目錄

第1章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)1

1.1位置矢量和位移2

1.1.1參考系與坐標(biāo)系2

1.1.2位置矢量（運(yùn)動方程）2

1.1.3位移矢量3

1.2速度和加速度4

1.2.1速度4

1.2.2加速度5

1.3運(yùn)動的相對性7

1.3.1直線運(yùn)動7

1.3.2相對運(yùn)動9

1.4平面曲線運(yùn)動9

1.4.1拋體運(yùn)動9

1.4.2圓周運(yùn)動11

1.5知識拓展——全球定位系統(tǒng)和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)14

復(fù)習(xí)與小結(jié)16

練習(xí)題17

第2章質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)20

2.1牛頓運(yùn)動定律21

2.1.1牛頓運(yùn)動定律的內(nèi)容21

2.1.2牛頓運(yùn)動定律所涉及的基本概念和物理量21

2.1.3常見的幾種力22

2.1.4牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用24

2.2動量動量守恒定律28

2.2.1質(zhì)點(diǎn)的動量及動量定理28

2.2.2質(zhì)點(diǎn)系的動量定理29

2.2.3動量守恒定律及其意義302.3動能動能定理33

2.3.1功33

2.3.2功率34

2.3.3質(zhì)點(diǎn)的動能定理34

2.3.4質(zhì)點(diǎn)系的動能定理35

2.4勢能機(jī)械能轉(zhuǎn)化及守恒定律39

2.4.1保守力及保守力的功39

2.4.2勢能40

2.4.3功能原理41

2.4.4機(jī)械能守恒定律41

2.4.5能量守恒定律42

2.5知識拓展——降落傘大小的合理設(shè)計(jì)45

復(fù)習(xí)與小結(jié)47

練習(xí)題48

第3章剛體的定軸轉(zhuǎn)動52

3.1剛體定軸轉(zhuǎn)動的運(yùn)動學(xué)53

3.2剛體定軸轉(zhuǎn)動的動力學(xué)55

3.2.1剛體定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動定律55

3.2.2剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理60

3.2.3剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量守恒定律63

3.2.4開普勒定律65

3.3知識拓展——門吸的合理安裝68

復(fù)習(xí)與小結(jié)69

練習(xí)題71

第4章氣體動理論75

4.1理想氣體的壓強(qiáng)和溫度76

4.1.1狀態(tài)參量平衡態(tài)76

4.1.2理想氣體模型76

4.1.3理想氣體狀態(tài)方程76

4.1.4統(tǒng)計(jì)假設(shè)77

4.1.5理想氣體的壓強(qiáng)77

4.1.6理想氣體的溫度79

4.2能量均分定理理想氣體的熱力學(xué)能81

4.2.1自由度81

4.2.2能量按自由度均分定理82

4.2.3理想氣體的熱力學(xué)能83

4.3麥克斯韋速率分布律三種統(tǒng)計(jì)速率84

4.3.1麥克斯韋速率分布律84

4.3.2最概然速率、平均速率和方均根速率85

4.4氣體分子碰撞和平均自由程87

4.4.1分子的平均自由程和碰撞頻率87

4.4.2平均自由程和平均碰撞頻率的關(guān)系87

4.4.3真空泵及其工作原理89

4.5知識拓展——如何預(yù)防汽車高速公路爆胎92

復(fù)習(xí)與小結(jié)93

練習(xí)題94

第5章熱力學(xué)基礎(chǔ)97

5.1熱力學(xué)第零定律溫度98

5.1.1熱力學(xué)第零定律98

5.1.2溫度和溫標(biāo)99

5.1.3熱力學(xué)溫標(biāo)100

5.1.4攝氏溫標(biāo)和華氏溫標(biāo)100

5.2熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用101

5.2.1熱量、功和熱力學(xué)能101

5.2.2熱力學(xué)第一定律102

5.2.3準(zhǔn)靜態(tài)過程102

5.2.4理想氣體的等體、等壓和等溫過程104

5.2.5氣體的摩爾熱容105

5.2.6理想氣體的絕熱過程107

5.3循環(huán)過程卡諾循環(huán)109

5.3.1循環(huán)過程109

5.3.2卡諾循環(huán)110

5.4熱力學(xué)第二定律卡諾定理113

5.4.1熱力學(xué)第二定律113

5.4.2可逆過程和不可逆過程114

5.4.3卡諾定理115

5.4.4熵熵增加原理116

5.4.5熵的微觀解釋117

5.5知識拓展——低溫實(shí)現(xiàn)的方法118

復(fù)習(xí)與小結(jié)120

練習(xí)題122

第6章靜電場126

6.1庫侖定律電場強(qiáng)度126

6.1.1電荷的量子化126

6.1.2電荷守恒定律127

6.1.3庫侖定律127

6.1.4電場強(qiáng)度128

6.1.5由點(diǎn)電荷引起的電場129

6.1.6由連續(xù)電荷分布引起的電場130

6.1.7噴墨打印131

6.2高斯定理及其應(yīng)用135

6.2.1電場線135

6.2.2電場強(qiáng)度通量136

6.2.3高斯定理137

6.2.4高斯定理的應(yīng)用139

6.3電勢142

6.3.1靜電場力是保守力142

6.3.2靜電場的環(huán)路定律143

6.3.3電勢能電勢143

6.3.4由點(diǎn)電荷引起的電勢144

6.3.5由連續(xù)電荷分布引起的電勢145

6.4靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)147

6.4.1導(dǎo)體的靜電平衡147

6.4.2靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上的電荷分布148

6.4.3尖端放電靜電屏蔽149

6.4.4從原子觀點(diǎn)看電介質(zhì)150

6.4.5電介質(zhì)中的高斯定理151

6.5電容電場能量153

6.5.1電容器的電容153

6.5.2電容的計(jì)算153

6.5.3電容器的充電155

6.5.4心臟除顫器156

6.5.5靜電場的能量能量密度156

6.6知識拓展——電屏蔽服158

復(fù)習(xí)與小結(jié)159

練習(xí)題161

第7章穩(wěn)恒磁場166

7.1磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度166

7.1.1磁場166

7.1.2磁感應(yīng)強(qiáng)度168

7.1.3洛倫茲力168

7.2畢奧-薩伐爾定律及其應(yīng)用169

7.2.1畢奧-薩伐爾定律169

7.2.2畢奧-薩伐爾定律應(yīng)用舉例170

7.3磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理172

7.3.1磁感線172

7.3.2磁通量高斯定理173

7.3.3安培環(huán)路定理174

7.3.4安培環(huán)路定理應(yīng)用舉例175

7.4磁場對運(yùn)動電荷和載流導(dǎo)線的作用178

7.4.1帶電粒子在磁場中的運(yùn)動178

7.4.2霍耳效應(yīng)179

7.4.3回旋加速器180

7.4.4安培定律181

7.4.5電磁軌道炮182

7.4.6均勻磁場對載流線圈的作用183

7.5磁介質(zhì)中的磁場186

7.5.1磁介質(zhì)的分類186

7.5.2磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理187

7.5.3鐵磁質(zhì)188

7.6知識拓展——霍耳傳感器測量汽車車速190

復(fù)習(xí)與小結(jié)191

練習(xí)題192

第8章電磁感應(yīng)198

8.1電磁感應(yīng)的基本定律198

8.1.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象198

8.1.2法拉第電磁感應(yīng)定律199

8.1.3楞次定律200

8.1.4電吉他200

8.2動生電動勢感生電動勢201

8.2.1動生電動勢202

8.2.2感生電動勢204

8.3自感互感磁場的能量205

8.3.1自感現(xiàn)象205

8.3.2互感現(xiàn)象206

8.3.3磁場的能量207

8.4麥克斯韋方程組209

8.4.1位移電流全電流安培環(huán)路定律209

8.4.2麥克斯韋方程組的積分形式210

8.5知識拓展——電磁波212

復(fù)習(xí)與小結(jié)214

練習(xí)題215

第9章振動學(xué)基礎(chǔ)219

9.1簡諧振動220

9.1.1彈簧振子的振動220

9.1.2簡諧振動的定義220

9.1.3單擺的運(yùn)動規(guī)律221

9.1.4LC振蕩環(huán)路中電容器上電荷的變化規(guī)律221

9.2簡諧振動的規(guī)律222

9.2.1簡諧振動的運(yùn)動學(xué)方程、速度、加速度222

9.2.2簡諧振動的三要素222

9.2.3簡諧振動的能量223

9.2.4簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量表示225

9.2.5阻尼振動受迫振動共振226

9.3簡諧振動的合成227

9.3.1同方向同頻率簡諧振動的合成227

9.3.2兩個(gè)互相垂直的同頻率的簡諧振動的合成228

9.4知識拓展——鋼琴的“拍”230

復(fù)習(xí)與小結(jié)231

練習(xí)題232

第10章波動學(xué)基礎(chǔ)236

10.1機(jī)械波的產(chǎn)生及描述236

10.1.1機(jī)械波的產(chǎn)生236

10.1.2波陣面波射線237

10.1.3波的頻率、波長和波速238

10.2平面簡諧波238

10.2.1平面簡諧波的波動方程238

10.2.2波的能量能流密度波的吸收241

10.3波的衍射和干涉243

10.3.1惠更斯原理243

10.3.2波的衍射244

10.3.3波的疊加原理244

10.3.4波的干涉244

10.3.5駐波246

10.3.6多普勒效應(yīng)248

10.4知識拓展——魚洗噴水249

復(fù)習(xí)與小結(jié)250

練習(xí)題251

第11章波動光學(xué)255

11.1光源光的相干性255

11.1.1光學(xué)發(fā)展簡史255

11.1.2光的電磁波性質(zhì)256

11.1.3光源257

11.1.4光的相干性258

11.1.5光程光程差259

11.2分波陣面干涉260

11.2.1楊氏雙縫干涉260

11.2.2洛埃鏡實(shí)驗(yàn)262

11.2.3光的空間相干性和時(shí)間相干性262

11.3薄膜干涉264

11.3.1平行平面薄膜產(chǎn)生的干涉264

11.3.2楔形平面薄膜（劈尖）干涉266

11.3.3牛頓環(huán)268

11.3.4邁克耳孫干涉儀269

11.4光的衍射270

11.4.1光的衍射現(xiàn)象270

11.4.2惠更斯-菲涅耳原理271

11.4.3夫瑯禾費(fèi)單縫衍射272

11.5光柵衍射275

11.5.1光柵的構(gòu)造275

11.5.2光柵衍射的主極大條紋275

11.5.3光柵光譜277

11.5.4X射線的衍射278

11.6圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)279

11.6.1圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射279

11.6.2光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)280

11.7光的偏振現(xiàn)象281

11.7.1偏振光和自然光281

11.7.2偏振片起偏和檢偏283

11.7.3馬呂斯定律283

11.7.4光的反射和折射起偏284

11.8激光簡介286

11.8.1激光的基本原理286

11.8.2氦氖激光器289

11.8.3激光的特點(diǎn)及應(yīng)用290

11.9知識拓展——薄膜干涉290

復(fù)習(xí)與小結(jié)291

練習(xí)題294

第12章狹義相對論300

12.1經(jīng)典時(shí)空觀及其局限性301

12.1.1伽利略坐標(biāo)變換301

12.1.2經(jīng)典時(shí)空觀301

12.1.3力學(xué)相對性原理302

12.2狹義相對論時(shí)空觀302

12.2.1狹義相對論產(chǎn)生的歷史背景302

12.2.2狹義相對論的基本原理303

12.2.3洛倫茲坐標(biāo)變換303

12.2.4狹義相對論時(shí)空觀304

12.3相對論動力學(xué)307

12.3.1相對論的質(zhì)速關(guān)系307

12.3.2相對論的質(zhì)能關(guān)系307

12.3.3能量動量關(guān)系308

12.4知識拓展——核反應(yīng)堆309

復(fù)習(xí)與小結(jié)310

練習(xí)題311

第13章量子物理基礎(chǔ)314

13.1量子論的形成314

13.1.1黑體輻射和普朗克能量子假設(shè)314

13.1.2光電效應(yīng)和愛因斯坦光子假設(shè)316

13.1.3原子結(jié)構(gòu)與原子光譜玻爾的量子論319

13.2物質(zhì)波不確定關(guān)系323

13.2.1物質(zhì)波323

13.2.2物質(zhì)波的統(tǒng)計(jì)解釋324

13.2.3不確定關(guān)系325

13.3波函數(shù)薛定諤方程327

13.3.1波函數(shù)327

13.3.2薛定諤方程329

13.3.3一維無限深方勢阱中運(yùn)動的粒子329

13.3.4氫原子的薛定諤方程331

13.4知識拓展——實(shí)現(xiàn)光子轉(zhuǎn)化為電子的最大波長332

13.4.1電子對效應(yīng)332

13.4.2實(shí)現(xiàn)電子對效應(yīng)時(shí)光子的最大波長333

復(fù)習(xí)與小結(jié)334

練習(xí)題335

附錄338

附錄A國際單位制（SI）338

附錄B常用物理常量339

附錄C數(shù)學(xué)公式340

練習(xí)題參考答案343

二維碼目錄

引文1.12

自測1.14

引文1.24

自測1.27

引文1.37

自測1.39

引文1.49

自測1.414

科學(xué)家簡介1伽利略16

引文2.121

自測2.127

引文2.228

自測2.233

引文2.333

自測2.339

引文2.439

自測2.445

科學(xué)家簡介2牛頓47

引文3.153

自測3.155

引文3.255

自測3.267

科學(xué)家簡介3開普勒69

引文4.176

自測4.181

引文4.281

自測4.284

引文4.384

自測4.387

引文4.487

自測4.491

科學(xué)家簡介4克勞修斯93

引文5.198

自測5.1101

引文5.2101

自測5.2109

引文5.3109

自測5.3113

引文5.4113

自測5.4118

科學(xué)家簡介5開爾文120

引文6.1126

自測6.1135

引文6.2135

自測6.2142

引文6.3142

自測6.3147

引文6.4147

自測6.4153

引文6.5153

自測6.5158

科學(xué)家簡介6庫侖159

引文7.1166

自測7.1169

引文7.2169

自測7.2172引文7.3172

自測7.3177

引文7.4178

自測7.4186

引文7.5186

自測7.5190

科學(xué)家簡介7法拉第191

引文8.1198

自測8.1201

引文8.2201

自測8.2205

引文8.3205

自測8.3208

引文8.4209

自測8.4211

科學(xué)家簡介8麥克斯韋214

引文9.1220

自測9.1222

引文9.2222

自測9.2227

引文9.3227

自測9.3230

科學(xué)家簡介9惠更斯231

引文10.1236

自測10.1238

引文10.2238

自測10.2243

引文10.3243

自測10.3249

科學(xué)家簡介10多普勒250

引文11.1255

自測11.1260

引文11.2260

自測11.2264

引文11.3264

自測11.3270

引文11.4270

自測11.4275

引文11.5275

自測11.5279

引文11.6279

自測11.6281

引文11.7281

自測11.7286

引文11.8286

自測11.8290

科學(xué)家簡介11菲涅耳291

引文12.1301

自測12.1302

引文12.2302

自測12.2307

引文12.3307

自測12.3309

科學(xué)家簡介12愛因斯坦310

引文13.1314

自測13.1323

引文13.2323

自測13.2327

引文13.3327

自測13.3332

科學(xué)家簡介13普朗克334