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第一篇 力学2

第1章　质点运动学2

1.1　质点和参考系2

1.1.1　质点2

1.1.2　参考系3

1.1.3　时间与时刻3

1.2　位置矢量和位移4

1.2.1　位置矢量4

1.2.2　位移4

1.3　速度和速率5

1.3.1　速度5

1.3.2　速率6

1.4　加速度6

1.5　圆周运动的描述9

1.5.1　切向加速度和法向加速度9

1.5.2　圆周运动的角量描述10

1.5.3　线量和角量之间的关系12

1.6　运动描述的相对性14

习题15

第2章　质点动力学17

2.1　牛顿运动定律17

2.1.1　牛顿第一定律17

2.1.2　牛顿第二定律18

2.1.3　牛顿第三定律19

2.2　力学中基本力和常见力19

2.2.1　常见力19

2.2.2　基本力22

2.3　牛顿运动定律的应用23

2.4　惯性系和非惯性系　惯性力28

2.4.1　惯性系和非惯性系28

2.4.2　力学的相对性原理29

2.4.3　非惯性参考系中的惯性力29

2.5　冲量　动量　动量定理32

2.5.1　动量33

2.5.2　冲量33

2.5.3　质点的动量定理33

2.5.4　质点组动量定理35

2.5.5　动量守恒定律37

2.5.6　火箭推进原理38

2.6　功　动能　动能定理40

2.6.1　功和功率40

2.6.2　动能44

2.6.3　质点的动能定理45

2.7　保守力　势能47

2.7.1　保守力47

2.7.2　势能49

2.8　功能原理和机械能守恒定律50

2.8.1　质点组的动能定理50

2.8.2　质点组的功能原理51

2.8.3　机械能守恒定律53

2.8.4　能量的转换和守恒定律54

2.8.5　宇宙速度55

2.9　碰撞56

2.9.1　对心碰撞57

2.9.2　球的非对心碰撞60

习题61

第3章　刚体定轴转动64

3.1　刚体及刚体运动64

3.1.1　刚体的概念64

3.1.2　刚体运动及其分类64

3.1.3　描述刚体定轴转动的物理量66

3.2　转动定律67

3.2.1　刚体转动惯量67

3.2.2　转动定律70

3.2.3　转动定律的应用73

3.3　守恒定律76

3.3.1　力矩的功76

3.3.2　刚体定轴转动的角动量和动能77

3.3.3　刚体定轴转动中的机械能守恒77

3.3.4　角动量守恒79

3.3.5　刚体定轴转动的综合应用83

习题84

第二篇　机械振动和机械波第4章　振动学基础89

4.1　简谐振动方程89

4.1.1　简谐振动89

4.1.2　简谐振动方程90

4.1.3　描写简谐振动的物理量92

4.1.4　简谐振动的速度与加速度94

4.2　简谐振动的旋转矢量表示法95

4.3　简谐振动的能量98

4.4　简谐振动的合成101

4.4.1　同方向、同频率简谐振动的合成101

4.4.2　两个同方向、不同频率简谐振动的合成103

4.4.3　两个相互垂直同频率简谐振动的合成104

4.4.4　两个相互垂直不同频率简谐振动的合成106

4.5　阻尼振动　受迫振动　共振107

4.5.1　阻尼振动107

4.5.2　受迫振动109

4.5.3　共振110

习题110

第5章　机械波113

5.1　机械波的产生和传播113

5.1.1　机械波的产生与传播113

5.1.2　机械波的特征114

5.1.3　横波与纵波115

5.1.4　描写波的物理量115

5.2　平面简谐波的波函数117

5.2.1　平面简谐波的波函数117

5.2.2　平面简谐波波函数的求解举例121

5.3　波的能量　能流124

5.3.1　波的能量124

5.3.2　波的能流126

5.4　惠更斯原理　波的反射与折射129

5.4.1　惠更斯原理129

5.4.2　波的折射与反射130

5.5　波的叠加与干涉132

5.5.1　波的叠加原理132

5.5.2　波的干涉与相干波132

5.5.3　干涉极值条件及其应用133

5.5.4　驻波135

5.6　声波　超声波　次声波143

5.6.1　声波143

5.6.2　超声波144

5.6.3　次声波145

习题145

第三篇 电磁学第6章　静电场150

6.1　电荷和电场150

6.1.1　电荷150

6.1.2　电场152

6.2　库仑定律　电介质的影响152

6.3　电场强度　电场线155

6.3.1　点电荷电场强度156

6.3.2　静电场叠加原理157

6.3.3　场强计算157

6.3.4 电场线161

6.4　电通量　高斯定理162

6.4.1　静电场中的高斯定理163

6.4.2　高斯定理的应用166

6.5　电场力的功　电势170

6.5.1　静电场力做功的特点170

6.5.2　电势能　电势171

6.5.3　电势的叠加原理173

6.5.4　电势的计算174

6.6　等势面　电场强度和电势梯度的关系177

6.6.1　等势面177

6.6.2　电场强度和电势梯度的关系177

习题178

第7章　静电场中的导体和电介质182

7.1　静电场中的导体182

7.1.1　导体静电平衡的条件182

7.1.2　导体上的电荷分布183

7.1.3　导体表面的场强与面电荷密度的关系184

7.1.4　静电屏蔽185

7.1.5　有导体存在时静电场的计算187

7.2　静电场中的电介质189

7.2.1　电介质的极化189

7.2.2　电极化强度与极化电荷190

7.2.3　电介质中静电场的基本规律192

7.3　电容和电容器197

7.3.1　孤立导体的电容197

7.3.2　电容器的电容198

7.4　静电场的能量201

习题202

第8章　电流的磁场205

8.1　磁感应强度205

8.1.1　基本磁现象205

8.1.2　磁感应强度206

8.2　磁场中的高斯定理207

8.2.1　磁力线207

8.2.2　磁通量208

8.2.3　磁场中的高斯定理208

8.3　毕奥-萨伐尔定律及其应用209

8.3.1　稳恒电流的磁场209

8.3.2　运动电荷的磁场210

8.3.3　截流线圈的磁矩211

8.3.4　毕奥-萨伐尔定律的应用211

8.4　磁场的安培环路定理216

8.4.1　安培环路定理216

8.4.2　安培环路定理的应用219

习题222

第9章　磁场对电流的作用227

9.1　带电粒子在电场和磁场中的受力及其运动227

9.1.1　洛伦兹力227

9.1.2　带电粒子在电场和磁场中的运动228

9.2　带电粒子在电场和磁场中的运动和应用230

9.2.1　质谱仪230

9.2.2　回旋加速器232

9.2.3　霍尔效应233

9.2.4　磁流体发电235

9.3　磁场对载流导线的作用236

9.3.1　安培定律236

9.3.2　磁场对载流线圈的作用240

9.3.3　平行电流间的相互作用力241

9.4　载流导线或载流线圈在磁场内改变位置时磁场力所做的功243

9.4.1　载流导线在磁场中运动时磁场力所做的功243

9.4.2　载流线圈在磁场中转动时磁力矩所做的功243

习题245

第10章　电磁感应247

10.1　电磁感应的基本定律247

10.1.1　电磁感应现象247

10.1.2　法拉第电磁感应定律248

10.1.3　楞次定律249

10.2　动生电动势250

10.2.1　在磁场中运动的导线内的感应电动势250

10.2.2　在磁场中转动的线圈内的感应电动势和感应电流254

10.3　感生电场　感生电动势256

10.3.1　感生电场256

10.3.2　感生电动势258

10.3.3　电子感应加速器260

10.3.4　涡电流261

10.4　自感应和互感应262

10.4.1 自感应262

10.4.2　互感应264

10.4.3　互感线圈的串联265

10.5　磁场的能量266

习题267

第11章　物质的磁性275

11.1　磁介质　磁化强度275

11.1.1　磁介质275

11.1.2　磁介质磁化机制276

11.2　有磁介质时的安培环路定律278

11.2.1　磁化强度与磁化电流的关系278

11.2.2　磁介质中的安培环路定理278

11.3　铁磁质简介282

11.3.1　磁化曲线282

11.3.2　铁磁质的微观解释284

11.3.3　铁磁质的分类及其应用284

习题285

第12章　电磁场理论的基本概念　电磁振荡与电磁波287

12.1　麦克斯韦电磁理论的基本概念287

12.1.1　位移电流287

12.1.2　麦克斯韦方程组289

12.2　电磁波的性质292

12.3　振荡电路　赫兹实验293

12.3.1　振荡电路293

12.3.2　赫兹实验293

12.4　电磁波谱295

习题296

习题参考答案298