大學(xué)物理學(xué)簡(jiǎn)明教程

前言
第0章預(yù)篇1
0.1物理學(xué)物理量及其單位1
0.1.1物理學(xué)1
0.1.2物理量標(biāo)量和矢量1
0.1.3物理量的基準(zhǔn)單位1
0.2法定計(jì)量單位量綱2
0.2.1法定計(jì)量單位2
0.2.2在本書中使用法定計(jì)量單位的方法和具體要求4
*0.2.3量綱5
習(xí)題06
第1章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)7
1.1參考系和坐標(biāo)系位矢、位移和路程7
1.1.1參考系7
1.1.2坐標(biāo)系7
1.1.3位矢8
1.1.4運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)13
1.4拋體運(yùn)動(dòng)16
1.5圓周運(yùn)動(dòng)17
1.5.1變速圓周運(yùn)動(dòng)17
1.5.2圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述19
問題121
習(xí)題122
第2章質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的基本定律23
2.1牛頓運(yùn)動(dòng)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(xué)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(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)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(xí)題236
第3章力學(xué)中的守恒定律38
3.1功動(dòng)能定理38
3.1.1功功率38
3.1.2動(dòng)能定理39
3.1.3系統(tǒng)的動(dòng)能定理40
3.2保守力的功系統(tǒng)的勢(shì)能42
3.2.1保守力及其做功的特點(diǎn)42
3.2.2勢(shì)能44
3.3系統(tǒng)的功能定理機(jī)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(jī)械能守恒定律46
3.3.3能量守恒定律48
3.4沖量與動(dòng)量質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理48
3.5系統(tǒng)的動(dòng)量定理動(dòng)量守恒定律51
3.5.1系統(tǒng)的動(dòng)量定理51
3.5.2系統(tǒng)的動(dòng)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(dòng)量力矩質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量守恒定律55
3.7.1質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量56
3.7.2力矩56
3.7.3質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量定理57
3.7.4質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量守恒定律57
3.8狹義相對(duì)論簡(jiǎn)介及牛頓力學(xué)的適用范圍58
問題360
習(xí)題361
第4章剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)64
4.1剛體的基本運(yùn)動(dòng)64
4.1.1剛體的平動(dòng)64
4.1.2剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)64
4.2剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)慣量67
4.2.1剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能67
4.2.2剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量67
4.3力矩的功剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理70
4.4剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律73
4.5剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理角動(dòng)量守恒定律75
4.5.1角動(dòng)量沖量矩角動(dòng)量定理75
4.5.2角動(dòng)量守恒定律75
問題477
習(xí)題477
*第5章固體的彈性流體力學(xué)簡(jiǎn)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(yīng)力與應(yīng)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(zhuǎn)82
5.1.6彈性極限和強(qiáng)度極限83
5.2流體的壓強(qiáng)83
5.2.1靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng)83
5.2.2靜止流體內(nèi)各點(diǎn)的壓強(qiáng)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(dòng)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(dòng)的總流伯努利方程89
5.5實(shí)際流體定常流動(dòng)的總流伯努利方程層流和湍流92
問題592
習(xí)題593
第6章靜電學(xué)94
6.1電荷庫(kù)侖定律94
6.1.1電荷電荷守恒定律94
6.1.2庫(kù)侖定律95
6.1.3靜電力疊加原理95
6.2電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度96
6.2.1電場(chǎng)96
6.2.2電場(chǎng)強(qiáng)度96
6.2.3電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理97
6.3電通量高斯定量100
6.3.1電場(chǎng)線100
6.3.2電通量100
6.3.3高斯定理101
6.4電勢(shì)104
6.4.1靜電力的功靜電場(chǎng)的環(huán)路定理104
6.4.2電勢(shì)能電勢(shì)電勢(shì)差105
6.4.3電勢(shì)的計(jì)算106
6.4.4等勢(shì)面107
6.4.5電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的關(guān)系108
6.5靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)108
6.5.1金屬導(dǎo)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(zhì)的極化現(xiàn)象110
6.6電容電容器靜電場(chǎng)的能量111
6.6.1電容電容器111
6.6.2靜電場(chǎng)的能量113
問題6114
習(xí)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(dòng)勢(shì)一段含源電路的歐姆定律120
7.4.1電源及電動(dòng)勢(shì)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(xí)題7125
第8章穩(wěn)恒磁場(chǎng)126
8.1磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度126
8.1.1磁的基本現(xiàn)象126
8.1.2磁場(chǎng)126
8.1.3磁感應(yīng)強(qiáng)度127
8.2磁通量高斯定理127
8.2.1磁感應(yīng)線127
8.2.2磁通量磁場(chǎng)的高斯定理128
8.3畢奧薩伐爾定律及其應(yīng)用129
8.3.1畢奧薩伐爾定律129
8.3.2直電流的磁場(chǎng)130
8.3.3圓電流軸線上的磁場(chǎng)131
8.3.4載流長(zhǎng)直螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)132
8.4安培環(huán)路定理132
8.5磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用134
8.5.1洛倫茲力134
8.5.2帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)135
8.6磁場(chǎng)對(duì)電流的作用137
8.6.1安培定律137
8.6.2兩根長(zhǎng)直平行載流導(dǎo)線間的相互作用力138
8.6.3矩形載流線圈在均勻磁場(chǎng)中所受的力矩138
8.7物質(zhì)的磁性139
8.7.1磁介質(zhì)磁導(dǎo)率139
8.7.2磁滯回線磁性材料及其應(yīng)用140
問題8141
習(xí)題8142
第9章電磁感應(yīng)電磁場(chǎng)簡(jiǎn)介145
9.1電磁感應(yīng)的基本定律145
9.1.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律145
9.1.2法拉第電磁感應(yīng)定律146
9.2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)148
9.2.1動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)148
9.2.2感生電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)的能量153
9.5位移電流麥克斯韋電磁場(chǎng)理論簡(jiǎn)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(chǎng)理論簡(jiǎn)介156
問題9156
習(xí)題9157
第10章機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波160
10.1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)160
10.1.1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的基本特征160
10.1.2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式161
10.2描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(guān)系164
10.2.5簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量167
10.3同方向、同頻率簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的合成168
10.4阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)共振170
10.4.1阻尼振動(dòng)170
10.4.2受迫振動(dòng)共振171
10.5機(jī)械波172
10.5.1機(jī)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(jī)械波的一些物理量波的幾何表示174
10.6.1周期、頻率、波長(zhǎng)與波速174
10.6.2波的幾何表示174
10.7平面簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)表達(dá)式波的能量175
10.7.1平面簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)表達(dá)式175
10.7.2波動(dòng)表達(dá)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(yīng)187
問題10190
習(xí)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(zhì)198
11.2.4電磁波的能量199
11.3電磁波譜200
問題11202
習(xí)題11202
第12章波動(dòng)光學(xué)203
12.1光的相干性楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)203
12.1.1光的相干性203
12.1.2楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)204
12.1.3洛埃德鏡實(shí)驗(yàn)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(fèi)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(xí)題12223
第13章熱力學(xué)基礎(chǔ)224
13.1熱力學(xué)系統(tǒng)及其平衡態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)過程224
13.1.1熱力學(xué)系統(tǒng)平衡態(tài)224
13.1.2物態(tài)參量225
13.1.3準(zhǔn)靜態(tài)過程225
13.2氣體的物態(tài)方程226
13.2.1氣體的實(shí)驗(yàn)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(shí)際氣體的物態(tài)方程229
13.3熱力學(xué)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(xué)第一定律及其應(yīng)用230
13.3.3功和熱量的計(jì)算231
13.4熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體熱力學(xué)過程的應(yīng)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(jiǎn)介237
13.5.2正循環(huán)熱機(jī)的效率238
13.5.3逆循環(huán)制冷機(jī)的效率239
13.6熱力學(xué)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(xué)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(xí)題13244
第14章氣體動(dòng)理論基礎(chǔ)246
14.1氣體動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)246
14.2氣體分子熱運(yùn)動(dòng)及其統(tǒng)計(jì)規(guī)律性248
14.2.1氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的圖景248
14.2.2大量分子熱運(yùn)動(dòng)服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律249
14.2.3分子運(yùn)動(dòng)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(qiáng)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(qiáng)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(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義256
習(xí)題14257
第15章量子物理簡(jiǎn)介258
15.1熱輻射和普朗克能量子假設(shè)258
15.1.1熱輻射258
15.1.2普朗克能量子假設(shè)258
15.2光電效應(yīng)和愛因斯坦方程259
15.2.1光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律259
15.2.2用經(jīng)典理論解釋光電效應(yīng)時(shí)遇到的困難260
15.2.3愛因斯坦的光量子假設(shè)愛因斯坦方程260
15.2.4光電效應(yīng)的應(yīng)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(yùn)動(dòng)的一些基本特征266
15.4.1德布羅意波266
15.4.2不確定關(guān)系266
15.4.3用四個(gè)量子數(shù)描述原子中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)267
參考文獻(xiàn)269