011.7熵熵增加原理33111.7.1克勞修斯公式33111.7.2熵33211.7.3熵增加原理——熱力學第二定律的數(shù)學表達式333閱讀材料四沖程循環(huán)發(fā)動機334習題11336第12章氣體動理論34012.1氣體動理論的基本觀點34012.2氣體分子熱運動及其統(tǒng)計規(guī)律性34312.2.1氣體分子的熱運動34312.2.2大量分子熱運動服從統(tǒng)計規(guī)律性34412.3理想氣體的壓強公式及溫度的統(tǒng)計意義34512.3.1理想氣體的微觀模型34512.3.2理想氣體的壓強公式34512.3.3溫度的統(tǒng)計意義34812.4能量按自由度均分定理理想氣體的內能35012.4.1自由度35012.4.2能量按自由度均分定理35112.4.3理想氣體的內能35212.5氣體分子運動的速率分布律35312.5.1分子運動的速率分布35312.5.2麥克斯韋速率分布律35512.5.3分子速率的統(tǒng)計平均值35612.5.4麥克斯韋速率分布律的實驗驗證35812.6分子的平均碰撞頻率和平均自由程35912.7熱力學第二定律的統(tǒng)計詮釋36112.7.1熱力學過程不可逆性的統(tǒng)計意義36112.7.2熱力學概率與熵362習題12363第13章量子物理基礎36613.1熱輻射36613.1.1熱輻射及其定量描述36613.1.2絕對黑體輻射定律普朗克公式36713.2光電效應36913.2.1光電效應的實驗規(guī)律36913.2.2光電效應與光的波動理論的矛盾 37113.2.3愛因斯坦的光子假設光的波粒二象性37113.2.4光電效應的應用 37213.3康普頓效應電磁輻射的波粒二象性37313.3.1康普頓效應37313.3.2電磁輻射的波粒二象性37413.4氫原子光譜玻爾的氫原子理論37513.4.1氫原子光譜的規(guī)律性37513.4.2 玻爾的氫原子理論37613.5德布羅意假設海森伯不確定關系37913.5.1實物粒子的波動性——德布羅意假設37913.5.2不確定關系38113.6波函數(shù)及其統(tǒng)計解釋38313.6.1波函數(shù)38313.6.2波函數(shù)的統(tǒng)計解釋38413.6.3波函數(shù)的歸一化條件及標準條件38513.7薛定諤方程38613.7.1薛定諤方程的內涵38613.7.2定態(tài)薛定諤方程387習題13388附錄390附錄A一些物理常量390附錄B矢量的運算390附錄C十大經典物理實驗402部分習題參考答案407參考文獻412