大學物理學簡明教程

前言
第0章預篇1
0.1物理學物理量及其單位1
0.1.1物理學1
0.1.2物理量標量和矢量1
0.1.3物理量的基準單位1
0.2法定計量單位量綱2
0.2.1法定計量單位2
0.2.2在本書中使用法定計量單位的方法和具體要求4
*0.2.3量綱5
習題06
第1章質點運動學7
1.1參考系和坐標系位矢、位移和路程7
1.1.1參考系7
1.1.2坐標系7
1.1.3位矢8
1.1.4運動函數(shù)軌道方程9
1.1.5位移9
1.2速度與加速度10
1.2.1速度速率10
1.2.2加速度11
1.3直線運動13
1.4拋體運動16
1.5圓周運動17
1.5.1變速圓周運動17
1.5.2圓周運動的角量描述19
問題121
習題122
第2章質點動力學的基本定律23
2.1牛頓運動定律23
2.1.1牛頓第一定律23
2.1.2牛頓第二定律24
2.1.3牛頓第三定律25
2.2力學中常見的力26
2.2.1萬有引力重力26
2.2.2彈性力27
2.2.3摩擦力29
2.3牛頓運動定律的應用示例30
*2.4宇宙速度黑洞33
2.4.1第一宇宙速度33
2.4.2第二宇宙速度34
2.4.3第三宇宙速度35
2.4.4黑洞35
問題235
習題236
第3章力學中的守恒定律38
3.1功動能定理38
3.1.1功功率38
3.1.2動能定理39
3.1.3系統(tǒng)的動能定理40
3.2保守力的功系統(tǒng)的勢能42
3.2.1保守力及其做功的特點42
3.2.2勢能44
3.3系統(tǒng)的功能定理機械能守恒定律能量守恒定律45
3.3.1系統(tǒng)的功能定理45
3.3.2機械能守恒定律46
3.3.3能量守恒定律48
3.4沖量與動量質點的動量定理48
3.5系統(tǒng)的動量定理動量守恒定律51
3.5.1系統(tǒng)的動量定理51
3.5.2系統(tǒng)的動量守恒定律51
3.6碰撞53
3.6.1彈性碰撞54
3.6.2完全非彈性碰撞54
*3.7角動量力矩質點的角動量守恒定律55
3.7.1質點的角動量56
3.7.2力矩56
3.7.3質點的角動量定理57
3.7.4質點的角動量守恒定律57
3.8狹義相對論簡介及牛頓力學的適用范圍58
問題360
習題361
第4章剛體的定軸轉動64
4.1剛體的基本運動64
4.1.1剛體的平動64
4.1.2剛體的定軸轉動64
4.2剛體定軸轉動的轉動動能轉動慣量67
4.2.1剛體定軸轉動的轉動動能67
4.2.2剛體的轉動慣量67
4.3力矩的功剛體定軸轉動的動能定理69
4.3.1力矩69
4.3.2力矩的功70
4.3.3剛體定軸轉動的動能定理70
4.4剛體的定軸轉動定律73
4.5剛體定軸轉動的角動量定理角動量守恒定律75
4.5.1角動量沖量矩角動量定理75
4.5.2角動量守恒定律75
問題477
習題477
*第5章固體的彈性流體力學簡介80
5.1固體的形變和彈性80
5.1.1固體的形變80
5.1.2應力與應變80
5.1.3胡克定律材料的彈性模量81
5.1.4梁的彎曲82
5.1.5桿的扭轉82
5.1.6彈性極限和強度極限83
5.2流體的壓強83
5.2.1靜止流體內(nèi)的壓強83
5.2.2靜止流體內(nèi)各點的壓強分布規(guī)律84
5.2.3帕斯卡定律86
5.2.4阿基米德原理86
5.3理想流體連續(xù)性方程87
5.3.1理想流體87
5.3.2定常流動88
5.3.3流線流管總流88
5.3.4連續(xù)性方程89
5.4理想流體定常流動的總流伯努利方程89
5.5實際流體定常流動的總流伯努利方程層流和湍流92
問題592
習題593
第6章靜電學94
6.1電荷庫侖定律94
6.1.1電荷電荷守恒定律94
6.1.2庫侖定律95
6.1.3靜電力疊加原理95
6.2電場電場強度96
6.2.1電場96
6.2.2電場強度96
6.2.3電場強度疊加原理97
6.3電通量高斯定量100
6.3.1電場線100
6.3.2電通量100
6.3.3高斯定理101
6.4電勢104
6.4.1靜電力的功靜電場的環(huán)路定理104
6.4.2電勢能電勢電勢差105
6.4.3電勢的計算106
6.4.4等勢面107
6.4.5電場強度和電勢的關系108
6.5靜電場中的導體和電介質108
6.5.1金屬導體的靜電平衡條件108
6.5.2尖端放電現(xiàn)象和靜電屏蔽109
6.5.3電介質的極化現(xiàn)象110
6.6電容電容器靜電場的能量111
6.6.1電容電容器111
6.6.2靜電場的能量113
問題6114
習題6115
第7章穩(wěn)恒電流117
7.1電流電流密度117
7.1.1電流117
7.1.2電流密度117
7.2直流電路電阻歐姆定律118
7.2.1直流電路118
7.2.2電阻118
7.2.3歐姆定律119
7.3電流的功焦耳定律119
7.3.1電流的功和功率119
7.3.2焦耳定律119
7.4電動勢一段含源電路的歐姆定律120
7.4.1電源及電動勢120
7.4.2閉合電路的歐姆定律121
7.4.3一段含源電路的歐姆定律121
7.5基爾霍夫定律122
7.5.1基爾霍夫第一定律122
7.5.2基爾霍夫第二定律123
問題7124
習題7125
第8章穩(wěn)恒磁場126
8.1磁場磁感應強度126
8.1.1磁的基本現(xiàn)象126
8.1.2磁場126
8.1.3磁感應強度127
8.2磁通量高斯定理127
8.2.1磁感應線127
8.2.2磁通量磁場的高斯定理128
8.3畢奧薩伐爾定律及其應用129
8.3.1畢奧薩伐爾定律129
8.3.2直電流的磁場130
8.3.3圓電流軸線上的磁場131
8.3.4載流長直螺線管內(nèi)部的磁場132
8.4安培環(huán)路定理132
8.5磁場對運動電荷的作用134
8.5.1洛倫茲力134
8.5.2帶電粒子在電場和磁場中的運動135
8.6磁場對電流的作用137
8.6.1安培定律137
8.6.2兩根長直平行載流導線間的相互作用力138
8.6.3矩形載流線圈在均勻磁場中所受的力矩138
8.7物質的磁性139
8.7.1磁介質磁導率139
8.7.2磁滯回線磁性材料及其應用140
問題8141
習題8142
第9章電磁感應電磁場簡介145
9.1電磁感應的基本定律145
9.1.1電磁感應現(xiàn)象楞次定律145
9.1.2法拉第電磁感應定律146
9.2動生電動勢和感生電動勢148
9.2.1動生電動勢148
9.2.2感生電動勢149
9.3自感和互感150
9.3.1自感150
9.3.2互感151
9.4磁場的能量153
9.5位移電流麥克斯韋電磁場理論簡介154
9.5.1位移電流全電流定律154
9.5.2麥克斯韋電磁場理論簡介156
問題9156
習題9157
第10章機械振動和機械波160
10.1簡諧運動160
10.1.1簡諧運動的基本特征160
10.1.2簡諧運動的表達式161
10.2描述簡諧運動的基本物理量162
10.2.1周期頻率與角頻率162
10.2.2相位初相163
10.2.3相位差163
10.2.4振幅、初相與初始條件的關系164
10.2.5簡諧運動的能量167
10.3同方向、同頻率簡諧運動的合成168
10.4阻尼振動受迫振動共振170
10.4.1阻尼振動170
10.4.2受迫振動共振171
10.5機械波172
10.5.1機械波的產(chǎn)生和傳播172
10.5.2橫波和縱波的描述173
10.6描述機械波的一些物理量波的幾何表示174
10.6.1周期、頻率、波長與波速174
10.6.2波的幾何表示174
10.7平面簡諧波的波動表達式波的能量175
10.7.1平面簡諧波的波動表達式175
10.7.2波動表達式的物理意義176
10.7.3波的能量178
10.8惠更斯原理波的衍射、反射和折射179
10.8.1惠更斯原理179
10.8.2波的衍射180
10.8.3波的反射和折射181
10.9波的干涉駐波182
10.9.1波的疊加原理182
10.9.2波的干涉182
10.9.3駐波184
10.10聲波超聲波185
10.10.1聲波185
10.10.2超聲波187
10.10.3聲波的多普勒效應187
問題10190
習題10191
第11章電磁振蕩電磁波194
11.1電磁振蕩194
11.2電磁波196
11.2.1電磁波的概念196
11.2.2電磁波的輻射和傳播197
11.2.3電磁波的性質198
11.2.4電磁波的能量199
11.3電磁波譜200
問題11202
習題11202
第12章波動光學203
12.1光的相干性楊氏雙縫實驗203
12.1.1光的相干性203
12.1.2楊氏雙縫實驗204
12.1.3洛埃德鏡實驗206
12.2光程光程差207
12.3增透膜和增反膜208
12.4劈形膜牛頓環(huán)209
12.4.1劈形膜的干涉209
12.4.2牛頓環(huán)210
12.5單縫衍射212
12.5.1光的衍射現(xiàn)象惠更斯菲涅耳原理212
12.5.2夫瑯禾費單縫衍射213
12.6衍射光柵光柵衍射光譜216
12.6.1衍射光柵216
12.6.2光柵公式光柵衍射光譜216
12.7自然光和偏振光馬呂斯定律217
12.7.1偏振現(xiàn)象217
12.7.2自然光和偏振光218
12.7.3起偏和檢偏219
12.7.4馬呂斯定律219
12.8反射光和折射光的偏振光的雙折射現(xiàn)象220
12.8.1反射光和折射光的偏振220
12.8.2光的雙折射現(xiàn)象221
問題12222
習題12223
第13章熱力學基礎224
13.1熱力學系統(tǒng)及其平衡態(tài)準靜態(tài)過程224
13.1.1熱力學系統(tǒng)平衡態(tài)224
13.1.2物態(tài)參量225
13.1.3準靜態(tài)過程225
13.2氣體的物態(tài)方程226
13.2.1氣體的實驗定律理想氣體226
13.2.2理想氣體的物態(tài)方程227
*13.2.3實際氣體的物態(tài)方程229
13.3熱力學第一定律229
13.3.1系統(tǒng)的內(nèi)能功與熱的等效性229
13.3.2熱力學第一定律及其應用230
13.3.3功和熱量的計算231
13.4熱力學第一定律對理想氣體熱力學過程的應用233
13.4.1等容過程233
13.4.2等壓過程233
13.4.3等溫過程234
13.4.4絕熱過程235
13.5循環(huán)過程237
13.5.1循環(huán)過程簡介237
13.5.2正循環(huán)熱機的效率238
13.5.3逆循環(huán)制冷機的效率239
13.6熱力學第二定律卡諾定理241
13.6.1自發(fā)過程的不可逆性241
13.6.2熱力學第二定律241
13.6.3卡諾定理242
13.7卡諾循環(huán)242
問題13244
習題13244
第14章氣體動理論基礎246
14.1氣體動理論的基本觀點246
14.2氣體分子熱運動及其統(tǒng)計規(guī)律性248
14.2.1氣體分子熱運動的圖景248
14.2.2大量分子熱運動服從統(tǒng)計規(guī)律249
14.2.3分子運動的速率分布249
14.2.4氣體分子的碰撞251
14.3理想氣體的壓強公式和溫度公式251
14.3.1理想氣體的微觀模型251
14.3.2理想氣體的壓強公式252
14.3.3理想氣體的溫度公式254
14.4理想氣體的內(nèi)能255
14.5熱力學第二定律的統(tǒng)計意義256
習題14257
第15章量子物理簡介258
15.1熱輻射和普朗克能量子假設258
15.1.1熱輻射258
15.1.2普朗克能量子假設258
15.2光電效應和愛因斯坦方程259
15.2.1光電效應的實驗規(guī)律259
15.2.2用經(jīng)典理論解釋光電效應時遇到的困難260
15.2.3愛因斯坦的光量子假設愛因斯坦方程260
15.2.4光電效應的應用261
15.2.5光的波粒二象性262
15.3氫原子光譜玻爾的氫原子理論262
15.3.1氫原子光譜的規(guī)律性262
15.3.2玻爾的氫原子理論264
15.4微觀粒子運動的一些基本特征266
15.4.1德布羅意波266
15.4.2不確定關系266
15.4.3用四個量子數(shù)描述原子中電子的運動狀態(tài)267
參考文獻269