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绪论1

0.1 什么是物理学1

0.1.1 物理学以前称为自然哲学1

0.1.2 物理学是研究物质的基本结构、运动的基本规律的科学2

0.1.3 物质的存在形式和基本相互作用3

0.1.4 物理学理论的发展6

0.1.5 物理学与工程技术7

0.2 怎么样学习物理学8

实物14

第一章 运动的描述14

1.1 描述运动的基本概念14

1.1.1 质点和刚体14

1.1.2 参考系和坐标系15

1.1.3 机械运动的基本形式17

1.2 描述运动的基本物理量17

1.2.1 位置矢量和位移17

1.2.2 速度18

1.2.3 加速度19

1.3 运动的坐标系描述21

1.3.1 在直角坐标系中描述运动运动学的两类问题21

1.3.2 在自然坐标系中描述运动圆周运动与刚体运动问题28

1.4 相对运动35

本章提要38

习题40

第二章 对称性与守恒定律43

2.1 运动定律43

2.1.1 力学中常见的力43

2.1.2 惯性系中的牛顿运动定律动力学的两类基本问题46

2.1.3 非惯性系中的运动定律惯性力52

2.2 动量守恒定律59

2.2.1 质点的动量定理59

2.2.2 质点系的动量定理和质心运动定理62

2.2.3 动量守恒定律67

2.3 能量守恒定律71

2.3.1 功动能定理72

2.3.2 保守力势能79

2.3.3 功能原理能量守恒定律85

2.3.4 碰撞90

2.4 角动量守恒定律94

2.4.1 角动量94

2.4.2 刚体的定轴转动98

2.4.3 角动量定理107

2.4.4 角动量守恒定律110

2.5 对称性与守恒定律115

2.5.1 什么是对称性115

2.5.2 对称性与守恒定律119

本章提要121

习题124

第三章 狭义相对论133

3.1 狭义相对论的基本原理和洛伦兹变换133

3.1.1 伽利略变换与伽利略相对性原理134

3.1.2 经典力学的困难137

3.1.3 狭义相对论的基本假设138

3.1.4 洛伦兹变换139

3.2 狭义相对论时空观146

3.2.1 同时性的相对性146

3.2.2 时间延缓效应148

3.2.3 长度收缩效应150

3.3 狭义相对论动力学基础152

3.3.1 质速关系153

3.3.2 质能关系154

3.3.3 能量和动量关系158

本章提要159

习题160

第四章 统计物理学基础163

4.1 气体状态参量平衡态163

4.1.1 气体状态参量163

4.1.2 平衡态164

4.2 理想气体165

4.2.1 理想气体物态方程165

4.2.2 理想气体分子模型和统计假设166

4.2.3 理想气体的压强及温度公式169

4.3 能均分定理理想气体的内能173

4.3.1 能均分定理173

4.3.2 理想气体的内能175

4.4 统计分布176

4.4.1 统计规律与分布函数的概念176

4.4.2 麦克斯韦速率分布定律178

4.4.3 玻耳兹曼分布定律186

4.5 气体分子的平均自由程189

4.6 实际气体与范德瓦耳斯方程192

本章提要194

习题195

第五章 热力学基础198

5.1 热力学第零定律198

5.1.1 热接触与热平衡198

5.1.2 热力学第零定律198

5.1.3 温度计和温标199

5.2 热力学第一定律201

5.2.1 热力学系统与热力学过程201

5.2.2 热力学第一定律203

5.2.3 摩尔热容207

5.2.4 热力学第一定律对理想气体的应用207

5.3 热力学第二定律224

5.3.1 热力学第二定律的两种表述225

5.3.2 可逆过程和不可逆过程227

5.3.3 卡诺定理228

5.3.4 熵228

5.4 热力学第三定律236

本章提要238

习题239

场247

第六章 静电场247

6.1 静电场的概念247

6.1.1 电荷与电荷守恒定律247

6.1.2 库仑定律248

6.1.3 电场与电场强度250

6.1.4 电场强度的计算251

6.2 静电场的性质259

6.2.1 电场强度通量与静电场的高斯定理259

6.2.2 静电场的环路定理266

6.3 静电场中的导体274

6.3.1 导体的静电平衡274

6.3.2 静电屏蔽277

6.3.3 静电的应用280

6.4 静电场中的电介质282

6.4.1 电介质的极化282

6.4.2 电极化强度284

6.4.3 电位移矢量和介质中的高斯定理285

6.4.4 电容和电容器287

6.5 静电场的能量291

6.5.1 电容器储存的静电能291

6.5.2 静电场的能量292

本章提要295

习题296

附录305

附录A 物理学的主要特点、思想和研究方法305

附录B 物理量、单位制和量纲315

附录C 国际单位制321

附录D 物理常量表325

附录E 历年诺贝尔物理学奖328

习题参考答案337