大学物理

单元 1 质点运动学 1
1.1 运动概述 2
1.1.1 参照系、运动的相对性、质点 2
1.1.2 时间、空间 3
1.1.3 位置矢量、位移、路程 4
1.1.4 速度、速率、加速度 5
1.2 自由落体运动 8
1.2.1 伽利略对自由落体运动的研究 8
1.2.2 匀加速直线运动方程 9
1.2.3 自由落体运动方程 10
1.3 抛物运动 13
1.3.1 平抛运动 13
1.3.2 斜抛运动 14
1.4 圆周运动 17
1.5 相对运动 21
思考与探究 25
单元 2 质点动力学 27
2.1 牛顿运动定律 28
2.1.1 运动状态发生变化的原因 28
2.1.2 牛顿 定律 28
2.1.3 牛顿第二定律 30
2.1.4 牛顿第三定律 30
2.2 开普勒定律 35
2.3 万有引力定律 36
2.3.1 万有引力定律的推导 36
2.3.2 引力常量的测量 37
2.4 动量定理 动量守恒定律 · · 45
2.4.1 人类对动量的研究 · · · · · · 45
2.4.2 动量定理 · 46
2.4.3 动量守恒定律 48
2.4.4 密歇尔斯基公式与齐奥尔科夫斯基公式 51
大 学 物 理
2.5 功 动能定理 54
2.5.1 功 54
2.5.2 动能定理 57
2.6 势能 能量守恒 59
2.6.1 势能 59
2.6.2 能量守恒 61
2.7 碰撞 65
2.7.1 碰撞的过程和分类 65
2.7.2 碰撞定律 66
思考与探究 69
单元 3 刚体的转动 72
3.1 刚体运动 73
3.1.1 刚体运动的两种形式 73
3.1.2 刚体的定轴转动 73
3.2 转动定律 75
3.2.1 力对转轴的力矩 76
3.2.2 转动定律的推导 76
3.2.3 平行轴定理和正交轴定理 79
3.3 刚体转动的功和能 81
3.3.1 刚体转动的功、功率 82
3.3.2 刚体转动的动能 82
3.3.3 刚体定轴转动的动能定理 83
3.4 角动量 角动量守恒定律 85
3.4.1 角动量 85
3.4.2 角动量定理 86
3.4.3 角动量守恒定律 87
3.5 刚体的平面运动 91
3.5.1 刚体平面运动的分解 92
3.5.2 刚体纯滚动运动 92
3.6 陀螺仪 95
3.6.1 陀螺仪的起源 95
3.6.2 陀螺仪的定向性 96
3.6.3 陀螺的回转效应 97
思考与探究 · · 98
单元 4 机械振动 100
4.1 简谐振动 101
4.1.1 简谐振动的定义 101
4.1.2 单摆的运动 101
4.1.3 弹簧振子的运动 104
4.2 阻尼振动 受迫振动 共振 106
4.2.1 阻尼振动 107
4.2.2 受迫振动和共振 108
4.3 振动的合成与频谱分析 110
4.3.1 同方向、同频率简谐振动的合成 110
4.3.2 同方向、不同频率简谐振动的合成 112
4.3.3 相互垂直简谐振动的合成 113
4.3.4 振动的频谱分析 115
思考与探究 116
单元 5 机械波 118
5.1 机械波的产生、分类与物理量 119
5.1.1 机械波的产生 119
5.1.2 机械波的分类 120
5.1.3 描述波动的物理量 121
5.1.4 波线 波面 波前 122
5.2 平面简谐波 123
5.2.1 平面简谐波的波函数 123
5.2.2 波的能量 127
5.2.3 能流和能流密度 129
5.3 惠 斯原理和波的衍射 130
5.3.1 惠 斯原理 130
5.3.2 波的衍射 131
5.4 波的叠加原理 波的干涉 131
5.4.1 波的叠加原理 132
5.4.2 波的干涉 132
5.4.3 驻波 133
5.5 多普勒效应 136
5.5.1 波源静止，观测者运动 136
5.5.2 观测者静止，波源运动 137
5.5.3 波源和观测者同时相对于介质运动 138
5.5.4 冲击波 139
思考与探究 · 139
单元 6 真空中的静电场 141
6.1 静电力 142
6.1.1 摩擦起电 142
大 学 物 理
6.1.2 电荷 143
6.1.3 库仑定律 145
6.2 静电场 电场强度 146
6.2.1 静电场 147
6.2.2 电场强度 147
6.3 电场线 电通量 高斯定理 150
6.3.1 电场线 150
6.3.2 电通量 151
6.3.3 高斯定理 152
6.4 静电场的环路定理 电势 155
6.4.1 静电场的环路定理 155
6.4.2 电势 156
6.4.3 等势面 158
6.4.4 场强与电势的关系 159
思考与探究 160
单元 7 静电场中的导体与电介质 162
7.1 静电场中的导体 163
7.1.1 静电感应与静电平衡 163
7.1.2 静电平衡状态时导体上电荷的分布 164
7.1.3 静电屏蔽 167
7.2 电容和电容器 168
7.2.1 孤立导体的电容 169
7.2.2 电容器 169
7.3 静电场中的电介质 171
7.3.1 电介质对静电场的影响 172
7.3.2 电介质的极化 172
7.3.3 电介质中的安培环路定理和高斯定理 174
7.4 静电场的能量 176
7.4.1 电容器的电能 176
7.4.2 电能密度 176
思考与探究 178
单元 8 稳恒磁场 180
8.1 磁场 磁感应线 磁感应强度 · 181
8.1.1 磁场 · · · · · 181
8.1.2 磁感应线 182
8.1.3 磁感应强度 184
8.2 毕奥-萨伐尔定律 185
8.3 磁场的高斯定理 安培环路定理 189
8.3.1 磁通量 189
8.3.2 磁场的高斯定理 189
8.3.3 磁场的安培环路定理 190
8.4 磁场对载流导体的作用 193
8.4.1 安培定律 193
8.4.2 载流导体在磁场中的安培力 194
8.5 磁场对运动带电粒子的作用 198
8.5.1 带电粒子在横向磁场中的圆周运动 198
8.5.2 带电粒子在磁场中的螺旋线运动 201
8.5.3 霍尔效应 203
8.6 磁场中的磁介质 205
8.6.1 磁介质及其分类 205
8.6.2 磁介质中的高斯定理和安培环路定理 206
思考与探究 207
单元 9 变化的电磁场 电磁波 210
9.1 电磁感应 211
9.1.1 电磁感应现象 211
9.1.2 法拉第电磁感应定律 211
9.1.3 楞次定律 212
9.2 动生电动势 感生电动势 213
9.2.1 动生电动势 213
9.2.2 感生电动势 215
9.3 自感 互感 磁场的能量 217
9.3.1 自感 217
9.3.2 互感 218
9.3.3 磁场的能量 219
9.4 位移电流 麦克斯韦方程 电磁波 220
9.4.1 位移电流 220
9.4.2 麦克斯韦方程 221
9.4.3 电磁波 222
9.4.4 电磁波谱 224
思考与探究 · 225
单元 10 气体动理论 227
10.1 气体分子热运动 228
10.1.1 分子热运动的概念 228
大 学 物 理
10.1.2 布朗运动 228
10.1.3 气体分子热运动的统计规律 228
10.2 理想气体压强 229
10.2.1 气体分子动理论的基本假设 229
10.2.2 理想气体压强公式 230
10.3 麦克斯韦速率分布律 232
10.3.1 速率分布函数 232
10.3.2 麦克斯韦速率分布函数 233
10.3.3 麦克斯韦速率分布律的试验验证 234
10.4 理想气体的平均动能 235
10.4.1 自由度 235
10.4.2 能量均分原理 236
10.4.3 理想气体的内能 237
10.4.4 温度的微观解释 237
10.4.5 理想气体状态方程 238
10.4.6 范德瓦耳斯方程 240
10.5 气体分子的平均自由程 242
10.5.1 平均碰撞频率 242
10.5.2 气体平均自由程的计算 242
思考与探究 243
单元 11 热力学基础 244
11.1 热力学系统及其状态的改变 245
11.1.1 热力学系统 245
11.1.2 热力学系统状态的改变 245
11.2 热力学 定律 247
11.2.1 能量传递的研究历程 248
11.2.2 热力学 定律的定义 249
11.2.3 热力学 定律的应用 249
11.3 循环过程 卡诺循环 254
11.3.1 循环过程 254
11.3.2 卡诺循环 256
11.4 热力学第二定律 卡诺定理 258
11.4.1 热力学第二定律的两种表述 258
11.4.2 可逆过程与不可逆过程 · 259
11.4.3 卡诺定理 · · · · · 260
11.5 熵 熵增原理 261
11.5.1 熵 261
11.5.2 熵变的计算 262 单元12 几何光学 单元13 波动光学 单元14狭义相对论和广义相对论 单元15 量子力学基础 参考文献