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第一篇 力学 1

第1章 质点运动学 2

引言 2

1.1质点 参考系 坐标系 3

1.1.1质点 3

1.1.2参考系和坐标系 3

1.2描述质点运动的物理量 4

1.2.1位置矢量和运动方程 4

1.2.2位移与路程 5

1.2.3速度 6

1.2.4加速度 7

1.3曲线运动 12

1.3.1抛体运动 12

1.3.2圆周运动 14

1.3.3一般平面曲线运动 18

1.4相对运动 18

本章提要 21

思考题1 21

基础训练习题1 22

综合能力和知识拓展与应用训练题 25

阅读材料——北斗卫星导航系统和质点运动学 26

第2章 牛顿运动定律 28

引言 28

2.1牛顿运动定律 29

2.1.1牛顿第一定律 29

2.1.2牛顿第二定律 30

2.1.3牛顿第三定律 31

2.1.4牛顿运动定律的适用范围 31

2.2相互作用力 31

2.2.1基本的自然力 31

2.2.2力学中常见的几种力 33

2.3牛顿运动定律的应用 35

2.4惯性系和非惯性系 39

2.4.1惯性系与非惯性系 39

2.4.2非惯性系中的力学规律 40

2.5伽利略变换 力学的相对性原理 43

2.5.1伽利略变换 43

2.5.2力学的相对性原理 44

2.5.3经典力学的时空观 45

本章提要 46

思考题2 46

基础训练习题2 47

综合能力和知识拓展与应用训练题 48

阅读材料——傅科摆 51

第3章 功和能 53

引言 53

3.1功和功率 54

3.1.1功 54

3.1.2功率 57

3.2动能 动能定理 57

3.2.1动能 57

3.2.2质点的动能定理 57

3.2.3质点系的动能定理 58

3.3保守力与非保守力 势能 60

3.3.1保守力与非保守力 60

3.3.2势能 61

3.3.3保守力和势能梯度 63

3.3.4势能曲线 64

3.4功能原理 机械能守恒定律 64

3.4.1功能原理 64

3.4.2机械能守恒定律 65

3.4.3能量守恒定律 65

本章提要 68

思考题3 68

基础训练习题3 69

综合能力和知识拓展与应用训练题 71

阅读材料 72

第4章 动量和角动量 74

引言 74

4.1动量 动量定理 75

4.1.1动量 75

4.1.2质点的动量定理 75

4.1.3质点系的动量定理 76

4.2动量守恒定律 78

4.3质心 质心运动定理 82

4.3.1质心 82

4.3.2质心运动定理 83

4.4火箭飞行原理 84

4.5角动量 角动量定理 86

4.5.1角动量 86

4.5.2力矩 87

4.5.3质点的角动量定理 88

4.5.4质点系的角动量定理 89

4.6角动量守恒定律 90

4.6.1质点的角动量守恒定律 90

4.6.2质点系的角动量守恒定律 92

4.7碰撞 94

4.7.1正碰 95

4.7.2斜碰 97

4.8对称性原理与守恒定律 99

4.8.1对称性与守恒定律 99

4.8.2时空对称性与三大守恒定律 101

本章提要 103

思考题4 103

基础训练习题4 104

综合能力和知识拓展与应用训练题 108

阅读材料——动量传递概述 109

第5章刚体力学基础 110

引言 110

5.1刚体运动学 111

5.1.1刚体的平动和转动 111

5.1.2刚体定轴转动的角量描述 112

5.2刚体定轴转动定律 114

5.2.1力矩 114

5.2.2刚体定轴转动定律 116

5.2.3转动惯量 119

5.3刚体定轴转动中的功和能 123

5.3.1力矩的功 123

5.3.2刚体定轴转动的动能及动能定理 124

5.3.3刚体的重力势能 125

5.4刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律 127

5.4.1刚体定轴转动的角动量 127

5.4.2刚体定轴转动的角动量定理 128

5.4.3刚体定轴转动的角动量守恒定律 128

5.5进动 131

本章提要 133

思考题5 133

基础训练习题5 134

综合能力和知识拓展与应用训练题 138

阅读材料——岁差和章动 139

第二篇 电磁学 141

第6章 静电场 142

引言 142

6.1库仑定律 143

6.1.1电荷 143

6.1.2库仑定律 145

6.1.3静电力的叠加原理 146

6.2电场 电场强度 148

6.2.1电场 148

6.2.2电场强度 电场强度的叠加原理 149

6.2.3电场强度的计算 151

6.2.4电荷在电场中所受的力 155

6.3高斯定理 156

6.3.1电场线 156

6.3.2电通量 157

6.3.3高斯定理 158

6.3.4高斯定理的应用 161

6.4静电场的环路定理 电势 165

6.4.1静电场的环路定理 165

6.4.2电势能 167

6.4.3电势 电势差 167

6.4.4电势的计算 169

6.5等势面 电场强度与电势的微分关系 173

6.5.1等势面 173

6.5.2电场强度与电势的微分关系 174

6.6静电场中的导体 177

6.6.1导体的静电平衡条件 177

6.6.2静电平衡时导体上的电荷分布 179

6.6.3静电屏蔽 183

6.7静电场中的电介质 185

6.7.1电介质的极化 185

6.7.2有介质时的高斯定理 188

6.8电容和电容器 192

6.8.1孤立导体的电容 192

6.8.2电容器的电容 193

6.8.3电容器电容的计算 195

6.8.4电容器的串联和并联 199

6.9静电场的能量 200

本章提要 203

思考题6 204

基础训练习题6 206

综合能力和知识拓展与应用训练题 211

阅读材料——石油行业防静电措施 213

第7章 稳恒磁场 215

引言 215

7.1稳恒电流 电流密度 216

7.1.1 稳恒电流 216

7.1.2电流密度 216

7.2磁场 磁感应强度 217

7.2.1磁的基本现象 217

7.2.2磁场和磁感应强度 218

7.3毕奥-萨伐尔定律 219

7.3.1毕奥-萨伐尔定律 219

7.3.2毕奥-萨伐尔定律的应用 220

7.3.3运动电荷的磁场 223

7.4磁感应线 磁通量 磁场的高斯定理 224

7.4.1磁感应线 磁通量 224

7.4.2磁场的高斯定理 225

7.5安培环路定理 226

7.5.1安培环路定理 226

7.5.2安培环路定理的应用 227

7.6洛伦兹力 230

7.6.1洛伦兹力 230

7.6.2带电粒子在磁场中的运动 230

7.6.3霍尔效应 232

7.7安培力 234

7.7.1安培力 234

7.7.2载流线圈在磁场中所受的磁力矩 236

7.8磁场中的磁介质 237

7.8.1磁介质 237

7.8.2磁介质的磁化 238

7.8.3磁介质中的安培环路定理 241

7.8.4铁磁质 242

本章提要 244

思考题7 245

基础训练习题7 246

综合能力和知识拓展与应用训练题 248

阅读材料——核磁共振成像 249

第8章 变化的电磁场 251

引言 251

8.1电磁感应的基本规律 253

8.1.1电磁感应现象 253

8.1.2电动势 255

8.1.3法拉第电磁感应定律 256

8.1.4楞次定律 261

8.2动生电动势 262

8.2.1动生电动势的产生 262

8.2.2洛伦兹力的做功 263

8.2.3动生电动势的计算 264

8.3感生电动势 266

8.3.1感生电动势的产生 266

8.3.2感生电场与静电场 267

8.3.3感生电动势的计算 268

8.3.4电子感应加速器 270

8.3.5涡电流 271

8.4自感和互感 272

8.4.1自感 272

8.4.2互感 275

8.5磁场的能量 277

8.6位移电流 280

8.7麦克斯韦方程组 283

8.8电磁场的能量 285

本章提要 286

思考题8 287

基础训练习题8 288

综合能力和知识拓展与应用训练题 293

阅读材料——电磁感应法勘探 295

专题选讲：流体力学 297

附录 301

附录A常用基本物理量 301

附录B国际单位制 301

附录C希腊字母 303

附录D物理量及其单位的名称和符号 303

参考文献 307

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