大學(xué)物理教程

前言第1章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)與牛頓定律11.1質(zhì)點(diǎn)參考系時(shí)間和空間11.1.1質(zhì)點(diǎn)11.1.2參考系11.1.3坐標(biāo)系時(shí)間和空間21.2位矢位移和路程31.2.1位矢31.2.2運(yùn)動(dòng)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(shí)速度瞬時(shí)速率51.3.3相對(duì)運(yùn)動(dòng)71.3.4加速度81.4直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)111.5拋體運(yùn)動(dòng)131.6圓周運(yùn)動(dòng)151.6.1自然坐標(biāo)系變速圓周運(yùn)動(dòng)151.6.2圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述181.7牛頓運(yùn)動(dòng)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(xué)中常見(jiàn)的力241.8.1萬(wàn)有引力重力241.8.2彈性力261.8.3摩擦力281.9牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)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(xí)題138第2章力學(xué)中的守恒定律412.1功動(dòng)能定理412.1.1功功率412.1.2質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理432.1.3系統(tǒng)的動(dòng)能定理442.2保守力系統(tǒng)的勢(shì)能462.2.1保守力做功的特點(diǎn)462.2.2勢(shì)能482.3系統(tǒng)的功能原理機(jī)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(jī)械能守恒定律512.3.3能量守恒定律532.4沖量與動(dòng)量質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理532.5系統(tǒng)的動(dòng)量定理動(dòng)量守恒定律562.5.1系統(tǒng)的動(dòng)量定理562.5.2系統(tǒng)的動(dòng)量守恒定律572.6角動(dòng)量力矩質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量守恒定律592.6.1質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量592.6.2力矩602.6.3質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量定理602.6.4質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量守恒定律61*2.7系統(tǒng)的角動(dòng)量守恒定律62習(xí)題264第3章剛體力學(xué)基礎(chǔ)673.1剛體的基本運(yùn)動(dòng)形式673.1.1剛體的平動(dòng)683.1.2剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)693.2剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)慣量713.2.1剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能713.2.2剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量713.3力矩的功剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理733.3.1力矩733.3.2力矩的功743.3.3剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理753.4剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律773.5剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理角動(dòng)量守恒定律803.5.1角動(dòng)量沖量矩角動(dòng)量定理803.5.2角動(dòng)量守恒定律80閱讀材料角動(dòng)量守恒定律的實(shí)際應(yīng)用82習(xí)題383第4章狹義相對(duì)論864.1經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理伽利略變換864.2狹義相對(duì)論的基本原理洛倫茲變換884.2.1狹義相對(duì)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(duì)論的時(shí)空觀904.3.1同時(shí)的相對(duì)性904.3.2長(zhǎng)度的收縮924.3.3時(shí)間的延緩934.4狹義相對(duì)論的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)944.4.1質(zhì)量與速率的關(guān)系944.4.2質(zhì)量與能量的關(guān)系964.4.3能量與動(dòng)量的關(guān)系98閱讀材料廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介宇宙的奧秘99習(xí)題4101第5章靜電學(xué)1035.1電荷庫(kù)侖定律1035.1.1電荷電荷守恒定律1035.1.2庫(kù)侖定律靜電力疊加原理1055.2電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度1075.2.1電場(chǎng)1075.2.2電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理1085.3電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)力的計(jì)算1095.3.1點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度1095.3.2點(diǎn)電荷系電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度1105.3.3連續(xù)分布電荷電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度1115.3.4電荷在電場(chǎng)中所受的力1155.4電場(chǎng)強(qiáng)度通量真空中的高斯定理1175.4.1電場(chǎng)線(xiàn)1175.4.2電場(chǎng)強(qiáng)度通量1175.4.3高斯定理及應(yīng)用高斯定理求靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度1195.5靜電場(chǎng)的環(huán)路定理電勢(shì)1225.5.1靜電力的功1225.5.2靜電場(chǎng)的環(huán)路定理1235.5.3電勢(shì)能1245.5.4電勢(shì)電勢(shì)差1245.5.5電勢(shì)的計(jì)算1255.6等勢(shì)面電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系1275.6.1等勢(shì)面1275.6.2電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系1285.7靜電場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體1305.7.1金屬導(dǎo)體的電結(jié)構(gòu)1305.7.2導(dǎo)體的靜電平衡條件1305.7.3靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上的電荷分布1315.7.4靜電屏蔽1325.8靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)1335.8.1電介質(zhì)的電結(jié)構(gòu)1335.8.2電介質(zhì)在外電場(chǎng)中的極化現(xiàn)象1345.8.3有電介質(zhì)時(shí)的靜電場(chǎng)1355.8.4有電介質(zhì)時(shí)靜電場(chǎng)的高斯定理電位移矢量1355.8.5有電介質(zhì)時(shí)靜電場(chǎng)的高斯定理的應(yīng)用1375.9電容電容器1405.9.1孤立導(dǎo)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(chǎng)的能量145閱讀材料尖端放電和電火花加工146習(xí)題5148第6章恒定電流的穩(wěn)恒磁場(chǎng)1526.1磁現(xiàn)象及其本源1526.2磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度1536.2.1磁場(chǎng)1536.2.2磁感應(yīng)強(qiáng)度1546.3畢奧-薩伐爾定律及其應(yīng)用運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)1556.3.1畢奧-薩伐爾定律及其應(yīng)用1556.3.2運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)1596.4磁通量真空中磁場(chǎng)的高斯定理1606.4.1磁感應(yīng)線(xiàn)1606.4.2磁通量真空中磁場(chǎng)的高斯定理1616.5安培環(huán)路定理及其應(yīng)用1626.6磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線(xiàn)的作用安培定律1666.6.1安培定律1666.6.2均勻磁場(chǎng)中載流線(xiàn)圈所受的力矩1686.7帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1706.7.1磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力洛倫茲力1706.7.2帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1726.8磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)1756.8.1磁介質(zhì)在外磁場(chǎng)中的磁化現(xiàn)象1756.8.2抗磁質(zhì)和順磁質(zhì)的磁化機(jī)理1766.8.3磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率1776.8.4磁介質(zhì)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(yīng)用179習(xí)題6180第7章變化的電磁場(chǎng)1837.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其基本規(guī)律1837.1.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象1837.1.2楞次定律1847.1.3法拉第電磁感應(yīng)定律1857.2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)及其表達(dá)式1897.2.1動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)1897.2.2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式1897.3感生電動(dòng)勢(shì)渦旋電場(chǎng)及其應(yīng)用1937.3.1感生電動(dòng)勢(shì)與渦旋電場(chǎng)1937.3.2電子感應(yīng)加速器1947.3.3渦電流及其應(yīng)用1957.4自感與互感1957.4.1自感1957.4.2互感1987.5磁場(chǎng)的能量2007.6位移電流2017.7麥克斯韋電磁場(chǎng)理論2037.7.1電場(chǎng)2037.7.2磁場(chǎng)2047.7.3電磁場(chǎng)的麥克斯韋方程組的積分形式204閱讀材料超導(dǎo)現(xiàn)象及其應(yīng)用205習(xí)題7207第8章機(jī)械振動(dòng)2108.1簡(jiǎn)諧振動(dòng)2108.1.1簡(jiǎn)諧振動(dòng)的基本特征2108.1.2簡(jiǎn)諧振子是一個(gè)理想模型2118.1.3簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表達(dá)式2128.1.4簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量2138.2描述簡(jiǎn)諧振動(dòng)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(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量圖示法相位差2218.3.1簡(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量圖示法2218.3.2相位差2218.4同方向簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成拍2238.4.1同方向、同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成2238.4.2同方向、不同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成拍2258.4.3相互垂直的同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成2268.4.4相互垂直的不同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成李薩如圖形228*8.5阻尼振動(dòng)229*8.6受迫振動(dòng)共振230閱讀材料汽車(chē)減振系統(tǒng)233習(xí)題8234第9章機(jī)械波2379.1機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播2379.1.1機(jī)械波產(chǎn)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(zhǎng)與波速2399.2.2波的幾何表示2419.3平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)及其物理意義2419.3.1平面簡(jiǎn)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(yīng)259習(xí)題9261第10章波動(dòng)光學(xué)26310.1光的干涉相干光的獲得26310.1.1光強(qiáng)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(shí)驗(yàn)26710.2.2洛埃德鏡實(shí)驗(yàn)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(fèi)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(fèi)衍射光學(xué)儀器的分辨率29210.9.1圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射29210.9.2光學(xué)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(yīng)用29710.12反射和折射時(shí)光的偏振布儒斯特定律298閱讀材料獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)300習(xí)題10302第11章熱力學(xué)基礎(chǔ)30511.1熱力學(xué)系統(tǒng)及其平衡態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程30511.1.1熱力學(xué)系統(tǒng)平衡態(tài)30511.1.2氣體的狀態(tài)參量30611.1.3準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程30711.2理想氣體的狀態(tài)方程30811.2.1氣體的實(shí)驗(yàn)定律理想氣體30811.2.2理想氣體的狀態(tài)方程309*11.2.3實(shí)際氣體的狀態(tài)方程31011.3熱力學(xué)第一定律31111.3.1系統(tǒng)的內(nèi)能功與熱的等效性31111.3.2熱力學(xué)第一定律的內(nèi)涵31211.3.3功和熱量的計(jì)算摩爾熱容31311.4理想氣體的熱力學(xué)過(guò)程31511.4.1等體過(guò)程31511.4.2等壓過(guò)程31611.4.3等溫過(guò)程31711.4.4絕熱過(guò)程318*11.4.5多方過(guò)程32211.5循環(huán)過(guò)程卡諾循環(huán)32211.5.1循環(huán)過(guò)程32211.5.2正循環(huán)熱機(jī)的效率32311.5.3逆循環(huán)制冷機(jī)的效率32411.5.4卡諾循環(huán)32611.6熱力學(xué)第二定律卡諾定理32811.6.1可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程32811.6.2熱力學(xué)第二定律的內(nèi)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(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式333閱讀材料四沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)334習(xí)題11336第12章氣體動(dòng)理論34012.1氣體動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)34012.2氣體分子熱運(yùn)動(dòng)及其統(tǒng)計(jì)規(guī)律性34312.2.1氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)34312.2.2大量分子熱運(yùn)動(dòng)服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律性34412.3理想氣體的壓強(qiáng)公式及溫度的統(tǒng)計(jì)意義34512.3.1理想氣體的微觀模型34512.3.2理想氣體的壓強(qiáng)公式34512.3.3溫度的統(tǒng)計(jì)意義34812.4能量按自由度均分定理理想氣體的內(nèi)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(nèi)能35212.5氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率分布律35312.5.1分子運(yùn)動(dòng)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(jì)平均值35612.5.4麥克斯韋速率分布律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證35812.6分子的平均碰撞頻率和平均自由程35912.7熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)詮釋36112.7.1熱力學(xué)過(guò)程不可逆性的統(tǒng)計(jì)意義36112.7.2熱力學(xué)概率與熵362習(xí)題12363第13章量子物理基礎(chǔ)36613.1熱輻射36613.1.1熱輻射及其定量描述36613.1.2絕對(duì)黑體輻射定律普朗克公式36713.2光電效應(yīng)36913.2.1光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律36913.2.2光電效應(yīng)與光的波動(dòng)理論的矛盾 37113.2.3愛(ài)因斯坦的光子假設(shè)光的波粒二象性37113.2.4光電效應(yīng)的應(yīng)用 37213.3康普頓效應(yīng)電磁輻射的波粒二象性37313.3.1康普頓效應(yīng)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(shè)海森伯不確定關(guān)系37913.5.1實(shí)物粒子的波動(dòng)性——德布羅意假設(shè)37913.5.2不確定關(guān)系38113.6波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋38313.6.1波函數(shù)38313.6.2波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋38413.6.3波函數(shù)的歸一化條件及標(biāo)準(zhǔn)條件38513.7薛定諤方程38613.7.1薛定諤方程的內(nèi)涵38613.7.2定態(tài)薛定諤方程387習(xí)題13388附錄390附錄A一些物理常量390附錄B矢量的運(yùn)算390附錄C十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)402部分習(xí)題參考答案407參考文獻(xiàn)412