目錄
第1篇 力學
第1章 質點運動學 3
1.1 引言 3
1.1.1 質點 3
1.1.2 參考系坐標系 3
1.1.3 時間和空間的計量 4
1.2 質點運動的描述 5
1.2.1 位置矢量位移 5
1.2.2 速度 6
1.2.3 加速度 7
1.3 質點運動學的兩類問題 8
1.3.1 第一類問題 9
1.3.2 第二類問題 11
1.4 圓周運動曲線運動在自然坐標系中的表示 16
1.4.1 圓周運動中的切向和法向加速度 16
1.4.2 一般曲線運動在自然坐標系中的表示 18
1.4.3 圓周運動的角量描述 18
1.4.4 圓周運動線量與角量的關系 19
1.5 相對運動 22
1.5.1 伽利略變換與經(jīng)典時空觀 22
1.5.2 相對位移與相對速度的應用 23
提要 26
思考題 27
習題 27
第2章 運動和力 30
2.1 牛頓運動定律 30
2.1.1 牛頓第一定律 30
2.1.2 牛頓第二定律 30
2.1.3 牛頓第三定律 31
2.2 幾種常見的力 31
2.2.1 自然界中的4種基本力 32
2.2.2 力學中幾種常見的力 32
2.3 牛頓定律的應用 34
2.4 慣性系與非慣性系 36
2.4.1 慣性系與非慣性系的定義 36
2.4.2 慣性力 37
提要 38
思考題 39
習題 39
第3章 動量和角動量 42
3.1 動量定理動量守恒定律 42
3.1.1 質點動量定理 42
3.1.2 質點系動量定理 43
3.1.3 動量守恒定律 45
3.2 質心及質心運動定律 48
3.2.1 質心 48
3.2.2 質心與重心 49
3.2.3 質心運動定律 50
3.3 質點的角動量角動量守恒定律 51
3.3.1 角動量 51
3.3.2 質點角動量定理 51
3.3.3 質點角動量守恒定律 52
提要 54
思考題 54
習題 55
第4章 功和能 57
4.1 功動能定理 57
4.1.1 功 57
4.1.2 質點的動能定理 58
4.1.3 質點系的動能定理 60
4.1.4 一對力的功 61
4.2 保守力的功勢能 61
4.2.1 保守力的功保守力 61
4.2.2 勢能 63
4.3 功能原理能量守恒定律 66
4.3.1 功能原理機械能守恒定律 66
4.3.2 能量守恒定律 67
4.4 守恒定律的意義 71
4.4.1 守恒定律在方法論上的意義 71
4.4.2 守恒定律在科學史上的推動作用 71
4.4.3 對稱性與守恒定律 71
提要 72
思考題 73
習題 73
第5章 剛體力學基礎 76
5.1 剛體運動的描述 76
5.1.1 剛體及其運動 76
5.1.2 剛體定軸轉動的描述 77
5.2 剛體定軸轉動定律 78
5.2.1 力矩 78
5.2.2 轉動定律 78
5.2.3 轉動慣量 79
5.2.4 剛體定軸轉動定律的應用 83
5.3 剛體定軸轉動中的功和能 85
5.3.1 轉動動能 85
5.3.2 力矩的功 85
5.3.3 定軸轉動中的動能定理 86
5.3.4 剛體的重力勢能 86
5.3.5 機械能守恒定律 86
5.4 剛體的角動量守恒定律 87
5.4.1 剛體的角動量 87
5.4.2 剛體的角動量定律 88
5.4.3 角動量守恒定律 88
提要 92
思考題 93
習題 93
第2篇 電磁學
第6章 真空中的靜電場 99
6.1 電荷守恒定律庫侖定律 99
6.1.1 電荷守恒定律 99
6.1.2 庫侖定律 100
6.2 電場強度場的疊加原理 102
6.2.1 電場 102
6.2.2 電場強度 102
6.2.3 點電荷的電場強度 103
6.2.4 電場強度疊加原理 103
6.3 電場線電通量高斯定理 108
6.3.1 電場線 108
6.3.2 電通量 109
6.3.3 高斯定理 111
6.3.4 高斯定理的應用 112
6.4 電場力的功電勢 116
6.4.1 靜電場力作功的特點 117
6.4.2 電勢 118
6.4.3 電勢的計算 119
6.5 電場強度與電勢的關系 122
6.5.1 等勢面 122
6.5.2 電場強度與電勢的關系 123
提要 125
思考題 127
習題 128
第7章 靜電場中的導體和電介質 130
7.1 靜電場中的導體 130
7.1.1 靜電感應靜電平衡條件 130
7.1.2 靜電平衡導體的電荷分布 131
7.1.3 空腔導體內(nèi)外的靜電場 132
7.1.4 靜電屏蔽 133
7.1.5 有導體存在時靜電場的分析與計算 134
7.2 靜電場中的電介質 137
7.2.1 電介質的極化 137
7.2.2 電極化強度 138
7.2.3 電極化強度與極化電荷分布的關系 139
7.3 電介質中的高斯定理 140
7.4 電容器及其電容計算 142
7.4.1 孤立導體的電容 142
7.4.2 電容器的電容 143
7.4.3 計算電容器的電容 143
7.5 電場的能量 149
7.5.1 孤立帶電導體的能量 149
7.5.2 電場的能量 149
提要 152
思考題 154
習題 155
第8章 恒定電流 157
8.1 電流歐姆定律 157
8.1.1 電流 157
8.1.2 歐姆定律 158
8.1.3 電流密度矢量 159
8.1.4 歐姆定律的微分形式 160
8.2 電源的電動勢 161
8.3 閉合回路和一段含源電路的歐姆定律 162
8.3.1 電流的功和功率焦耳定律 162
8.3.2 閉合回路的歐姆定律 163
8.3.3 一段含源電路的歐姆定律 164
8.4 電容器的充電與放電 165
8.4.1 電容器的充電 165
8.4.2 電容器的放電 167
提要 167
思考題 168
習題 168
第9章 真空中恒定電流的磁場 171
9.1 基本磁現(xiàn)象與本質 171
9.2 磁感應強度與磁通量 172
9.2.1 磁感應強度 172
9.2.2 磁力線 173
9.2.3 磁通量 174
9.3 載流導體的磁場 175
9.3.1 畢奧薩伐爾定律 175
9.3.2 運動電荷的磁場 175
9.3.3 畢奧薩伐爾定律的應用 176
9.4 安培環(huán)路定理及其應用 181
9.4.1 安培環(huán)路定理 181
9.4.2 安培環(huán)路定理的應用 182
9.5 磁場對電流的作用 186
9.5.1 磁場對載流導線的作用力 186
9.5.2 均勻磁場對載流線圈的作用 186
9.5.3 磁力矩的功 187
9.6帶電粒子在磁場中的運動 191
9.6.1 帶電粒子在均勻磁場中的運動磁聚焦 191
9.6.2 帶電粒子在非均勻磁場中的運動磁鏡磁約束 192
9.7霍爾效應 194
提要 195
思考題 196
習題 197
第10章 磁場中的磁介質 201
10.1 磁介質 201
10.2 物質的磁化 202
10.2.1 分子電流的起源 202
10.2.2 順磁質和抗磁質的磁化規(guī)律 202
10.2.3 磁化強度與磁化電流 204
10.3 磁介質中的安培環(huán)路定理 207
10.3.1 磁場強度與磁介質中的安培環(huán)路定理 207
10.3.2 磁化率 207
10.4 鐵磁質 212
10.4.1 鐵磁質的磁化規(guī)律 212
10.4.2 鐵磁質的分類 214
10.4.3 鐵磁質的微觀結構 215
提要 215
思考題 216
習題 217
第11章 變化的磁場與電場 219
11.1 電磁感應 219
11.1.1 電磁感應現(xiàn)象 219
11.1.2 法拉第電磁感應定律 219
11.1.3 楞次定律 220
11.2 動生電動勢 222
11.3 感生電動勢感應電場 228
11.4 自感應 231
11.5 互感應 233
11.6磁場的能量 235
11.7變化電場產(chǎn)生磁場 237
提要 240
思考題 241
習題 242
第12章 麥克斯韋電磁理論電磁波 246
12.1 麥克斯韋方程組 246
12.1.1 麥克斯韋方程組的積分形式 246
12.1.2 麥克斯韋方程組的微分形式 247
12.2 電磁波簡介 248
12.2.1 電磁波的輻射和傳播 248
12.2.2 電磁波的波動方程 250
12.2.3 平面電磁波 251
12.2.4 電磁波譜電磁波的應用 252
提要 254
思考題 255
參考文獻 256
習題答案 257
附錄1 266
國際單位制和物理量的量綱 266
國際單位制的單位定義 267
幾個保留單位和換算關系 268
附錄2 269
基本物理常數(shù)表 269