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第1章 质点运动学1

1.1 参考系、坐标系和质点1

1.1.1 参考系和坐标系1

1.1.2 质点模型2

1.2 位置矢量和质点的运动学方程3

1.2.1 位置矢量3

1.2.2 质点的运动学方程4

1.3 质点的位移、速度和加速度5

1.3.1 位移与路程5

1.3.2 速度和速率6

1.3.3 加速度8

1.3.4 质点运动学中的两类题型10

1.4 圆周运动12

1.4.1 圆周运动的速度12

1.4.2 圆周运动的加速度12

1.4.3 圆周运动的角量描述16

1.5 相对运动19

思考题23

练习题23

第2章 质点动力学26

2.1 牛顿运动定律26

2.1.1 牛顿第一定律26

2.1.2 牛顿第二定律27

2.1.3 牛顿第三定律28

2.1.4 牛顿运动定律的应用28

2.2 非惯性系与惯性力31

2.3 动量定理与动量守恒定律32

2.3.1 冲量与动量32

2.3.2 动量定理33

2.3.3 动量守恒定律37

2.4 能量守恒40

2.4.1 功和功率40

2.4.2 动能定理42

2.4.3 保守力的功45

2.4.4 势能47

2.4.5 机械能守恒定律49

思考题53

练习题53

第3章 刚体的定轴转动59

3.1 刚体的运动59

3.1.1 刚体59

3.1.2 刚体的平动和转动59

3.1.3 刚体定轴转动的描述60

3.1.4 角速度矢量61

3.2 刚体定轴转动的转动定律与转动惯量62

3.2.1 力矩62

3.2.2 转动定律63

3.2.3 转动惯量65

3.2.4 转动惯量的计算65

3.3 角动量和角动量守恒定律70

3.3.1 力矩的冲量矩70

3.3.2 角动量71

3.3.3 角动量定理71

3.3.4 角动量守恒定律72

3.4 转动动能定理74

3.4.1 力矩的功和功率74

3.4.2 转动动能75

3.4.3 转动动能定理76

3.4.4 刚体的重力势能76

思考题80

练习题81

第4章 狭义相对论力学基础86

4.1 经典力学的相对性原理和伽利略变换86

4.1.1 经典力学的相对性原理86

4.1.2 伽利略变换87

4.1.3 经典力学的时空观89

4.2 狭义相对论基本原理和洛伦兹坐标变换90

4.2.1 狭义相对论基本原理90

4.2.2 洛伦兹坐标变换91

4.3 狭义相对论的时空观95

4.3.1 同时的相对性95

4.3.2 时间间隔的相对性96

4.3.3 空间间隔的相对性98

4.4 狭义相对论质点动力学100

4.4.1 动量、质量与速度的关系100

4.4.2 质量和能量的关系102

4.4.3 动量和能量的关系104

4.5 广义相对论简介105

思考题109

练习题109

第5章 真空中的静电场112

5.1 电荷和库仑定律112

5.1.1 电荷112

5.1.2 库仑定律114

5.2 电场强度和场强叠加原理115

5.2.1 电场115

5.2.2 电场强度116

5.2.3 点电荷电场的电场强度117

5.2.4 场强叠加原理118

5.3 电通量和静电场中的高斯定理122

5.3.1 电场线122

5.3.2 电通量124

5.3.3 高斯定理126

5.4 静电场的环路定理和电势131

5.4.1 静电场的环路定理131

5.4.2 电势能与电势133

5.5 电势与电场强度的微分关系140

5.5.1 等势面140

5.5.2 电势与电场强度的微分关系141

思考题145

练习题145

第6章 静电场中的导体和电介质150

6.1 静电场中的导体150

6.1.1 导体的静电平衡150

6.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布151

6.1.3 静电屏蔽154

6.1.4 有导体存在时静电场的分析与计算155

6.2 电容和电容器157

6.2.1 孤立导体的电容157

6.2.2 电容器158

6.3 静电场中的电介质163

6.3.1 电介质的极化163

6.3.2 电极化强度及其与极化电荷的关系166

6.3.3 有介质时的高斯定理和电位移矢量167

6.4 静电场的能量169

6.4.1 电容器的电能169

6.4.2 静电场的能量170

思考题174

练习题174

第7章 稳恒磁场179

7.1 恒定电流和电动势179

7.1.1 电流和电流密度179

7.1.2 电源及其电动势181

7.2 磁场和磁感应强度182

7.3 毕奥萨伐尔定律184

7.4 磁场中的高斯定理189

7.5 安培环路定理191

7.6 磁场对载流导线的作用195

7.6.1 载流导线在磁场中所受的磁力195

7.6.2 载流线圈在磁场中所受的磁力矩198

7.6.3 磁场力的功200

7.7 磁场对运动电荷的作用202

7.7.1 洛伦兹力202

7.7.2 带电粒子在均匀磁场中的运动203

7.7.3 带电粒子在非均匀磁场中的运动204

7.7.4 带电粒子在电场和磁场中的运动205

7.7.5 霍尔效应206

7.8 磁场中的磁介质207

7.8.1 磁介质及其磁化207

7.8.2 磁化强度209

7.8.3 有磁介质时的安培环路定理和磁场强度210

7.8.4 铁磁质211

思考题214

练习题215

第8章 变化的电磁场218

8.1 电磁感应218

8.1.1 电磁感应现象218

8.1.2 楞次定律219

8.1.3 法拉第电磁感应定律220

8.2 动生电动势和感生电动势222

8.2.1 动生电动势222

8.2.2 感生电动势225

8.3 自感和互感227

8.3.1 自感227

8.3.2 互感229

8.4 磁场的能量231

8.4.1 通电螺线管中的磁能231

8.4.2 磁场的能量231

8.5 位移电流和麦克斯韦电磁场方程组233

8.5.1 位移电流和全电流安培环路定理233

8.5.2 电磁场和麦克斯韦电磁场方程组237

思考题242

练习题242

附录A 矢量247

习题答案257

参考文献266