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第1章 质点运动学1

1．1 质点运动的描述1

1．1．1 质点、参考系1

1．1．2 位置矢量、运动方程、位移2

1．1．3 速度5

1．1．4 加速度7

1．2 加速度为恒矢量时的质点运动10

1．2．1 加速度为恒矢量时质点的运动方程10

1．2．2 斜抛运动11

1．3 圆周运动12

1．3．1 圆周运动的速度12

1．3．2 圆周运动的切向加速度和法向加速度13

1．3．3 圆周运动的极坐标系描述16

1．3．4 线量与角量的关系17

1．4 相对运动17

1．4．1 时间与空间17

1．4．2 相对运动18

身边的小实验：研究抛体运动规律20

习题20

第2章 牛顿运动定律22

2．1 牛顿定律22

2．1．1 牛顿第一定律22

2．1．2 牛顿第二定律23

2．1．3 牛顿第三定律24

2．2 物理量的单位和量纲24

2．3 几种常见的力25

2．3．1 万有引力25

2．3．2 弹性力26

2．3．3 摩擦力26

2．3．4 物理学中四种最基本的相互作用27

2．4 牛顿定律的应用27

2．5 牛顿定律的适用范围31

2．5．1 惯性系31

2．5．2 牛顿定律的适用范围32

历史链接：经典力学的建立32

习题34

第3章 冲量和动量36

3．1 质点和质点系的动量定理36

3．1．1 冲量、质点的动量定理36

3．1．2 质点系动量定理38

3．2 动量守恒定律41

身边的小实验：气垫导轨实验43

习题43

第4章 功和能46

4．1 功46

4．1．1 功的定义46

4．1．2 几种常见力的功49

4．1．3 功率52

4．2 动能定理53

4．2．1 质点动能定理53

4．2．2 质点系动能定理54

4．3 势能、功能原理、机械能守恒定律55

4．3．1 势能55

4．3．2 功能原理56

4．3．3 机械能守恒定律57

4．4 碰撞58

知识扩展：火力发电59

习题63

第5章 刚体的定轴转动65

5．1 刚体的定轴转动65

5．1．1 刚体运动的基本形式65

5．1．2 刚体转动的角速度和角加速度67

5．1．3 刚体转动中的角量与线量68

5．1．4 匀变速转动69

5．2 刚体定轴转动定律70

5．2．1 力矩70

5．2．2 刚体定轴转动的转动定律73

5．3 转动惯量的计算73

5．3．1 转动惯量74

5．3．2 平行轴定理76

5．4 刚体定轴转动定律的应用78

5．5 转动中的功和能80

5．5．1 力矩的功80

5．5．2 力矩的功率81

5．5．3 转动动能81

5．5．4 刚体绕定轴转动的动能定理82

5．6 对定轴的角动量守恒定律83

5．6．1 质点的角动量定理和角动量守恒定律83

5．6．2 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律86

实验链接：用三线摆法测定物体的转动惯量90

习题90

第6章 狭义相对论基础92

6．1 伽利略变换式、牛顿的绝对时空观92

6．1．1 经典力学的相对性原理92

6．1．2 经典力学的绝对时空观94

6．2 狭义相对论的基本假设、洛伦兹变换式94

6．2．1 狭义相对论的基本原理94

6．2．2 洛伦兹变换95

6．3 狭义相对论的时空观95

6．3．1 同时的相对性95

6．3．2 长度收缩（洛伦兹收缩）97

6．3．3 时间膨胀（时间延缓）98

6．4 狭义相对论的动量与能量101

6．4．1 相对论的动量与质量101

6．4．2 狭义相对论的力学基本方程102

6．4．3 相对论动能102

6．4．4 质量和能量关系103

6．4．5 能量与动量的关系104

知识扩展：迈克尔逊—莫雷零结果实验106

习题109

第7章 振动111

7．1 简谐振动111

7．2 简谐振动的特征量113

7．2．1 振幅A113

．7．2．2 频率和周期113

7．2．3 相位和初相位114

7．2．4 常数A和φ的确定114

7．3 简谐振动的旋转矢量法、相位差115

7．3．1 简谐振动和圆周运动的类比115

7．3．2 简谐振动的旋转矢量法115

7．3．3 相位差116

7．4 常见的简谐振动例子119

7．4．1 单摆119

7．4．2 复摆120

7．5 简谐振动的能量特征121

7．6 简谐运动的合成122

7．6．1 同方向、同频率简谐运动的合成122

7．6．2 同方向、不同频率简谐运动的合成、拍125

7．6．3 两个相互垂直的同频率简谐运动的合成127

7．6．4 相互垂直的不同频率简谐运动的合成——利萨如图形129

7．7 阻尼振动、受迫振动、共振129

7．7．1 阻尼振动129

7．7．2 受迫振动131

7．7．3 共振132

实验链接：相互垂直的不同频率简谐运动的合成（利萨如图形）实验133

习题133

第8章 机械波135

8．1 机械波的基本概念135

8．1．1 机械波135

8．1．2 纵波和横波136

8．1．3 描写波动过程中的物理量136

8．1．4 波动过程的几何描述137

8．2 平面简谐波的波函数138

8．2．1 平面简谐波的波函数描述138

8．2．2 波函数的物理意义139

8．3 波的能量144

8．3．1 波动过程中能量的传播144

8．3．2 能流和能流密度145

8．4 惠更斯原理及波的衍射、反射和折射146

8．4．1 惠更斯原理146

8．4．2 波的衍射146

8．4．3 波的反射和折射147

8．5 波的干涉149

8．5．1 波的叠加149

8．5．2 波的干涉149

8．6 驻波151

8．6．1 驻波的产生151

8．6．2 驻波方程151

8．6．3 相位的跃变153

8．6．4 驻波的能量153

8．6．5 振动的简正模式153

8．7 声波、超声波、次声波154

8．7．1 声波154

8．7．2 超声波155

8．7．3 次声波156

8．8 多普勒效应156

8．8．1 波源不动，观察者相对介质以速度νo运动156

8．8．2 观察者不动，波源相对介质以速度νs运动157

8．8．3 波源与观察者同时相对介质运动158

知识扩展：多普勒效应测速159

习题162

第9章 光的干涉164

9．1 相干光164

9．1．1 光源164

9．1．2 获得相干光的途径165

9．2 光的干涉现象166

9．2．1 杨氏双缝干涉实验166

9．2．2 杨氏双缝干涉的光强分布168

9．2．3 其他分波面干涉实验169

9．3 光程与薄膜干涉170

9．3．1 光程与光程差170

9．3．2 薄膜干涉171

9．3．3 薄膜干涉的应用：增透膜与增反膜172

9．4 等厚干涉174

9．4．1 劈尖干涉175

9．4．2 牛顿环176

9．4．3 等厚干涉的应用177

9．5 等倾干涉179

9．6 迈克耳逊干涉仪180

历史链接：托马斯·杨和杨氏双缝干涉实验181

习题182

第10章 光的衍射185

10．1 衍射现象、惠更斯—菲涅耳原理185

10．1．1 光的衍射现象185

10．1．2 惠更斯—菲涅耳原理186

10．2 单缝的夫琅禾费衍射186

10．2．1 夫琅禾费衍射实验186

10．2．2 夫琅禾费衍射的条纹分布189

10．3 圆孔衍射与光学仪器的分辨本领190

10．3．1 圆孔衍射190

10．3．2 光学仪器的分辨本领191

10．4 光栅衍射192

10．4．1 光栅193

10．4．2 光栅衍射193

10．4．3 光栅衍射的光谱195

10．5 X射线的衍射196

10．5．1 X射线的产生196

10．5．2 X射线的衍射196

知识扩展：伦琴与X射线的发现198

习题199

第11章 光的偏振201

11．1 光的偏振性201

11．1．1 自然光与偏振光201

11．1．2 起偏与检偏202

11．1．3 马吕斯定律203

11．2 反射光和折射光的偏振204

11．3 双折射与偏振棱镜205

11．3．1 双折射晶体205

11．3．2 尼科耳棱镜207

知识扩展：光的偏振的应用208

习题209

参考文献211