第1章 质点运动学1

1.1 位置矢量和位移1

1.1.1 参照系与坐标系1

1.1.2 位置矢量（运动方程） 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 运动的相对性7

1.3.1 直线运动7

1.3.2 相对运动8

1.4 平面曲线运动9

1.4.1 抛体运动 9

1.4.2 圆周运动 10

阅读材料1 科学家简介 伽利略14

阅读材料2 全球定位系统和质点运动学15

复习与小结17

练习题18

第2章 质点动力学20

2.1 牛顿运动定律20

2.1.1 牛顿运动定律的内容20

2.1.2 牛顿运动定律所涉及的基本概念和物理量20

2.1.3 常见的几种力21

2.1.4 牛顿运动定律的应用23 2.2 动量 动量守恒定律27

2.2.1 质点的动量及动量定理27

2.2.2 质点组的动量定理28

2.2.3 动量守恒定律及其意义 29

2.3 动能 动能定理32

2.3.1 功 32

2.3.2 功率33

2.3.3 质点的动能定理33

2.3.4 质点组的动能定理34

2.4 势能 机械能转化及守恒定律38

2.4.1 保守力及保守力的功38

2.4.2 势能39

2.4.3 功能原理40

2.4.4 机械能转化和机械能守恒定律40

2.4.5 能量转化和能量守恒定律40

阅读材料3 科学家简介 牛顿44

阅读材料4 火箭与宇宙速度45

复习与小结48

练习题50

第3章 刚体的定轴转动53

3.1 刚体定轴转动的运动学53

3.2 刚体定轴转动的动力学55

3.2.1 刚体定轴转动的转动定律55

3.2.2 刚体定轴转动的动能定理61

3.2.3 刚体定轴转动的角动量守恒定律63

3.2.4 开普勒定律66

阅读材料5 科学家简介 开普勒68

阅读材料6 人造地球卫星69

复习与小结71

练习题72

第4章 气体动理论76

4.1 理想气体的压强和温度76

4.1.1 状态参量 平衡态76

4.1.2 理想气体模型 76

4.1.3 理想气体状态方程77

4.1.4 统计假设77

4.1.5 理想气体的压强 78

4.1.6 理想气体的温度 80

4.2 能均分定理 理想气体的热力学能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 理想气体的热力学能83

4.3 麦克斯韦速率分布律 三种统计速率83

4.3.1 麦克斯韦速率分布律83

4.3.2 最概然速率、平均速率和方均根速率85

*4.4 气体分子碰撞和平均自由程86

4.4.1 分子的平均自由程和碰撞频率86

4.4.2 平均自由程和平均碰撞频率的关系86

阅读材料7 科学家简介 克劳修斯88

阅读材料8 真空的获得89

复习与小结92

练习题93

第5章 热力学基础95

5.1 热力学第零定律 温度95

5.1.1 热力学第零定律95

5.1.2 温度和温标96

5.1.3 热力学温标97

5.1.4 摄氏温标和华氏温标98

5.2 热力学第一定律及其应用98

5.2.1 热量、功和热力学能98

5.2.2 热力学第一定律 99

5.2.3 准静态过程99

5.2.4 理想气体的等体、等压和等温过程101

5.2.5 气体的摩尔热容 102

5.2.6 理想气体的绝热过程104

5.3 循环过程 卡诺循环106

5.3.1 循环过程106

5.3.2 卡诺循环107

5.4 热力学第二定律 卡诺定理109

5.4.1 热力学第二定律109

5.4.2 可逆过程和不可逆过程111

5.4.3 卡诺定理111

阅读材料9 科学家简介 开尔文112

阅读材料10 “熵”简介113

复习与小结116

练习题118

第6章 静电场121

6.1 库仑定律 电场强度121

6.1.1 电荷的量子化121

6.1.2 电荷守恒定律121

6.1.3 库仑定律122

6.1.4 电场强度123

6.1.5 由点电荷引起的电场124

6.1.6 由连续电荷分布引起的电场124

6.1.7 喷墨打印125

6.2 高斯定理及其应用129

6.2.1 电场线129

6.2.2 电场强度通量130

6.2.3 高斯定理131

6.2.4 高斯定理的应用132

6.3 电势135

6.3.1 静电场力是保守力135

6.3.2 静电场的环路定律136

6.3.3 电势能 电势137

6.3.4 由点电荷引起的电势137

6.3.5 由连续电荷分布引起的电势138

6.4 静电场中的导体和电介质140

6.4.1 导体的静电平衡140

6.4.2 静电平衡时导体上的电荷分布141

6.4.3 尖端放电 静电屏蔽141

6.4.4 从原子观点看电介质143

6.4.5 电介质中的高斯定理144

6.5 电容 电场能量145

6.5.1 电容器的电容145

6.5.2 电容的计算146

6.5.3 电容器的充电148

6.5.4 心脏除颤器148

6.5.5 静电场的能量 能量密度148

阅读材料11 科学家简介 库仑150

阅读材料12 静电的应用151

复习与小结154

练习题155

第7章 稳恒磁场159

7.1 磁场 磁感应强度159

7.1.1 磁场159

7.1.2 磁感应强度160

7.1.3 洛伦兹力161

7.2 毕奥-萨伐尔定律及其应用161

7.2.1 毕奥-萨伐尔定律161

7.2.2 毕奥-萨伐尔定律应用举例162

7.3 磁场的高斯定理和安培环路定理164

7.3.1 磁感线164

7.3.2 磁通量 高斯定理164

7.3.3 安培环路定理165

7.3.4 安培环路定理应用举例167

7.4 磁场对运动电荷和载流导线的作用169

7.4.1 带电粒子在磁场中的运动169

7.4.2 霍耳效应170

7.4.3 回旋加速器172

7.4.4 安培定律172

7.4.5 电磁轨道炮173

7.4.6 均匀磁场对载流线圈的作用174

7.5 磁介质中的磁场176

7.5.1 磁介质的分类176

7.5.2 磁介质中的安培环路定理178

7.5.3 铁磁质179

阅读材料13 科学家简介 法拉第181

阅读材料14 超导182

复习与小结184

练习题185

第8章 电磁感应189

8.1 电磁感应的基本定律189

8.1.1 电磁感应现象189

8.1.2 法拉第电磁感应定律189

8.1.3 楞次定律190

8.1.4 电吉他190

8.2 动生电动势 感生电动势192

8.2.1 动生电动势192

8.2.2 感生电动势194

8.3 自感 互感 磁场的能量195

8.3.1 自感现象195

8.3.2 互感现象196

8.3.3 磁场的能量197

8.4 麦克斯韦方程组198

8.4.1 位移电流 全电流安培环路定律198

8.4.2 麦克斯韦方程组的积分形式200

阅读材料15 科学家简介 麦克斯韦201

阅读材料16 电磁波202

复习与小结205

练习题206

第9章 振动学基础209

9.1 简谐振动209

9.1.1 弹簧振子的振动209

9.1.2 简谐振动的定义210

9.1.3 单摆的运动规律210

9.1.4 ?LC?振荡回路中电容器上电量的变化规律211

9.2 简谐振动的规律211

9.2.1 简谐振动的运动学方程、速度、加速度211

9.2.2 简谐振动的三要素212

9.2.3 简谐振动的能量212

9.2.4 简谐振动的旋转矢量表示214

9.2.5 阻尼振动 受迫振动 共振215

9.3 简谐振动的合成216

9.3.1 同方向同频率简谐振动的合成216

9.3.2 两个互相垂直的同频率的简谐振动的合成217

阅读材料17 科学家简介 惠更斯219

阅读材料18 混沌220

复习与小结222

练习题223

第10章 波动学基础226

10.1 机械波的产生及描述226

10.1.1 机械波的产生226

10.1.2 波振面 波射线227

10.1.3 波的频率、波长和波速227

10.2 平面简谐波228

10.2.1 平面简谐波的波动方程228

10.2.2 波的能量 能流密度 波的吸收 231

10.3 波的衍射和干涉233

10.3.1 惠更斯原理233

10.3.2 波的衍射233

10.3.3 波的叠加原理234

10.3.4 波的干涉234

10.3.5 驻波235

10.3.6 多普勒效应237

阅读材料19 科学家简介 多普勒239

阅读材料20 超声波简介240

复习与小结241

练习题242

第11章 波动光学245

11.1 光源 光的相干性245

11.1.1 光学发展简史245

11.1.2 光的电磁波性质246

11.1.3 光源247

11.1.4 光的相干性248

11.1.5 光程 光程差249

11.2 分波阵面干涉250

11.2.1 杨氏双缝干涉250

11.2.2 洛埃镜实验251

11.2.3 光的空间相干性和时间相干性252

11.3 薄膜干涉253

11.3.1 平行平面薄膜产生的干涉254

11.3.2 楔形平面薄膜（劈尖）干涉256

11.3.3 牛顿环257

11.3.4 迈克耳孙干涉仪259

11.4 光的衍射259

11.4.1 光的衍射现象259

11.4.2 惠更斯-菲涅耳原理260

11.4.3 夫琅禾费单缝衍射261

11.5 光栅衍射264

11.5.1 光栅的构造264

11.5.2 光栅衍射的主极大条纹264

11.5.3 光栅光谱266

11.5.4 X射线的衍射267

11.6 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领268

11.6.1 圆孔的夫琅禾费衍射268

11.6.2 光学仪器的分辨本领269

11.7 光的偏振现象270

11.7.1 偏振光和自然光270

11.7.2 偏振片起偏和检偏272

11.7.3 马吕斯定律272

11.7.4 光的反射和折射起偏273

11.8 激光简介275

11.8.1 激光的基本原理275

11.8.2 氦氖激光器278

11.8.3 激光的特点及应用279

阅读材料21 科学家简介 菲涅耳279

阅读材料22 全息照相280

复习与小结282

练习题284

第12章 狭义相对论289

12.1 经典时空观及其局限性289

12.1.1 伽利略坐标变换289

12.1.2 经典时空观290

12.1.3 力学相对性原理290

12.2 狭义相对论时空观291

12.2.1 狭义相对论产生的历史背景291

12.2.2 狭义相对论的基本原理291

12.2.3 洛伦兹坐标变换292

12.2.4 狭义相对论时空观292

12.3 相对论动力学295

12.3.1 相对论的质速关系295

12.3.2 相对论的质能关系295

12.3.3 能量动量关系296

阅读材料23 科学家简介 爱因斯坦297

阅读材料24 广义相对论简介298

复习与小结301

练习题302

第13章 量子物理基础304

13.1 量子论的形成304

13.1.1 黑体辐射和普朗克能量子假设304

13.1.2 光电效应和爱因斯坦光子假设306

13.1.3 原子结构与原子光谱 玻尔的量子论309

13.2 物质波 不确定关系313

13.2.1 物质波313

13.2.2 物质波的统计解释314

13.2.3 不确定关系315

*13.3 波函数 薛定谔方程317

13.3.1 波函数317

13.3.2 薛定谔方程318

13.3.3 一维无限深方势阱中运动的粒子319

13.3.4 氢原子的薛定谔方程320

阅读材料25 科学家简介 普朗克321

阅读材料26 黑洞简介322

复习与小结324

练习题325

附录327

附录A 国际单位制(SI)327

附录B 常用物理常量328

附录C 数学公式329

参考答案332