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第1章 质点运动学1

引子：说说故事“刻舟求剑”1

1-1 运动的种类2

1-2 质点运动的描述2

1-2-1 参照物和坐标系2

1-2-2 运动的描述3

1-3 相对运动11

1-3-1 伽利略坐标变换11

1-3-2 相对运动12

习题13

第2章 质点（系）动力学16

引子：力的漫长统一之路16

2-1 牛顿运动定律17

2-1-1 牛顿运动定律18

2-1-2 牛顿运动定律的应用21

2-2 力对时间的累积效应（动量定理）23

2-2-1 质点的动量定理23

2-2-2 质点系的动量定理24

2-2-3 动量守恒定律25

2-3 力对空间的累积效应（功和能）26

2-3-1 功27

2-3-2 动能定理27

2-3-3 机械能守恒定律29

2-4 质点的角动量34

2-4-1 力矩、质点的角动量34

2-4-2 质点系角动量定理、角动量守恒定律36

2-5 质心运动定理37

2-5-1 质心、质心运动定理37

2-5-2 两体相互作用的讨论39

2-6 非惯性系中的动力学方程41

2-6-1 非惯性系41

2-6-2 非惯性系中的牛顿第二运动定律方程41

2-6-3 其他动力学方程42

习题43

第3章 连续体力学47

引子：从被中香炉到陀螺仪的发展47

3-1 刚体力学48

3-1-1 刚体的运动48

3-1-2 刚体定轴转动的力矩、角动量、转动惯量49

3-1-3 刚体定轴转动定律、对定轴的角动量守恒定律、动能定理53

3-1-4 刚体平面平行运动57

3-1-5 刚体的进动59

3-2 固体的弹性61

3-2-1 应力和应变62

3-2-2 描写弹性体性质的物理量63

3-3 流体力学简介65

3-3-1 理想流体的流动65

3-3-2 黏滞流体的运动67

习题68

第4章 相对论72

引子：当物体运动接近光速时72

4-1 狭义相对论理论基础73

4-1-1 狭义相对论基本假设73

4-1-2 狭义相对论实验基础（光速不变原理）75

4-1-3 洛仑兹变换78

4-2 狭义相对论运动学81

4-2-1 狭义相对论时空性质81

4-2-2 相对论速度合成公式86

4-2-3 运动物体的视觉形象88

4-3 狭义相对论动力学89

4-3-1 相对论性动量 动力学方程89

4-3-2 相对论性能量 质能关系91

4-3-3 四维动量-能量 四维力94

4-4 广义相对论简介98

4-4-1 广义相对论的基本原理98

4-4-2 广义相对论的实验检验100

习题102

第5章 振动和波105

引子：从Tocama大桥的坍塌看防震减震技术105

5-1 简谐振动107

5-1-1 谐振振动 旋转矢量法107

5-1-2 简谐振动的合成112

5-1-3 复杂振动的处理理论——傅里叶变换116

5-2 阻尼、受迫振动117

5-2-1 阻尼振动117

5-2-2 受迫振动和共振119

5-3 耦合振子121

5-4 机械波124

5-4-1 波动的产生与传播124

5-4-2 波动方程和能量传播126

5-4-3 波的反射与相位跃变128

5-5 波的叠加129

5-5-1 波的叠加原理129

5-5-2 波的干涉129

5-5-3 驻波132

5-6 多普勒效应136

5-6-1 机械波的多普勒效应136

5-6-2 电磁波（光波）的多普勒效应138

5-6-3 冲击波（激震波）138

5-7 非线性波简介139

5-7-1 简谐波的相速和波包的群速（色散效应）139

5-7-2 介质的非线性化对波的影响140

5-7-3 孤波141

习题142

第6章 静电场146

引子：从700个修道士的震颤看静电的威力和作用146

6-1 库仑定律 场146

6-1-1 电荷 库仑定律146

6-1-2 电场强度147

6-1-3 场的叠加原理148

6-2 电场通量 高斯定理152

6-2-1 法拉第电场线 电通量152

6-2-2 静电场中的高斯定理153

6-2-3 高斯定理的应用155

6-3 环路定理 电势157

6-3-1 环路定理157

6-3-2 电势差 电势158

6-3-3 电势的叠加原理159

6-3-4 电势与电场强度的关系162

习题165

第7章 导体和电介质168

引子：你知道人脑的记忆，但你听说过电、磁的记忆吗168

7-1 静电场中的导体169

7-1-1 导体的静电平衡条件169

7-1-2 带电导体的电荷分布169

7-1-3 电容、电容器174

7-2 静电场中的电介质178

7-2-1 电介质的种类和电介质的极化178

7-2-2 电极化强度矢量P180

7-2-3 有电介质时的高斯定理、电位移矢量182

7-2-4 铁电体、驻极体和压电体186

7-3 静电场的能量188

7-3-1 点电荷系的能量188

7-3-2 带电体的能量190

7-3-3 电容器储存的能量190

7-3-4 静电场的能量和能量密度190

习题193

第8章 稳恒电流197

引子：从伏打电堆的发明到电流的三种效应197

8-1 电流 电流密度197

8-1-1 电流 电流密度197

8-1-2 电流的连续性方程199

8-2 电阻率 欧姆定律的微分形式199

8-2-1 电阻率199

8-2-2 欧姆定律的微分形式200

8-2-3 四类电介体（绝缘体、半导体、导体、超导体）202

8-3 电源 电动势205

8-3-1 电源 电动势205

8-3-2 稳恒电场206

8-3-3 含电源电路的欧姆定律206

8-4 电容器的充放电208

习题209

参考文献212