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第一章 运动和力1

1-1 质点运动的描述1

1-2 抛体运动4

1-3 圆周运动和一般曲线运动4

1-4 相对运动7

1-5 牛顿运动定律 力学中的常见力7

1-6 伽利略相对性原理 非惯性系 惯性力11

第二章 运动的守恒量和守恒定律12

2-1 质点系的内力和外力 质心 质心运动定理12

2-2 动量定理 动量守恒定律12

2-3 质点的角动量定理和角动量守恒定律15

2-4 功 动能 动能定理16

2-5 保守力 成对力的功 势能18

2-6 质点系的功能原理 机械能守恒定律21

2-7 碰撞23

第三章 刚体和流体的运动24

3-1 刚体模型及其运动24

3-2 力矩 转动惯量 定轴转动定律25

3-3 定轴转动中的功能关系26

3-4 定轴转动刚体的角动量定理和角动量守恒定律26

3-5 进动28

3-6 理想流体模型 定常流动 伯努利方程29

第四章 相对论基础30

4-1 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换30

4-2 相对论速度变换31

4-3 狭义相对论的时空观31

4-4 狭义相对论动力学基础34

4-5 广义相对论简介36

第五章 气体动理论37

5-1 平衡态 理想气体物态方程37

5-2 理想气体的微观模型38

5-3 理想气体的压强和温度公式38

5-4 能量均分定理 理想气体的内能39

5-5 麦克斯韦速率分布律40

5-7 分子碰撞和平均自由程43

5-8 气体的输运现象44

5-9 真实气体 范德瓦耳斯方程45

第六章 热力学基础46

6-1 热力学第零定律和第一定律46

6-2 热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用47

6-3 循环过程 卡诺循环48

6-4 热力学第二定律50

6-5 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理51

6-6 熵 玻耳兹曼关系52

6-7 熵增原理 热力学第二定律的统计意义53

6-8 耗散结构 信息熵53

第七章 静止电荷的电场54

7-1 电荷 库仑定律54

7-2 静电场 电场强度55

7-3 静电场的高斯定理57

7-4 静电场的环路定理 电势60

7-5 电场强度与电势的微分关系61

7-6 静电场中的导体63

7-7 电容器的电容66

7-8 静电场中的电介质68

7-9 有电介质时的高斯定理和环路定理 电位移69

7-10 静电场的能量71

第八章 恒定电流的磁场74

8-1 恒定电流74

8-2 磁感应强度76

8-3 毕奥-萨伐尔定律78

8-4 恒定磁场的高斯定理与安培环路定理80

8-5 带电粒子在电场和磁场中的运动83

8-6 磁场对载流导线的作用85

8-7 磁场中的磁介质87

8-8 有磁介质时的安培环路定理和高斯定理 磁场强度87

8-9 铁磁质90

第九章 电磁感应 电磁场理论91

9-1 电磁感应定律91

9-2 动生电动势93

9-3 感生电动势 感生电场95

9-4 自感应和互感应98

9-5 磁场的能量100

9-6 位移电流 电磁场理论101

第十章 机械振动和电磁振荡104

10-1 谐振动104

10-2 阻尼振动117

10-3 受迫振动 共振117

10-4 电磁振荡119

10-5 一维谐振动的合成120

10-6 二维谐振动的合成120

10-7 振动的分解 频谱121

10-8 非线性振动与混沌122

第十一章 机械波和电磁波123

11-1 机械波的产生和传播123

11-2 平面简谐波的波函数125

11-3 平面波的波动方程128

11-4 波的能量 波的强度129

11-5 声波 超声波 次声波129

11-6 电磁波130

11-7 惠更斯原理 波的衍射 反射和折射131

11-8 波的叠加原理 波的干涉 驻波131

11-9 多普勒效应 冲击波135

第十二章 光学136

12-1 几何光学简介136

12-2 相干光137

12-3 双缝干涉138

12-4 光程与光程差141

12-5 薄膜干涉142

12-6 迈克耳孙干涉仪145

12-7 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理146

12-8 单缝的夫琅禾费衍射147

12-9 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领149

12-10 光栅衍射150

12-11 X射线的衍射154

12-12 光的偏振状态155

12-13 起偏和检偏 马吕斯定律156

12-14 反射和折射时光的偏振157

12-15 光的双折射159

12-16 偏振光的干涉 人为双折射162

12-17 旋光性162

12-18 现代光学简介163

第十三章 早期量子论和量子力学基础164

13-1 热辐射 普朗克的能量子假设164

13-2 光电效应 爱因斯坦的光子理论166

13-3 康普顿效应167

13-4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论168

13-5 德布罗意波 微观粒子的波粒二象性169

13-6 不确定性原理171

13-7 波函数及其统计诠释172

13-8 薛定谔方程172

13-9 一维定态薛定谔方程的应用173

13-10 量子力学中的氢原子问题174

13-11 电子的自旋 原子的电子壳层结构174

第十四章 激光和固体的量子理论176

14-1 激光176

14-2 固体的能带结构177

14-3 半导体178

14-4 超导体180

14-5 团簇和纳米材料181

第十五章 原子核物理和粒子物理简介183

15-1 原子核的基本性质183

15-2 原子核的结合能 裂变和聚变184

15-3 原子核的放射性衰变184

15-4 粒子物理简介184

15-5 宇宙学简介185

拓展思考题186

一、有没有加加速度？186

二、雨中快跑能少淋雨吗？186

三、在引力作用下，人造卫星和行星作什么运动？为何卫星可以回收而行星不会掉到太阳上？189

四、地球卫星受阻后，动能会减小吗？192

五、荡秋千时怎样能越荡越高？193

六、小球紧贴大球自由落地后，小球能弹跳多高？194

七、乒乓球向前运动后，怎么会后退呢？195

八、列车会被雷电击中吗？196

九、怎样解释孪生子效应？198

十、高速运动的物体看上去是什么样子？199

十一、最概然动能与最概然速率对应吗？201

十二、单位时间内有多少分子碰撞了单位壁面？202

十三、分子平均相对速率？与分子平均速率？有何关系？204

十四、冰箱可以替代空调降温吗？205

十五、进化论与热力学第二定律是否矛盾？207

十六、电场能量是否符合叠加原理？208

十七、静电复印机是怎样工作的？209

十八、电容器作为传感器应用的原理？210

十九、磁铁产生的磁场与电流产生的磁场在本质上是否相同？211

二十、到达地球北极和南极的字宙射线数量为什么比赤道附近要多？212

二十一、什么是巨磁电阻效应？它有什么应用？213

二十二、如果要设计一个大电感的线圈，从哪些方面着手？它们的利弊如何？214

二十三、电磁污染对人体有无影响？216

二十四、弹簧振子的振动周期与金属丝的粗细、簧圈半径等有何关系？217

二十五、考虑单摆摆球的大小以及悬线的质量，单摆的周期将是如何？218

二十六、沙摆的周期如何变化？218

二十七、水波是怎样的波动？220

二十八、两个频率相同的驻波能叠加成为行波吗？221

二十九、双缝干涉实验装置改变时，干涉条纹如何变化？223

三十、在薄膜干涉问题中，在什么情况下要考虑附加光程差λ/2？224

三十一、圆孔衍射图样的中心是否一定是亮点？227

三十二、透过丝绸等织物的衍射图像是怎样的？229

三十三、双缝干涉实验装置中加上偏振片，干涉条纹如何变化？231

三十四、光电效应中一个电子能吸收多个光子吗？231

三十五、光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用，这两过程有什么不同？232

三十六、光子有没有隧道效应？233

三十七、太阳能电池和发光二极管是怎样工作的？234

三十八、播放器和计算机的光盘是如何存储和读出信息的？为什么在阳光下会反射出彩色的条纹？235

三十九、航天器返回地球时都会遭遇到一个“黑障区”，黑障区是如何形成的？为什么发射时没有黑障区？237

四十、全球定位系统为什么要考虑相对论效应？238

四十一、中国古代对物理科学有贡献吗？为什么在近代科学史上鲜有中国人的足迹？240