大学物理学 上

目录 2

第1章　质点运动学 2

1-1 质点、参考系、坐标系 2

1-1-1 质点 2

1-1-2　参考系和坐标系 2

1-2　描述质点运动的物理量 3

1-2-1 位置矢量与运动方程 3

1-2-2　位移与路程 4

1-2-3　速度 5

1-2-4　加速度 6

1-2-5 自然坐标系下的速度和加速度 10

1-2-6　圆周运动及其角量描述 11

1-3　相对运动 14

第2章　动力学基本定律 22

2-1 牛顿定律 22

2-1-1 牛顿定律 22

2-1-2　力学中常见的几种力 24

2-1-3　牛顿定律的应用 28

2-1-4　惯性系与非惯性系 31

2-2　动量守恒定律 33

2-2-1 动量 33

2-2-2　动量定理 34

2-2-3　动量守恒定律 38

2-2-4　火箭飞行原理 41

2-2-5　质心与质心运动定理 42

2-3　角动量守恒定律 45

2-3-1　质点的角动量 45

2-3-2　力矩 46

2-3-3　角动量定理　角动量守恒定律 47

2-4　能量守恒定律 50

2-4-1　功和功率 51

2-4-2　动能和动能定理 53

2-4-3　保守力与非保守力　势能 56

2-4-4　机械能守恒定律 58

2-4-5　碰撞 59

2-5　守恒定律和对称性 64

2-5-1　对称性与对称操作 64

2-5-2　守恒定律和对称性 66

2-5-3　守恒定律与对称性在物理学中的地位和作用 69

第3章　刚体和流体 78

3-1 刚体及其运动规律 78

3-1-1 刚体的运动 78

3-1-2　刚体对定轴的角动量 79

3-1-3　刚体对定轴的角动量定理和转动定律 83

3-1-4　刚体对定轴的角动量守恒定律 85

3-1-5　力矩的功 88

3-1-6　刚体的定轴转动动能和动能定理 88

3-2　流体力学简介 91

3-2-1 静止流体内的压强 91

3-2-2　理想流体的连续性方程和伯努利方程 95

3-2-3　理想流体定常流动的伯努利方程 98

第4章　振动和波动 110

4-1　简谐运动 110

4-1-1 简谐运动的基本特征 110

4-1-2　描述简谐运动的物理量 111

4-1-3　简谐运动的旋转矢量表示法 114

4-1-4　简谐运动的能量 118

4-2　振动的合成和分解 120

4-2-1　振动的合成 120

4-2-2　振动的分解 126

4-3 阻尼振动、受迫振动和共振 127

4-3-1 阻尼振动 127

4-3-2　受迫振动和共振 128

4-4　非线性振动 混沌 130

4-4-1　非线性振动 130

4-4-2　混沌 133

4-5　机械波的产生和传播 134

4-5-1　机械波的产生条件 135

4-5-2　波动过程的描述 136

4-6　平面简谐波 138

4-6-1　平面简谐波的波动表达式 139

4-6-2　波动方程 142

4-6-3　波的能量 143

4-7　声波、超声波和次声波 146

4-7-1　声波 146

4-7-2　超声和次声 148

4-8　波的干涉和波的衍射 150

4-8-1　波的叠加原理 150

4-8-2　波的干涉 151

4-8-3　驻波和半波损失 153

4-8-4　惠更斯原理　波的衍射现象 157

4-8-5　波的反射与折射 159

4-9 多普勒效应和超波速运动 160

4-9-1　多普勒效应 160

4-9-2　艏波与马赫锥 162

第5章　静电场 170

5-1 电荷　库仑定律 170

5-1-1 电荷 170

5-1-2　库仑定律 171

5-2-1 电场 172

5-2　电场 电场强度 172

5-2-2　电场强度 173

5-2-3　电场强度的计算 174

5-3　高斯定理及应用 178

5-3-1　电场线 178

5-3-2　E通量 179

5-3-3　高斯定理 180

5-3-4　高斯定理的应用 181

5-4　静电场的环路定理 电势 184

5-4-1 静电场的环路定理 185

5-4-2　电势能 186

5-4-3　电势和电势差 187

5-4-4　电势的计算 188

5-5　等势面　电势梯度 190

5-5-1 等势面 190

5-5-2　电场强度与电势梯度的关系 191

第6章　静电场中的导体和电介质 198

6-1　导体的静电平衡性质 198

6-1-1 导体的静电平衡条件 198

6-1-2　静电平衡时导体上的电荷分布 199

6-1-3　空腔导体 200

6-1-4　静电屏蔽 201

6-2　静电场中的电介质 203

6-2-1 电介质的极化 204

6-2-2　极化强度 205

6-2-3　有介质时的高斯定理 206

6-3　电容和电容器 209

6-3-1　孤立导体的电容 209

6-3-2　电容器 209

6-3-3　电容器的联接 212

6-4　静电场的能量 214

6-4-1 点电荷系的电能 214

6-4-2　电容器的能量 215

6-4-3　电场的能量 216

第7章　恒定磁场 224

7-1　恒定电流　电动势 224

7-1-1 恒定电流和恒定电场 224

7-1-2　电流密度 224

7-1-3　电源和电动势 225

7-2　磁场　磁感应强度 227

7-2-1　磁的基本现象 227

7-2-2　磁场和磁感应强度 228

7-2-3　磁感应线 229

7-3-1　毕奥-萨伐尔定律 230

7-3　毕奥-萨伐尔定律 230

7-3-2　毕奥-萨伐尔定律的应用 231

7-3-3　运动电荷的磁场 236

7-4　磁场中的高斯定理 237

7-4-1　B通量 237

7-4-2　磁场中的高斯定理 238

7-5　安培环路定理 238

7-5-1　安培环路定理 238

7-5-2　安培环路定理的应用 240

7-6-1　带电粒子在磁场中的运动 243

7-6　磁场对运动电荷的作用 243

7-6-2　电磁场控制带电粒子运动的实例 245

7-7　磁场对载流导线的作用 248

7-7-1　载流导线在磁场中受的力 249

7-7-2　载流线圈在磁场中所受的磁力矩 252

7-8　磁介质 254

7-8-1　物质的磁性 254

7-8-2　磁化强度与磁化电流 256

7-8-3　磁介质中的磁场　磁场强度 258

7-8-4　铁磁质 260

8-1　电磁感应定律 270

8-1-1　法拉第电磁感应定律 270

第8章　变化的电磁场 270

8-1-2　楞次定律 272

8-2　动生电动势　感生电动势 274

8-2-1 动生电动势 274

8-2-2　感生电动势和感生电场 276

8-2-3　涡电流 279

8-3 自感和互感 280

8-3-1 自感 280

8-3-2　互感 283

8-4-1 自感磁能 285

8-4-2　磁场的能量 285

8-4　磁场的能量 285

8-5　位移电流 287

8-5-1 位移电流 287

8-5-2　全电流安培环路定律 288

8-6　麦克斯韦方程组 电磁波 290

8-6-1 麦克斯韦方程组 290

8-6-2　电磁振荡 291

8-6-3　电磁波 293

8-6-4　电磁波谱 296

附录 303

矢量运算 303

习题答案 311