绪论 1
第一篇 力 学
第1章 质点运动学 9
1.1 运动学基本概念 9
1.1.1 数学基础 9
1.1.2 物理模型及其运动形式 10
1.1.3 参考系和坐标系 11
1.2 质点的运动方程 13
1.2.1 质点的位置矢量 13
1.2.2 质点的位移、速度和加速度 14
1.2.3 不同坐标系下运动方程、速度、加速度的表示 15
1.3 质点的圆周运动 20
1.4 相对运动和伽利略坐标变换 22
1.5 重难点分析与解题指导 26
第2章 质点动力学 31
2.1 牛顿运动定律 31
2.1.1 牛顿运动三大定律 31
2.1.2　常见力和基本力 33
2.1.3　非惯性参考系和惯性力 37
2.2　动量定理 39
2.2.1　冲量与动量定理 39
2.2.2　质点系的动量定理 42
2.2.3　动量守恒定律 43
2.3　火箭飞行原理 45
2.3.1　变质量动量定律 45
2.3.2 三级火箭 46
2.3.3 长征系列运载火箭 47
2.3.4 嫦娥工程 50
2.4 功 动能定律 52
2.4.1 功 52
2.4.2 动能定理 53
2.5 势能 功能原理和机械能守恒 57
2.5.1 保守力的功及其势能 57
2.5.2 万有引力势能 59
2.5.3 功能原理和机械能守恒定律 60
2.6 重难点分析与解题指导 62
第3章 刚体力学基础 67
3.1 刚体的运动 67
3.1.1 刚体的平动 67
3.1.2 刚体绕定轴的转动 67
3.1.3 刚体的一般运动 69
3.2　力矩 转动惯量 70
3.2.1　力矩 70
3.2.2　刚体的动能 71
3.2.3　刚体的转动惯量 71
3.3　刚体定轴转动动能定理、转动定律和机械能守恒定律 74
3.3.1　力矩的功 74
3.3.2　刚体定轴转动的动能定理 76
3.3.3　定轴转动定律 77
3.3.4　刚体的重力势能 79
3.3.5　刚体的机械能守恒定律 79
3.4　刚体定轴转动角动量定理 角动量守恒定律 80
3.4.1　角动量 80
3.4.2　刚体定轴转动的角动量定理 81
3.4.3 刚体定轴转动的角动量守恒定律 81
3.4.4 角动量守恒的应用 82
3.5　陀螺的进动和卫星的自旋稳定 84
3.5.1　陀螺的进动性 84
3.5.2　卫星的自旋稳定 86
3.5.3　卫星的双自旋稳定 89
3.5.4　卫星的“三轴”稳定 90
3.6　滑板运动及其理论分析 91
3.6.1　滑板运动 91
3.6.2　活力板运动的理论分析 92
3.7　重难点分析与解题指导 95
第4章 相对论 103
4.1 经典时空观的认识 103
4.1.1 经典力学相对性原理 103
4.1.2　以太 105
4.1.3　迈克耳孙-莫雷实验 107
4.1.4　洛伦兹解释和洛伦兹变换 109
4.1.5　庞加莱——相对论的先驱 110
4.2　爱因斯坦相对性原理 112
4.2.1　爱因斯坦和狭义相对论的基本思想 112
4.2.2　狭义相对论的基本原理 115
4.3　狭义相对论运动学 119
4.3.1　同时性的相对性 119
4.3.2　时间延缓效应——动钟变慢 120
4.3.3　长度收缩 121
4.4　狭义相对论动力学 124
4.4.1　相对论质量和动量 124
4.4.2　相对论能量 125
4.4.3　动量和能量的关系 127
4.5　广义相对论简介 128
4.5.1　黎曼和度规张量 128
4.5.2　广义相对论主要内容 129
4.5.3　广义相对论的实验验证 131
4.6　重难点分析与解题指导 135
第二篇 电 磁 学
第5章 真空中的静电场 139
5.1 电荷 库仑定律 139
5.1.1 电荷 139
5.1.2　库仑定律 141
5.2　电场 电场强度 142
5.2.1　电场强度 142
5.2.2　场强叠加原理 144
5.2.3　场强计算 144
5.2.4 带电粒子在外电场中所受的作用 149
5.3 电通量 高斯定理 150
5.3.1 电场线 150
5.3.2 电通量 151
5.3.3 高斯定理 152
5.3.4 高斯定理应用举例 155
5.4 静电场环路定理 电势 159
5.4.1 静电场力的功 159
5.4.2 静电场环路定理 160
5.4.3 电势能 电势 161
5.4.4 电势叠加原理 162
5.4.5 电势的计算 163
5.5 等势面 场强与电势的微分关系 166
5.5.1 等势面 166
5.5.2 场强与电势关系 167
5.6 重难点分析与解题指导 170
第6章 导体和电介质中的静电场 173
6.1 静电场中的导体 173
6.1.1 导体的静电平衡条件 173
6.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布 174
6.1.3 导体表面曲率对电荷分布的影响 175
6.1.4 静电平衡的导体表面附近的场强 175
6.1.5 静电屏蔽 176
6.1.6 有导体存在时静电场的分析与计算 177
6.2 静电场中的电介质 180
6.2.1 电介质极化 180
6.2.2　极化强度 181
6.2.3　电介质中的电场强度 182
6.2.4　 矢量及其有电介质时的高斯定理 183
6.3　电容　电容器 184
6.3.1　孤立导体的电容 184
6.3.2　电容器 185
6.3.3　电容器电容的计算 185
6.3.4　电容器的串联与并联 187
6.4　静电场的能量 189
6.4.1　电容器的能量 189
6.4.2　电场能量 190
6.5　压电体　铁电体　驻极体 192
6.6 重难点分析与解题指导 194
第7章 真空中的稳恒磁场 204
7.1 磁场 磁感应强度 磁场的高斯定理 204
7.1.1 电流 电流密度 204
7.1.2 磁感应强度 205
7.1.3 磁感应线 磁通量 磁场的高斯定理 206
7.2 毕奥-萨伐尔定律 207
7.2.1 毕奥-萨伐尔定律介绍 207
7.2.2 毕奥-萨伐尔定律的应用 209
7.3 安培环路定理 212
7.3.1 安培环路定理介绍 212
7.3.2 安培环路定理的应用 215
7.4 磁场对运动电荷的作用 218
7.4.1 洛伦兹力 带电粒子在均匀磁场中的运动 218
7.4.2 洛伦兹力的应用 219
7.5 磁场对电流的作用 222
7.5.1 安培定律 222
7.5.2 磁场对载流线圈的作用 224
7.5.3 磁场力的功 226
7.6　重难点分析与解题指导 227
第8章 磁介质中的稳恒磁场 232
8.1 磁介质及其分类 232
8.2 抗磁质和顺磁质的微观解释 233
8.3 有磁介质时的安培环路定理 234
8.4 铁磁质 236
8.4.1 铁磁质的磁化规律 236
8.4.2 铁磁质的特点 237
8.4.3 铁磁质的微观解释 237
8.5 磁学性能在数据存储技术中的应用 239
8.6　重难点分析与解题指导 240
第9章 变化的电场与变化的磁场 243
9.1 电磁感应的基本定律 243
9.1.1 电源 电动势 243
9.1.2 电磁感应定律 243
9.2 动生电动势 246
9.3 感生电动势 247
9.3.1 感生电场 247
9.3.2 感生电动势与感生电场的关系 248
9.4 自感和互感 250
9.4.1 自感 250
9.4.2 互感 251
9.5 磁能 252
9.6 麦克斯韦电磁场方程 254
9.6.1 位移电流和全电流 254
9.6.2 麦克斯韦方程组的积分与微分形式 256
9.7 重难点分析与解题指导 259
参考文献 267