工科物理教程 第2版PDF格式文档图书下载

绪论 1

第1章 物体运动的描述 5

1.1 参照系和坐标系 5

1.1.1 运动的绝对性和相对性 5

1.1.2 质点 6

1.1.3 刚体 6

1.2 物体运动的描述 7

1.2.1 描述质点运动的基本物理量 7

1.2.2 平面曲线运动的描述 14

1.2.3 刚体的运动 22

1.3 相对运动 24

思考题 28

习题 30

阅读材料 物理学与高新技术 34

第2章 动力学基本定律 38

2.1 动量 牛顿运动定律 38

2.1.1 牛顿第一定律 38

2.1.2 动量 牛顿第二定律 39

2.1.3 牛顿第三定律 40

2.1.4 几种常见的力 41

2.1.5 牛顿运动定律的应用 43

2.1.6 惯性参照系和非惯性系 48

2.1.7 单位制与量纲 49

2.2 刚体的定轴转动定律 50

2.2.1 转动惯量 50

2.2.2 力矩 转动定律 52

思考题 57

习题 58

阅读材料 超重与失重 62

3.1 动能定理 机械能守恒定律 64

3.1.1 功 功率 64

第3章 守恒定律 64

3.1.2 保守力与保守力的功 66

3.1.3 势能 68

3.1.4 刚体转动时合外力矩的功 69

3.1.5 动能 动能定理 70

3.1.6 机械能守恒定律 能量守恒定律 73

3.2 动量守恒定律 76

3.2.1 冲量 动量定理 76

3.2.2 动量守恒定律及空间平移对称性 79

3.2.3 火箭运动 81

3.3.1 质点的角动量定理 83

3.3 角动量守恒定律 83

3.3.2 刚体的角动量定理 85

3.3.3 角动量守恒定律 87

3.4 守恒定律的综合应用 89

3.4.1 守恒定律的意义 89

3.4.2 质点间的碰撞 90

3.4.3 刚体的碰撞 93

思考题 95

习题 96

阅读材料 我国运载火箭研制概况 101

4.1.1 牛顿力学的时空观 103

第4章 狭义相对论 103

4.1 洛仑兹变换 103

4.1.2 麦克斯韦电磁场理论的挑战 105

4.1.3 爱因斯坦的选择 106

4.1.4 洛仑兹变换 106

4.1.5 时空间隔的不变性 108

4.2 狭义相对论的时空观 109

4.2.1 同时性的相对性 109

4.2.2 时间膨胀 111

4.2.4 相对论中的速度变换 112

4.2.3 长度缩短 112

4.2.5 经典力学时空观与相对论时空观的比较 114

4.3 狭义相对论的动力学基础 115

4.3.1 相对论力学的基本方程 115

4.3.2 相对论中的质量—能量关系 116

4.3.3 狭义相对论中的动量—能量关系 117

4.3.4 同步回旋加速器 118

思考题 120

习题 121

阅读材料 广义相对论简介 123

5.1.1 电荷的基本性质 125

第5章 电场 125

5.1 电荷 库仑定律 125

5.1.2 库仑定律 126

5.1.3 关于库仑定律的验证 128

5.1.4 电磁学的单位制和量纲 128

5.2 电场 电场强度 129

5.2.1 电场 129

5.2.2 电场强度 129

5.3.1 电场线 135

5.3.2 电通量 135

5.3 高斯定理 135

5.3.3 高斯定理 136

5.3.4 高斯定理的应用 139

5.4 静电场的环流定理 电势 142

5.4.1 静电场的保守性和环流定理 142

5.4.2 电势差和电势 143

5.4.3 电势叠加原理 145

5.4.4 等势面 147

5.4.5 电势梯度与场强的关系 148

5.5.1 电场对电荷的力作用 149

5.5 电场对电荷的作用 149

5.5.2 电荷在外电场中的静电势能 151

思考题 153

习题 154

阅读材料 喷墨印刷原理 159

第6章 磁场 160

6.1 电流的磁场 160

6.1.1 磁感应强度 160

6.1.2 电流的磁场 毕奥—萨伐尔定律 161

6.1.3 低速运动电荷的磁场 165

6.2.1 磁通量 166

6.2 磁场定理 166

6.2.2 磁场的高斯定理 167

6.2.3 安培环路定理 167

6.2.4 安培环路定理的应用 169

6.3 磁场对运动电荷和电流的作用 171

6.3.1 磁场对运动电荷的作用 磁聚焦 磁约束 171

6.3.2 霍尔效应 173

6.3.3 磁场对电流的作用 安培力公式 174

6.3.4 电流回路在磁场中所受的作用 175

6.4.1 运动点电荷间相互作用与观察者的关系 177

6.4 电场和磁场的相对性 177

6.4.2 运动电荷激发的场 178

6.4.3 运动电荷在场中所受的作用 179

思考题 181

习题 182

阅读材料 地球附近的电磁场 186

第7章 物质与电磁场 189

7.1 导体周围的电场 189

7.1.1 导体的电结构特征 189

7.1.2 导体的静电感应平衡 189

7.1.3 静电平衡导体上的电荷分布 190

7.1.5 导体周围的电场 191

7.1.4 场致发射显微镜 191

7.2 电介质与电场 193

7.2.1 电介质的电结构特征 194

7.2.2 电介质的极化 194

7.2.3 电位移D 电介质中关于D的高斯定理 196

7.2.4 有电介质时的场与力 197

7.3 电容 电容器 198

7.3.1 孤立导体的电容 198

7.3.2 电容器及其电容 198

7.3.4 电容器的并联 串联 200

7.3.3 电介质在电容器中的作用 200

7.3.5 电容式传感器 201

7.4 电场能量 202

7.4.1 电容器储存的静电场能量 202

7.4.2 电场的能量 203

7.5 磁介质与磁场 205

7.5.1 磁介质的顺磁性和抗磁性的来源 206

7.5.2 磁介质的磁化 207

7.5.3 磁场强度H 磁介质中的关于H的安培环路定理 208

7.5.4 原子核的磁性 核磁共振 210

7.6.1 铁磁性的起因 211

7.6 铁磁质 211

7.6.2 磁滞回线(B～H曲线) 212

7.6.3 铁磁质的分类和应用 213

7.6.4 磁记录与磁存储 213

思考题 216

习题 216

阅读材料 222

1.压力、压磁效应 222

2.超导 223

8.1.1 电动势 226

8.1 法拉第电磁感应定律 226

第8章 变化的电磁场 226

8.1.2 电磁感应现象 227

8.1.3 法拉第电磁感应定律 228

8.1.4 磁流体发电 229

8.2 动生电动势 231

8.2.1 动生电动势的非静电力 231

8.2.2 动生电动势的计算 232

8.3 时变磁场 感生电动势 234

8.3.1 时变磁场与感生电场 234

8.3.2 感生电动势 236

8.3.3 涡电流 趋肤效应 237

8.3.4 自感应现象 239

8.3.5 耦合电路的互感应现象 240

8.4 磁场的能量 241

8.4.1 自感磁能和互感磁能 241

8.4.2 磁场的能量 电磁场的能量 242

8.5 麦克斯韦电磁场方程组 243

8.5.1 位移电流 时变电场激发磁场 243

8.5.2 麦克斯韦电磁场方程组 245

8.5.3 偶极子振荡 246

8.5.4 电磁波的性质 248

8.5.5 电磁波谱 249

思考题 253

习题 254

阅读材料 无线电波的传播 259

第9章 振动学基础 261

9.1 简谐振动 261

9.1.1 简谐振动的方程 262

9.1.2 表征简谐振动的特征量 264

9.1.3 旋转矢量——简谐振动的矢量图表示法 267

9.1.4 简谐振动的能量 269

9.2.1 单摆 271

9.2 典型的简谐振动实例 271

9.2.2 复摆 272

9.2.3 扭摆 273

9.3 振动的合成 频谱分析 273

9.3.1 同方向同频率简谐振动的合成 273

9.3.2 同方向不同频率简谐振动的合成拍现象 275

9.3.3 频谱分析 276

9.3.4 相互垂直的简谐振动的合成李萨茹图形 277

9.4 阻尼振动 受迫振动 共振 278

9.4.1 阻尼振动 278

9.4.2 受迫振动 共振 280

思考题 283

习题 283

阅读材料 混沌与物理学 287

第10章 波动 290

10.1 机械波 290

10.1.1 机械波产生的条件 290

10.1.2 波的周期性和波速 291

10.2 平面简谐波的波函数 293

10.2.1 平面简谐波的波函数 293

10.2.2 地震波与地震勘探 296

10.3 波的能量和能流密度 297

10.3.1 波是能量传递的一种形式 297

10.3.2 能流和能流密度 299

10.3.3 波的吸收 300

10.4 多普勒效应 301

10.4.1 声波的多普勒效应 301

10.4.2 电磁波的多普勒效应与红移 302

10.5 波的干涉 302

10.5.1 惠更斯原理 302

10.5.2 波的叠加和波的干涉 303

10.5.3 驻波 305

10.5.4 电磁波谐振腔 307

思考题 309

习题 310

阅读材料 声学的发展及其应用 314

第11章 物理光学 317

11.1 获得相干光的方法 317

11.1.1 光的相干条件 317

11.1.2 光程和光程差 317

11.1.3 热光源发光的特点 319

11.2.1 杨氏双缝干涉实验 320

11.2 杨氏双缝干涉 320

11.2.2 洛埃镜实验 322

11.3 薄膜干涉 323

11.3.1 薄膜干涉 323

11.3.2 增透膜与增反膜 324

11.3.3 劈尖干涉 325

11.3.4 牛顿环 328

11.3.5 迈克尔逊干涉仪 329

11.4 光的衍射 331

11.4.1 惠更斯—菲涅耳原理 331

11.4.2 夫琅和费单缝衍射 332

11.4.3 夫琅和费圆孔衍射 334

11.5 光栅衍射 335

11.5.1 光栅衍射 335

11.5.2 X射线在晶体上的衍射 339

11.5.3 全息照相 339

11.6 光的偏振 340

11.6.1 自然光和偏振光 340

11.6.2 起偏和检偏 341

11.6.3 反射和折射时光的偏振 343

11.6.4 光在晶体中的传播 344

11.6.5 人工双折射 345

11.6.6 旋光现象 347

11.7 光的粒子性 347

11.7.1 光电效应 347

11.7.2 光的波动说的缺陷 349

11.7.3 普朗克的能量子假说 350

11.7.4 爱因斯坦的光子理论 350

11.7.5 康普顿效应 351

11.7.6 光的波粒二象性 353

思考题 356

习题 358

阅读材料 激光 364

第12章 量子物理 369

12.1 实物粒子的波粒二象性 369

12.1.1 德布罗意假设 369

12.1.2 德布罗意假设的实验验证 370

12.1.3 德布罗意假设的意义 372

12.1.4 电子显微镜 373

12.2 不确定关系 374

12.2.1 不确定关系 374

12.2.2 用不确定关系讨论几个具体例子 375

12.3.1 波函数 377

12.3 薛定谔方程 377

12.3.2 薛定谔方程 378

12.4 势阱和势垒中的粒子 379

12.4.1 一维无限深势阱 379

12.4.2 隧道效应 382

12.4.3 扫描隧穿显微镜 382

12.5 氢原子 383

12.5.1 氢原子光谱的实验规律 383

12.5.2 经典理论处理氢原子问题遇到的困难 384

12.5.3 玻尔的氢原子理论 384

12.5.4 氢原子的量子力学处理 387

12.5.5 电子自旋 390

12.6 原子壳层结构 391

思考题 393

习题 394

阅读材料 纳米科技探索 396

第13章 气体动理论及热力学 400

13.1 气体状态方程 400

13.1.1 理想气体状态方程 401

13.1.2 理想气体的压强 403

13.1.3 温度的微观意义 405

13.1.4 范德瓦尔斯方程 406

13.2 麦克斯韦—玻耳兹曼分布定律 408

13.2.1 分布函数和统计平均值 408

13.2.2 麦克斯韦速率分布定律 410

13.2.3 麦克斯韦速率分布律的实验证明 412

13.2.4 玻耳兹曼分布定律 412

13.2.5 激光器工作原理 414

13.2.6 统计规律性和涨落现象 416

13.3.1 自由度 417

13.3.2 能量按自由度均分定理 417

13.3 理想气体的内能 417

13.3.3 理想气体的内能 418

13.4 热力学第一定律 419

13.5 热容量 421

13.5.1 理想气体的定体摩尔热容CV 422

13.5.2 理想气体的定压摩尔热容CP 422

13.5.3 热容量的量子理论 423

13.6 理想气体在各种过程中所做的功 425

13.6.1 等体、等压、等温过程中的功 425

13.6.2 绝热过程中的功 425

13.6.4 理想气体各准静态过程的主要公式 427

13.6.3 多方过程中的功 427

13.7 循环过程 428

13.7.1 循环过程 429

13.7.2 卡诺循环 431

13.7.3 逆循环和致冷机 432

13.8 热力学第二定律 434

13.8.1 热力学第二定律 434

13.8.2 热力学第二定律的统计意义 436

13.8.3 熵的概念 436

13.8.4 自组织现象 439

13.9.1 平均碰撞频率和平均自由程 441

13.9 输运过程 441

13.9.2 内摩擦现象(粘滞现象) 443

13.9.3 热传导现象 444

13.9.4 扩散现象 444

13.9.5 模拟试验与物理相似性原理 445

思考题 448

习题 450

阅读材料 大爆炸宇宙模型 454

部分习题答案 457

参考文献 472

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