目录
第1章质点运动学1
1.1位置矢量和位移2
1.1.1参考系与坐标系2
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9
1.4平面曲线运动9
1.4.1抛体运动9
1.4.2圆周运动11
1.5知识拓展——全球定位系统和质点运动学14
复习与小结16
练习题17
第2章质点动力学20
2.1牛顿运动定律21
2.1.1牛顿运动定律的内容21
2.1.2牛顿运动定律所涉及的基本概念和物理量21
2.1.3常见的几种力22
2.1.4牛顿运动定律的应用24
2.2动量动量守恒定律28
2.2.1质点的动量及动量定理28
2.2.2质点系的动量定理29
2.2.3动量守恒定律及其意义302.3动能动能定理33
2.3.1功33
2.3.2功率34
2.3.3质点的动能定理34
2.3.4质点系的动能定理35
2.4势能机械能转化及守恒定律39
2.4.1保守力及保守力的功39
2.4.2势能40
2.4.3功能原理41
2.4.4机械能守恒定律41
2.4.5能量守恒定律42
2.5知识拓展——降落伞大小的合理设计45
复习与小结47
练习题48
第3章刚体的定轴转动52
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60
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65
3.3知识拓展——门吸的合理安装68
复习与小结69
练习题71
第4章气体动理论75
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76
4.1.4统计假设77
4.1.5理想气体的压强77
4.1.6理想气体的温度79
4.2能量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84
4.3.1麦克斯韦速率分布律84
4.3.2最概然速率、平均速率和方均根速率85
4.4气体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频率87
4.4.2平均自由程和平均碰撞频率的关系87
4.4.3真空泵及其工作原理89
4.5知识拓展——如何预防汽车高速公路爆胎92
复习与小结93
练习题94
第5章热力学基础97
5.1热力学第零定律温度98
5.1.1热力学第零定律98
5.1.2温度和温标99
5.1.3热力学温标100
5.1.4摄氏温标和华氏温标100
5.2热力学第一定律及其应用101
5.2.1热量、功和热力学能101
5.2.2热力学第一定律102
5.2.3准静态过程102
5.2.4理想气体的等体、等压和等温过程104
5.2.5气体的摩尔热容105
5.2.6理想气体的绝热过程107
5.3循环过程卡诺循环109
5.3.1循环过程109
5.3.2卡诺循环110
5.4热力学第二定律卡诺定理113
5.4.1热力学第二定律113
5.4.2可逆过程和不可逆过程114
5.4.3卡诺定理115
5.4.4熵熵增加原理116
5.4.5熵的微观解释117
5.5知识拓展——低温实现的方法118
复习与小结120
练习题122
第6章静电场126
6.1库仑定律电场强度126
6.1.1电荷的量子化126
6.1.2电荷守恒定律127
6.1.3库仑定律127
6.1.4电场强度128
6.1.5由点电荷引起的电场129
6.1.6由连续电荷分布引起的电场130
6.1.7喷墨打印131
6.2高斯定理及其应用135
6.2.1电场线135
6.2.2电场强度通量136
6.2.3高斯定理137
6.2.4高斯定理的应用139
6.3电势142
6.3.1静电场力是保守力142
6.3.2静电场的环路定律143
6.3.3电势能电势143
6.3.4由点电荷引起的电势144
6.3.5由连续电荷分布引起的电势145
6.4静电场中的导体和电介质147
6.4.1导体的静电平衡147
6.4.2静电平衡时导体上的电荷分布148
6.4.3尖端放电静电屏蔽149
6.4.4从原子观点看电介质150
6.4.5电介质中的高斯定理151
6.5电容电场能量153
6.5.1电容器的电容153
6.5.2电容的计算153
6.5.3电容器的充电155
6.5.4心脏除颤器156
6.5.5静电场的能量能量密度156
6.6知识拓展——电屏蔽服158
复习与小结159
练习题161
第7章稳恒磁场166
7.1磁场磁感应强度166
7.1.1磁场166
7.1.2磁感应强度168
7.1.3洛伦兹力168
7.2毕奥-萨伐尔定律及其应用169
7.2.1毕奥-萨伐尔定律169
7.2.2毕奥-萨伐尔定律应用举例170
7.3磁场的高斯定理和安培环路定理172
7.3.1磁感线172
7.3.2磁通量高斯定理173
7.3.3安培环路定理174
7.3.4安培环路定理应用举例175
7.4磁场对运动电荷和载流导线的作用178
7.4.1带电粒子在磁场中的运动178
7.4.2霍耳效应179
7.4.3回旋加速器180
7.4.4安培定律181
7.4.5电磁轨道炮182
7.4.6均匀磁场对载流线圈的作用183
7.5磁介质中的磁场186
7.5.1磁介质的分类186
7.5.2磁介质中的安培环路定理187
7.5.3铁磁质188
7.6知识拓展——霍耳传感器测量汽车车速190
复习与小结191
练习题192
第8章电磁感应198
8.1电磁感应的基本定律198
8.1.1电磁感应现象198
8.1.2法拉第电磁感应定律199
8.1.3楞次定律200
8.1.4电吉他200
8.2动生电动势感生电动势201
8.2.1动生电动势202
8.2.2感生电动势204
8.3自感互感磁场的能量205
8.3.1自感现象205
8.3.2互感现象206
8.3.3磁场的能量207
8.4麦克斯韦方程组209
8.4.1位移电流全电流安培环路定律209
8.4.2麦克斯韦方程组的积分形式210
8.5知识拓展——电磁波212
复习与小结214
练习题215
第9章振动学基础219
9.1简谐振动220
9.1.1弹簧振子的振动220
9.1.2简谐振动的定义220
9.1.3单摆的运动规律221
9.1.4LC振荡环路中电容器上电荷的变化规律221
9.2简谐振动的规律222
9.2.1简谐振动的运动学方程、速度、加速度222
9.2.2简谐振动的三要素222
9.2.3简谐振动的能量223
9.2.4简谐振动的旋转矢量表示225
9.2.5阻尼振动受迫振动共振226
9.3简谐振动的合成227
9.3.1同方向同频率简谐振动的合成227
9.3.2两个互相垂直的同频率的简谐振动的合成228
9.4知识拓展——钢琴的“拍”230
复习与小结231
练习题232
第10章波动学基础236
10.1机械波的产生及描述236
10.1.1机械波的产生236
10.1.2波阵面波射线237
10.1.3波的频率、波长和波速238
10.2平面简谐波238
10.2.1平面简谐波的波动方程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波的叠加原理244
10.3.4波的干涉244
10.3.5驻波246
10.3.6多普勒效应248
10.4知识拓展——鱼洗喷水249
复习与小结250
练习题251
第11章波动光学255
11.1光源光的相干性255
11.1.1光学发展简史255
11.1.2光的电磁波性质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分波阵面干涉260
11.2.1杨氏双缝干涉260
11.2.2洛埃镜实验262
11.2.3光的空间相干性和时间相干性262
11.3薄膜干涉264
11.3.1平行平面薄膜产生的干涉264
11.3.2楔形平面薄膜（劈尖）干涉266
11.3.3牛顿环268
11.3.4迈克耳孙干涉仪269
11.4光的衍射270
11.4.1光的衍射现象270
11.4.2惠更斯-菲涅耳原理271
11.4.3夫琅禾费单缝衍射272
11.5光栅衍射275
11.5.1光栅的构造275
11.5.2光栅衍射的主极大条纹275
11.5.3光栅光谱277
11.5.4X射线的衍射278
11.6圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领279
11.6.1圆孔的夫琅禾费衍射279
11.6.2光学仪器的分辨本领280
11.7光的偏振现象281
11.7.1偏振光和自然光281
11.7.2偏振片起偏和检偏283
11.7.3马吕斯定律283
11.7.4光的反射和折射起偏284
11.8激光简介286
11.8.1激光的基本原理286
11.8.2氦氖激光器289
11.8.3激光的特点及应用290
11.9知识拓展——薄膜干涉290
复习与小结291
练习题294
第12章狭义相对论300
12.1经典时空观及其局限性301
12.1.1伽利略坐标变换301
12.1.2经典时空观301
12.1.3力学相对性原理302
12.2狭义相对论时空观302
12.2.1狭义相对论产生的历史背景302
12.2.2狭义相对论的基本原理303
12.2.3洛伦兹坐标变换303
12.2.4狭义相对论时空观304
12.3相对论动力学307
12.3.1相对论的质速关系307
12.3.2相对论的质能关系307
12.3.3能量动量关系308
12.4知识拓展——核反应堆309
复习与小结310
练习题311
第13章量子物理基础314
13.1量子论的形成314
13.1.1黑体辐射和普朗克能量子假设314
13.1.2光电效应和爱因斯坦光子假设316
13.1.3原子结构与原子光谱玻尔的量子论319
13.2物质波不确定关系323
13.2.1物质波323
13.2.2物质波的统计解释324
13.2.3不确定关系325
13.3波函数薛定谔方程327
13.3.1波函数327
13.3.2薛定谔方程329
13.3.3一维无限深方势阱中运动的粒子329
13.3.4氢原子的薛定谔方程331
13.4知识拓展——实现光子转化为电子的最大波长332
13.4.1电子对效应332
13.4.2实现电子对效应时光子的最大波长333
复习与小结334
练习题335
附录338
附录A国际单位制（SI）338
附录B常用物理常量339
附录C数学公式340
练习题参考答案343
二维码目录
引文1.12
自测1.14
引文1.24
自测1.27
引文1.37
自测1.39
引文1.49
自测1.414
科学家简介1伽利略16
引文2.121
自测2.127
引文2.228
自测2.233
引文2.333
自测2.339
引文2.439
自测2.445
科学家简介2牛顿47
引文3.153
自测3.155
引文3.255
自测3.267
科学家简介3开普勒69
引文4.176
自测4.181
引文4.281
自测4.284
引文4.384
自测4.387
引文4.487
自测4.491
科学家简介4克劳修斯93
引文5.198
自测5.1101
引文5.2101
自测5.2109
引文5.3109
自测5.3113
引文5.4113
自测5.4118
科学家简介5开尔文120
引文6.1126
自测6.1135
引文6.2135
自测6.2142
引文6.3142
自测6.3147
引文6.4147
自测6.4153
引文6.5153
自测6.5158
科学家简介6库仑159
引文7.1166
自测7.1169
引文7.2169
自测7.2172引文7.3172
自测7.3177
引文7.4178
自测7.4186
引文7.5186
自测7.5190
科学家简介7法拉第191
引文8.1198
自测8.1201
引文8.2201
自测8.2205
引文8.3205
自测8.3208
引文8.4209
自测8.4211
科学家简介8麦克斯韦214
引文9.1220
自测9.1222
引文9.2222
自测9.2227
引文9.3227
自测9.3230
科学家简介9惠更斯231
引文10.1236
自测10.1238
引文10.2238
自测10.2243
引文10.3243
自测10.3249
科学家简介10多普勒250
引文11.1255
自测11.1260
引文11.2260
自测11.2264
引文11.3264
自测11.3270
引文11.4270
自测11.4275
引文11.5275
自测11.5279
引文11.6279
自测11.6281
引文11.7281
自测11.7286
引文11.8286
自测11.8290
科学家简介11菲涅耳291
引文12.1301
自测12.1302
引文12.2302
自测12.2307
引文12.3307
自测12.3309
科学家简介12爱因斯坦310
引文13.1314
自测13.1323
引文13.2323
自测13.2327
引文13.3327
自测13.3332
科学家简介13普朗克334
