大学物理教程(第3版)

目录 第1章质点力学 1．1牛顿力学的时空观 1．1．1时间和空间 1．1．2参考系和坐标系 1．1．3绝对时空观和伽利略变换 1．2质点运动状态的描述 1．2．1位置矢量和轨道 1．2．2速度和加速度 1．2．3用积分求速度和位矢 1．2．4匀变速直线运动和抛体运动 1．2．5圆周运动法向加速度和切向加速度 1．2．6运动的相对性 1．3牛顿运动定律和万有引力定律 1．3．1牛顿运动定律 1．3．2惯性系伽利略相对性原理 1．3．3用牛顿方程解题 1．3．4万有引力定律惯性质量等于引力质量 1．4惯性力两体问题和潮汐现象 1．4．1平移惯性力 1．4．2两体问题和潮汐现象 1．4．3惯性离心力 1．4．4达朗贝尔原理 1．5动量变化定理和动量守恒 1．5．1冲量质点动量变化定理 1．5．2质点系动量变化定理 1．5．3动量守恒定律 1．5．4火箭水平推进速度 1．6质心质心动量变化定理质心参考系 1．6．1质心 1．6．2质心动量变化定理 1．6．3质心参考系 1．7功和动能变化定理科尼希定理 1．7．1功 1．7．2质点动能变化定理 1．7．3质点系动能变化定理 1．7．4质点系的动能按质心的分解——科尼希定理 1．8保守力和势能 1．8．1保守力的定义有心力是保守力 1．8．2势能——从能量的角度描述保守力场 1．8．3由势能函数求保守力 1．9机械能变化定理和机械能守恒定律 1．9．1机械能变化定理 1．9．2理想流体(干水)的流动和伯努利方程 1．9．3机械能守恒定律 1．9．4三种宇宙速度黑洞和类星体 1．10角动量变化定理和角动量守恒 1．10．1质点的角动量 1．10．2力矩角动量变化定理质点角动量守恒定律 1．10．3质点系角动量变化定理角动量守恒定律 1．10．4质点系的角动量按质心的分解 本章提要 习题 第2章刚体力学 2．1刚体定轴转动 2．1．1定轴转动的描述 2．1．2定轴转动定理定轴转动惯量 2．1．3力对轴的力矩 2．1．4定轴转动惯量的计算 2．1．5刚体定轴转动例题 2．2刚体平面运动和无滑动滚动 2．2．1刚体平面运动 2．2．2无滑动滚动 2．2．3刚体平面运动例题 2．3刚体转动的功和能 2．3．1刚体转动动能和重力势能 2．3．2力对定轴转动刚体做功——力矩的功 2．3．3刚体定轴转动的动能变化定理 2．3．4刚体机械能守恒 2．4刚体角动量守恒刚体的平衡 2．4．1刚体角动量守恒 2．4．2刚体的平衡 2．5进动和陀螺的定轴性 本章提要 习题 第3章狭义相对论 3．1狭义相对论的建立和洛伦兹变换 3．1．1狭义相对论的建立 3．1．2狭义相对论时空观和洛伦兹变换 3．1．3洛伦兹变换的简单推导 3．2同时性的相对性运动使时间延缓和长度收缩 3．2．1同时性的相对性 3．2．2运动使时间延缓 3．2．3运动使长度收缩 3．3速度的相对论变换 3．4质速关系力与加速度的关系 3．4．1质速关系 3．4．2力与加速度的关系 3．5质能关系核裂变和核聚变 3．5．1相对论动能质能关系 3．5．2核裂变和核聚变 3．6相对论动量和能量 3．6．1相对论动量和能量的关系 3．6．2相对论动量和能量守恒 3．6．3动量和能量的相对论变换 3．7力的相对论变换 3．8广义相对论简介 3．8．1局域惯性系等效原理和广义相对性原理 3．8．2引力的实质是时空的弯曲 3．8．3史瓦西场中的时空弯曲 3．8．4广义相对论的实验验证 本章提要 习题 第4章静电场 4．1电荷和库仑定律 4．1．1电荷 4．1．2库仑定律 4．2电场和电场强度 4．2．1电场 4．2．2电场强度和电场线——从力的角度描述电场 4．2．3几种电荷系统的电场 4．2．4用库仑定律和电场叠加原理求电场 4．3电通量和高斯定理 4．3．1流速场的通量和环流 4．3．2电通量 4．3．3高斯定理 4．3．4用高斯定理求电场 4．4静电场的环路定理和电势 4．4．1静电场的环路定理 4．4．2电势——从能量的角度描述静电场 4．4．3电势叠加原理 4．4．4电势的计算 4．4．5由电势函数求电场强度 4．5电荷系统的静电能真空中电场能量 4．5．1电荷系统的静电能 4．5．2真空中电场能量 4．5．3求静电能举例 本章提要 习题 第5章静电场中的导体和电介质 5．1静电场中的导体和静电屏蔽 5．1．1导体的静电平衡 5．1．2静电平衡导体上的电荷分布 5．1．3静电平衡导体表面外紧邻表面处的场强 5．1．4静电屏蔽 5．1．5有导体时静电学问题举例 5．2电容和电容器 5．2．1孤立导体的电容 5．2．2电容器的电容 5．2．3充电电容器的静电能 5．2．4电容器的串并联 5．3静电场中的电介质 5．3．1电介质的极化 5．3．2极化强度矢量 5．3．3极化电荷 5．3．4有电介质时的高斯定理电介质的极化规律 5．3．5用D的高斯定理求电场 5．4静电场的边界条件 5．5有电介质时电场能量 5．6几种特殊电介质简介 本章提要 习题 第6章稳恒电流和稳恒磁场 6．1稳恒电流电源和电动势基尔霍夫定律 6．1．1电流和电流密度矢量电流连续方程 6．1．2稳恒电流欧姆定律的微分形式 6．1．3电源和电动势 6．1．4基尔霍夫定律 6．2磁感应强度洛伦兹力稳恒磁场和毕奥萨伐尔定律 6．2．1磁感应强度 6．2．2洛伦兹力 6．2．3稳恒磁场和毕奥萨伐尔定律 6．2．4用毕奥萨伐尔定律和磁场叠加原理求磁场 6．3磁场高斯定理和安培环路定理 6．3．1磁场高斯定理 6．3．2安培环路定理 6．3．3用安培环路定理求磁场 6．4带电粒子在磁场中的运动 6．4．1带电粒子的圆周运动回旋加速器 6．4．2磁约束 6．4．3霍耳效应 6．5安培力载流线圈的磁矩 6．5．1安培力 6．5．2平面载流线圈的磁矩 6．5．3载流线圈在磁场中转动时磁力所做的功 6．6磁场中的磁介质 6．6．1顺磁质和抗磁质的磁化 6．6．2磁化强度矢量和磁化电流 6．6．3有磁介质时的安培环路定理磁介质的磁化规律 6．6．4稳恒磁场的边界条件磁屏蔽 6．6．5用H的环路定理求磁场 6．7铁磁质简介 本章提要 习题 第7章电磁感应麦克斯韦方程组和平面电磁波 7．1电磁感应磁场高斯定理的普适性 7．1．1电磁感应实验 7．1．2法拉第电磁感应定律——感应电动势 7．1．3磁场高斯定理的普适性 7．2动生电动势感生电动势和感生电场假设 7．2．1动生电动势 7．2．2感生电动势和感生电场假设 7．2．3普遍情况电场的环路定理 7．2．4动生电动势和感生电动势的相对性 7．3自感和互感磁场能量 7．3．1自感 7．3．2互感 7．3．3磁场能量 7．4位移电流假设普遍情况安培环路定理 7．4．1位移电流假设 7．4．2普遍情况安培环路定理 7．5麦克斯韦方程组和平面电磁波 7．5．1麦克斯韦方程组 7．5．2平面电磁波 本章提要 习题 第8章气体动理论 8．1平衡态理想气体的状态方程和压强 8．1．1平衡态温度的宏观定义 8．1．2理想气体温标 8．1．3理想气体的状态方程和压强 8．2理想气体压强温度的微观意义 8．2．1统计假设和平均值 8．2．2用统计方法推导理想气体压强 8．2．3温度的微观意义 8．2．4光子气体的压强 8．3能量均分定理理想气体的内能 8．3．1分子自由度 8．3．2能量均分定理 8．3．3理想气体的内能 8．4玻耳兹曼分布律 8．4．1宏观态和微观态等概率假设 8．4．2分子能量取分立值时的玻耳兹曼分布律 8．4．3分子能量连续变化时的玻耳兹曼分布律 8．4．4分子按空间位置的分布 8．5麦克斯韦分布律 8．5．1麦克斯韦速度分布律 8．5．2麦克斯韦速率分布律 8．5．3分子平均速率和方均根速率 8．6能量均分定理的一般表述振动自由度和简谐振子的平均能量 8．6．1能量均分定理的一般表述 8．6．2振动自由度 8．6．3简谐振子的平均能量 8．7平均自由程和输运现象 8．7．1平均自由程 8．7．2分子自由程的分布 8．7．3输运现象 8．8实际气体和范德瓦耳斯方程 8．8．1实际气体等温线 8．8．2分子力 8．8．3范德瓦耳斯方程和范德瓦耳斯气体 附录高斯积分表 本章提要 习题 第9章热力学基础 9．1热力学**定律 9．1．1热力学**定律的表述 9．1．2准静态过程 9．1．3ΔE、A和Q的计算 9．2理想气体的典型准静态过程 9．2．1等温过程 9．2．2等体过程和摩尔定体热容 9．2．3等压过程和摩尔定压热容 9．2．4绝热过程 9．3固体热容 9．3．1杜隆柏蒂定律 9．3．2固体热容的爱因斯坦公式 9．3．3电子热容费米狄拉克分布和玻色爱因斯坦分布 9．4热力学循环和热机 9．4．1热力学循环 9．4．2热机及其效率 9．5可逆和不可逆卡诺循环和卡诺定理 9．5．1可逆和不可逆 9．5．2卡诺循环和卡诺热机的效率 9．5．3卡诺定理及其理论意义 9．6热力学第二定律玻耳兹曼熵和熵增加原理 9．6．1热力学第二定律的宏观表述 9．6．2热力学第二定律的统计本质 9．6．3玻耳兹曼熵和熵增加原理 9．7克劳修斯熵计算熵的例题 9．7．1克劳修斯不等式 9．7．2克劳修斯熵 9．7．3熵增加原理的导出和能量退降 9．7．4理想气体熵变公式 9．7．5计算熵的例题 本章提要 习题 第10章振动和波动 10．1简谐振动 10．1．1自由振动弹簧振子 10．1．2旋转矢量图 10．1．3非线性振动简介 10．2弹性系统简谐振动的能量 10．2．1自由振动弹簧振子的能量 10．2．2按能量关系分析弹性系统的振动 10．2．3微振动 10．3两个简谐振动的合成 10．3．1两个共线简谐振动的合成 10．3．2两个互相垂直简谐振动的合成 10．4阻尼振动受迫振动位移共振 10．4．1阻尼振动 10．4．2受迫振动 10．4．3位移共振 10．4．4品质因数 10．5简谐波 10．5．1简谐波的产生机械波的波速 10．5．2简谐波的描述 10．5．3平面机械波的波动方程 10．6简谐波的能量 10．6．1质元的动能和势能 10．6．2能量密度平均能量密度波的强度 10．6．3声强级 10．7波的干涉驻波简正模式 10．7．1波的干涉 10．7．2驻波 10．7．3简正频率和简正模式 10．7．4机械波的半波损失 10．8惠更斯原理和波的衍射 10．8．1惠更斯原理 10．8．2波的衍射 10．8．3光的反射和折射反射型光纤 10．9多普勒效应冲击波 10．9．1机械波的多普勒效应 10．9．2电磁波的多普勒效应 10．9．3冲击波 本章提要 习题 第11章波动光学 11．1几个基本概念 11．2杨氏双缝干涉劳埃德镜干涉和光的半波损失 11．2．1杨氏双缝干涉 11．2．2光源宽度和相干长度 11．2．3劳埃德镜干涉和光的半波损失 11．3等倾干涉增透膜和增反膜 11．3．1双光束近似 11．3．2等倾干涉 11．3．3增透膜和增反膜 11．4等厚干涉迈克耳孙干涉仪 11．4．1劈尖干涉 11．4．2牛顿环 11．4．3迈克耳孙干涉仪 11．5多光束干涉法布里珀罗干涉仪 11．5．1多光束干涉 11．5．2法布里珀罗干涉仪 11．6夫琅禾费单缝衍射和菲涅耳半波带法 11．6．1夫琅禾费单缝衍射和衍射反比定律 11．6．2菲涅耳半波带法 11．6．3细丝衍射巴比涅原理 11．7夫琅禾费圆孔衍射和成像光学仪器的分辨本领 11．7．1夫琅禾费圆孔衍射 11．7．2成像光学仪器的分辨本领 11．8光栅和光栅衍射 11．8．1光栅 11．8．2光栅衍射 11．8．3缺级现象 11．8．4光栅的色分辨本领 11．8．5斜入射光栅和相控阵雷达 11．8．6晶体对X射线的衍射 11．9光的偏振 11．9．1光的偏振状态 11．9．2起偏和检偏马吕斯公式 11．9．3反射光和折射光的偏振 11．10双折射 11．10．1双折射现象 11．10．2起偏棱镜 11．10．3波片椭圆(圆)偏振光的获得和检偏 11．10．4偏振光的干涉 本章提要 习题 第12章量子物理基础 12．1黑体辐射和能量子假设 12．1．1热辐射和黑体 12．1．2黑体辐射的实验定律 12．1．3普朗克黑体辐射公式和能量子假设 12．2光的粒子性 12．2．1光电效应和爱因斯坦光量子理论 12．2．2康普顿效应 12．2．3光的波粒二象性 12．3粒子的波动性 12．3．1德布罗意假设 12．3．2波粒二象性 12．3．3概率波 12．4不确定度关系 12．5波函数 12．5．1波函数假设和统计诠释 12．5．2态叠加原理 12．5．3自由粒子波函数 12．6薛定谔方程和能量本征方程 12．6．1薛定谔方程和哈密顿量算符 12．6．2薛定谔方程的分离变量求解能量本征方程 12．7一维势场中的粒子 12．7．1一维无限深方势阱中的粒子 12．7．2一维有限深方势阱量子阱 12．7．3一维简谐振子 12．7．4一维方势垒的穿透和伽莫夫公式 12．8力学量的算符表达测量假设 12．8．1坐标和动量 12．8．2有经典对应的力学量 12．8．3轨道角动量及其空间取向量子化 12．8．4双原子分子的转动能级 12．8．5测量假设 12．9电子自旋 12．9．1电子轨道磁矩及其在磁场中的势能 12．9．2施特恩革拉赫实验 12．9．3电子自旋的表达 12．10氢原子 12．10．1径向方程 12．10．2能级和能量本征波函数 12．10．3定态氢原子中电子的概率分布 12．10．4原子的电子壳层结构 本章提要 习题 习题答案 数值表