本書包括12章，分別講述質(zhì)點(diǎn)力學(xué)，剛體力學(xué)，狹義相對(duì)論，靜電場(chǎng)，靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)，穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)，電磁感應(yīng) 位移電流 電磁波，氣體動(dòng)理論，熱力學(xué)基礎(chǔ)，振動(dòng)和波動(dòng)，波動(dòng)光學(xué)，量子物理基礎(chǔ)等方面的內(nèi)容。
本書的內(nèi)容緊緊圍繞大學(xué)物理課程的基本要求，難度適中，物理概念清晰，論述深入淺出。書中概念的引入明確而完整，并有少量的技術(shù)應(yīng)用和理論擴(kuò)展，力求簡(jiǎn)明而不簡(jiǎn)單，深入而不深?yuàn)W。本書可作為一般工程技術(shù)類專業(yè)和經(jīng)濟(jì)管理類專業(yè)的大學(xué)物理教材。
本套教程自出版以來，被許多院校選為大學(xué)物理課程的教材，基本體現(xiàn)了編者的初衷： 難度合適、深入淺出、篇幅不大、易教易學(xué)。根據(jù)廣大教師和讀者反映的情況和提出的建議，以及編者使用本書在清華大學(xué)授課的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)原書的部分內(nèi)容做了修訂。
這次修訂改變了氣體動(dòng)理論中統(tǒng)計(jì)分布律的講法，強(qiáng)調(diào)了玻耳茲曼分布律的應(yīng)用，增加了計(jì)算熵的例題，補(bǔ)充了剛體的平面平行運(yùn)動(dòng)和電子的自旋等內(nèi)容。為了不增加篇幅和學(xué)時(shí)，刪減了原書中一些不是很基礎(chǔ)的內(nèi)容和習(xí)題，去掉了每章后面的思考題，擴(kuò)大了帶“*”的選學(xué)部分，并由原來的上、下兩冊(cè)合并成一冊(cè)出版。雖然有些章節(jié)的改動(dòng)較大，但仍保留原書的結(jié)構(gòu)和風(fēng)格。整個(gè)修訂工作由陳信義完成。
清華大學(xué)李復(fù)教授認(rèn)真審閱了修訂后的書稿，提出了許多中肯的修改建議。書稿曾作為校內(nèi)講義在清華大學(xué)試用，環(huán)境科學(xué)與工程系的同學(xué)們以學(xué)生的角度反映了許多寶貴的意見。編者對(duì)此表示誠摯的謝意。還要衷心感謝廣大教師和讀者指出本書第1版中出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤。由于編者水平所限，修訂后仍不免有錯(cuò)誤和疏漏，懇請(qǐng)批評(píng)指正。
編 者
2008年5月
第1章 質(zhì)點(diǎn)力學(xué)1
1.1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述1
1.1.1 位矢和位移1
1.1.2 速度2
1.1.3 加速度3
1.1.4 運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性5
1.1.5 幾種基本運(yùn)動(dòng)6
1.2 牛頓力學(xué)的基本定律10
1.2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律10
1.2.2 慣性參考系和伽利略相對(duì)性原理11
1.2.3 用牛頓定律解題12
1.2.4 萬有引力定律 慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量14
*1.2.5 非慣性參考系和慣性力15
1.3 動(dòng)量變化定理和動(dòng)量守恒17
1.3.1 沖量和質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量變化定理17
1.3.2 質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量變化定理18
1.3.3 動(dòng)量守恒定律19
*1.3.4 火箭水平推進(jìn)速度20
1.3.5 質(zhì)心和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理21
1.4 功和能量22
1.4.1 功和質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能變化定理22
1.4.2 質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能變化定理23
1.4.3 保守力和勢(shì)能24
1.4.4 機(jī)械能變化定理26
*1.4.5 理想流體和伯努利方程26
1.4.6 機(jī)械能守恒定律28
1.5 角動(dòng)量變化定理和角動(dòng)量守恒30
1.5.1 質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量30
1.5.2 質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量變化定理30
1.5.3 質(zhì)點(diǎn)系角動(dòng)量變化定理和角動(dòng)量守恒定律32
本章提要33
習(xí)題34
第2章 剛體力學(xué)38
2.1 剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和平面平行運(yùn)動(dòng)38
2.1.1 剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)38
2.1.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定理 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 力矩39
2.1.3 剛體的平面平行運(yùn)動(dòng)40
2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 平行軸定理41
2.3 用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定理解題43
2.4 剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的功和能46
2.4.1 轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能46
2.4.2 剛體的重力勢(shì)能46
2.4.3 力矩做功46
2.4.4 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能變化定理47
2.4.5 運(yùn)動(dòng)剛體的機(jī)械能守恒47
2.5 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角動(dòng)量守恒 48
*2.6 進(jìn)動(dòng)和陀螺儀50
本章提要50
習(xí)題51
第3章 狹義相對(duì)論55
3.1 狹義相對(duì)論的建立55
3.1.1 時(shí)空變換55
3.1.2 絕對(duì)時(shí)空觀和伽利略變換56
3.1.3 狹義相對(duì)論的基本假設(shè)56
3.2 洛倫茲變換58
3.3 時(shí)間延緩和長(zhǎng)度收縮61
3.3.1 同時(shí)性的相對(duì)性61
3.3.2 時(shí)間延緩62
3.3.3 長(zhǎng)度收縮64
3.4 相對(duì)論速度變換66
3.5 相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)67
3.5.1 動(dòng)量和質(zhì)量68
3.5.2 質(zhì)能關(guān)系69
*3.5.3 能量和動(dòng)量關(guān)系71
*3.5.4 能量和動(dòng)量守恒72
*3.6 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介73
本章提要74
習(xí)題75
第4章 靜電場(chǎng)77
4.1 電荷和庫侖定律77
4.1.1 電荷77
4.1.2 庫侖定律78
4.2 電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度79
4.2.1 電場(chǎng)79
4.2.2 電場(chǎng)強(qiáng)度79
4.2.3 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算80
4.3 電通量和高斯定理84
4.3.1 電場(chǎng)線和電通量84
4.3.2 高斯定理86
4.3.3 用高斯定理求電場(chǎng)87
4.4 靜電場(chǎng)的環(huán)路定理和電勢(shì)89
4.4.1 靜電場(chǎng)的保守性89
4.4.2 靜電場(chǎng)的環(huán)路定理90
4.4.3 電勢(shì)90
4.4.4 由電勢(shì)求電場(chǎng)強(qiáng)度93
本章提要94
習(xí)題95
第5章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)99
5.1 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體99
5.1.1 導(dǎo)體的靜電平衡99
5.1.2 靜電平衡導(dǎo)體上的電荷分布99
5.1.3 靜電平衡導(dǎo)體表面附近的電場(chǎng)100
5.1.4 靜電屏蔽102
5.2 電容和電容器103
5.2.1 孤立導(dǎo)體的電容103
5.2.2 電容器的電容103
5.2.3 電容器的串并聯(lián)104
5.3 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)105
5.3.1 電介質(zhì)的極化105
5.3.2 極化強(qiáng)度和極化電荷106
5.3.3 電介質(zhì)的極化規(guī)律107
5.3.4 有介質(zhì)時(shí)的高斯定理107
5.3.5 用有介質(zhì)時(shí)的高斯定理求電場(chǎng)108
5.4 靜電場(chǎng)的能量109
*5.5 幾種各向異性電介質(zhì)介紹111
本章提要112
習(xí)題112
第6章 穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)116
6.1 電流密度和穩(wěn)恒電流116
6.1.1 電流密度矢量116
6.1.2 穩(wěn)恒電流117
6.1.3 歐姆定律的微分形式118
6.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度和畢奧-薩伐爾定律119
6.2.1 基本磁現(xiàn)象119
6.2.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度120
6.2.3 畢奧-薩伐爾定律121
6.2.4 用畢奧-薩伐爾定律求磁場(chǎng)122
6.3 安培環(huán)路定理124
6.3.1 安培環(huán)路定理的表述124
6.3.2 用安培環(huán)路定理求磁場(chǎng)125
6.4 安培力 磁矩 洛倫茲力 128
6.4.1 安培力128
6.4.2 磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的力矩 磁矩129
6.4.3 洛倫茲力131
6.4.4 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)131
6.4.5 霍爾效應(yīng)132
6.5 磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)133
6.5.1 磁介質(zhì)的磁化133
6.5.2 磁化強(qiáng)度和磁化電流134
6.5.3 有介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理134
6.5.4 磁介質(zhì)的磁化規(guī)律135
6.5.5 用有介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理求磁場(chǎng)135
*6.6 鐵磁質(zhì)136
本章提要138
習(xí)題138
第7章 電磁感應(yīng) 位移電流 電磁波143
7.1 電磁感應(yīng)143
7.1.1 電動(dòng)勢(shì)143
7.1.2 電磁感應(yīng)現(xiàn)象144
7.1.3 法拉第電磁感應(yīng)定律144
*7.1.4 電磁感應(yīng)定律和磁通連續(xù)定理146
7.2 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 感生電動(dòng)勢(shì) 感生電場(chǎng)146
7.2.1 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)147
7.2.2 感生電動(dòng)勢(shì)和感生電場(chǎng)148
7.3 互感和自感150
7.3.1 互感150
7.3.2 自感151
7.3.3 磁場(chǎng)的能量151
7.4 麥克斯韋方程組和電磁波152
7.4.1 位移電流和普遍情況下的安培環(huán)路定理152
7.4.2 麥克斯韋方程組154
7.4.3 電磁波155
本章提要156
習(xí)題157
第8章 氣體動(dòng)理論160
8.1 理想氣體和平衡態(tài)160
8.1.1 理想氣體160
8.1.2 平衡態(tài)160
8.1.3 理想氣體的狀態(tài)方程161
8.2 理想氣體的壓強(qiáng)和溫度162
8.2.1 理想氣體的微觀假設(shè)162
8.2.2 統(tǒng)計(jì)平均值162
8.2.3 理想氣體的壓強(qiáng)163
8.2.4 理想氣體的溫度164
8.2.5 光子氣體的壓強(qiáng)165
8.3 能量均分定理 理想氣體的內(nèi)能166
8.3.1 自由度166
8.3.2 能量均分定理166
8.3.3 理想氣體的內(nèi)能167
8.4 分子按空間位置的分布168
8.4.1 大氣壓隨高度的變化168
8.4.2 大氣密度隨高度的變化169
8.4.3 分子按空間位置的分布規(guī)律169
8.5 麥克斯韋分布律170
8.5.1 麥克斯韋速度分布律170
8.5.2 麥克斯韋速率分布律171
8.5.3 平均速率 方均根速率172
8.6 相空間和玻耳茲曼分布律173
8.6.1 相空間和分布函數(shù)173
8.6.2 玻耳茲曼分布律174
8.6.3 能量均分定理的證明175
8.6.4 簡(jiǎn)諧振子的平均能量176
8.7 實(shí)際氣體和范德瓦耳斯方程177
8.7.1 實(shí)際氣體等溫線177
8.7.2 分子力178
8.7.3 范德瓦耳斯方程178
8.8 平均自由程和輸運(yùn)過程180
8.8.1 平均自由程180
8.8.2 輸運(yùn)過程181
本章附錄183
本章提要184
習(xí)題185
第9章 熱力學(xué)基礎(chǔ)187
9.1 熱力學(xué)第一定律187
9.1.1 熱力學(xué)第一定律的表述187
9.1.2 準(zhǔn)靜態(tài)過程187
9.1.3 ΔE、A和Q的計(jì)算188
9.2 理想氣體的典型過程和熱容189
9.2.1 等體過程和摩爾定體熱容189
9.2.2 等壓過程和摩爾定壓熱容189
9.2.3 等溫過程190
9.2.4 絕熱過程191
9.3 循環(huán)過程和卡諾循環(huán)193
9.3.1 循環(huán)過程和熱機(jī)效率193
9.3.2 可逆過程和不可逆過程194
9.3.3 卡諾循環(huán)和卡諾定理195
9.4 熱力學(xué)第二定律198
9.4.1 熱力學(xué)第二定律的宏觀表述198
9.4.2 微觀態(tài)和等概率假設(shè)199
9.4.3 熱力學(xué)第二定律的微觀意義200
9.5 熵和熵增加原理201
9.5.1 玻耳茲曼熵201
9.5.2 熵增加原理202
9.5.3 克勞修斯熵202
9.5.4 理想氣體的熵204
本章提要207
習(xí)題208
第10章 振動(dòng)和波動(dòng)211
10.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)211
10.1.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的描述211
10.1.2 旋轉(zhuǎn)矢量圖和復(fù)數(shù)表示214
10.1.3 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量215
10.2 兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成217
10.2.1 同方向、同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成217
10.2.2 同方向、不同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成218
10.2.3 互相垂直的同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成219
10.2.4 互相垂直的不同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成220
10.3 阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng) 共振220
10.3.1 阻尼振動(dòng)220
10.3.2 受迫振動(dòng)221
10.3.3 共振222
10.3.4 品質(zhì)因數(shù)223
10.4 簡(jiǎn)諧波223
10.4.1 簡(jiǎn)諧波的產(chǎn)生224
10.4.2 簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)224
10.4.3 簡(jiǎn)諧波的能量226
10.5 惠更斯原理和波的傳播方向228
10.5.1 惠更斯原理228
10.5.2 波的衍射228
10.5.3 波的反射和折射229
10.6 波的疊加 干涉 駐波230
10.6.1 波的疊加原理230
10.6.2 波的干涉230
10.6.3 駐波230
10.6.4 半波損失232
10.6.5 簡(jiǎn)正模式232
10.7 多普勒效應(yīng)233
10.7.1 機(jī)械波的多普勒效應(yīng)233
10.7.2 電磁波的多普勒效應(yīng)235
10.7.3 沖擊波236
10.8 波動(dòng)方程和波速237
10.8.1 波動(dòng)方程237
10.8.2 波速237
本章提要238
習(xí)題240
第11章 波動(dòng)光學(xué)243
11.1 光源發(fā)光機(jī)理 楊氏雙縫干涉243
11.1.1 光源發(fā)光機(jī)理243
11.1.2 楊氏雙縫干涉244
11.1.3 半波損失的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證246
11.2 相位差和光程247
11.2.1 兩束光在相遇點(diǎn)的相位差247
11.2.2 光程和費(fèi)馬原理247
11.2.3 透鏡物像之間的等光程性247
11.3 厚度均勻薄膜干涉--等傾干涉249
11.3.1 等傾干涉條紋249
11.3.2 增透膜和增反膜251
11.4 厚度不均勻薄膜干涉--等厚干涉252
11.4.1 劈尖薄膜干涉252
11.4.2 牛頓環(huán)254
11.4.3 邁克耳孫干涉儀255
11.5 單縫衍射和半波帶法256
11.5.1 惠更斯-菲涅耳原理256
11.5.2 夫瑯禾費(fèi)單縫衍射257
11.5.3 菲涅耳半波帶法257
11.6 圓孔衍射和光學(xué)儀器的分辨率 259
11.6.1 夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射259
11.6.2 光學(xué)儀器的分辨率260
11.7 光柵和光柵衍射261
11.7.1 光柵262
11.7.2 光柵衍射262
11.7.3 缺級(jí)現(xiàn)象263
11.7.4 晶體對(duì)X射線的衍射265
11.8 光的偏振266
11.8.1 光的偏振狀態(tài)267
11.8.2 偏振片268
11.8.3 反射光和折射光的偏振269
*11.9 雙折射269
11.9.1 雙折射現(xiàn)象269
11.9.2 波片271
11.9.3 起偏棱鏡273
11.9.4 偏振光的干涉273
本章提要274
習(xí)題275
第12章 量子物理基礎(chǔ)277
12.1 黑體輻射和能量子假設(shè)277
12.1.1 熱輻射277
12.1.2 黑體和黑體輻射278
12.1.3 普朗克黑體輻射公式和能量子假設(shè)280
12.2 光的粒子性281
12.2.1 光電效應(yīng)和愛因斯坦光量子理論281
12.2.2 康普頓效應(yīng)284
12.2.3 光的波粒二象性286
12.3 粒子的波動(dòng)性 概率波 波函數(shù)286
12.3.1 粒子的波動(dòng)性286
12.3.2 概率波287
12.3.3 波函數(shù)289
12.3.4 自由粒子波函數(shù)290
12.4 不確定度關(guān)系291
12.5 薛定諤方程和能量本征方程294
12.5.1 自由粒子薛定諤方程294
12.5.2 薛定諤方程和哈密頓量294
12.5.3 能量本征方程和定態(tài)295
12.6 一維勢(shì)場(chǎng)中的粒子297
12.6.1 無限深方勢(shì)阱中的粒子297
12.6.2 簡(jiǎn)諧振子299
12.6.3 隧道效應(yīng)301
12.7 動(dòng)量和軌道角動(dòng)量303
12.7.1 動(dòng)量303
12.7.2 軌道角動(dòng)量303
12.7.3 分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)306
12.8 電子的自旋306
12.8.1 磁矩與角動(dòng)量的關(guān)系307
12.8.2 施特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)307
12.8.3 電子自旋的表達(dá)308
12.9 氫原子309
12.9.1 徑向方程309
12.9.2 能級(jí)和本征波函數(shù)309
12.9.3 電子的概率分布311
12.9.4 原子的電子殼層結(jié)構(gòu)312
本章提要316
習(xí)題317
數(shù)值表320
習(xí)題答案322
索引334
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