前言
力学
第1章质点的运动2
1.1质点参考系坐标系2
1.1.1质点2
1.1.2参考系3
1.1.3坐标系4
1.2描述质点运动的物理量5
1.2.1时间与时刻5
1.2.2位置矢量5
1.2.3位移和路程6
1.2.4速度和速率7
1.2.5加速度8
1.3直线运动11
1.3.1匀速直线运动11
1.3.2匀变速直线运动11
1.4斜抛运动12
1.4.1运动的叠加性12
1.4.2斜抛运动的定义13
1.5圆周运动15
1.5.1圆周运动的角速度和角加速度15
1.5.2圆周运动的速度15
1.5.3匀速圆周运动15
1.5.4变速圆周运动16
本章小结17
习题18
习题参考答案21
第2章牛顿运动定律23
2.1牛顿三大运动定律24
2.1.1牛顿第一定律（惯性定律）24
2.1.2牛顿第二定律25
2.1.3牛顿第三定律26
2.2力学中常见的几种力27
2.2.1万有引力27
2.2.2弹力28
2.2.3摩擦力28
2.3牛顿定律的应用30
2.4*力学相对性原理非惯性系和
惯性力32
2.4.1惯性参考系32
2.4.2力学相对性原理32
2.4.3伽利略变换32
2.4.4非惯性系和惯性力33
本章小结35
习题36
习题参考答案39
第3章功和能41
3.1功和功率41
3.1.1功41
3.1.2功率42
3.2动能和动能定理44
3.2.1动能44
3.2.2动能定理44
3.3势能46
3.3.1引力势能46
3.3.2重力势能47
3.3.3弹性势能47
3.3.4保守力48
3.4机械能守恒定律能量守恒定律49
3.4.1质点系的功能原理49
3.4.2机械能守恒定律50
3.4.3能量守恒定律51
本章小结53
习题54
习题参考答案58
第4章动量动量定理60
4.1冲量动量和动量定理60
4.1.1冲量60
4.1.2动量和动量定理60
4.2质点系的动量定理和动量守恒定律63
4.2.1质点系的动量定理63
4.2.2动量守恒定律64
4.3碰撞66
4.3.1碰撞现象66
4.3.2对心碰撞67
4.3.3完全弹性碰撞67
4.3.4完全非弹性碰撞68
4.3.5非弹性碰撞68
本章小结70
习题71
习题参考答案74
第5章刚体的定轴转动75
5.1刚体运动的描述75
5.1.1刚体的平动76
5.1.2刚体的定轴转动及其特征量76
5.2力矩79
5.2.1力矩的概念79
5.2.2力矩做的功80
5.3刚体定轴转动的动能、转动惯量和
动能定理81
5.3.1刚体的转动动能81
5.3.2刚体的转动惯量81
5.3.3刚体转动的动能定理84
5.3.4转动定律85
5.4定轴转动刚体的角动量守恒定律86
5.4.1角动量L86
5.4.2刚体对转轴的角动量86
5.4.3刚体对转轴的角动量定理87
5.4.4刚体对转轴的角动量守恒定律87
本章小结89
习题90
习题参考答案92热学
第6章热学的几个基本概念94
6.1宏观描述方法与微观描述方法94
6.1.1热学的研究对象及其特点94
6.1.2宏观描述方法与微观描述方法的
概念94
6.2热力学系统的平衡态95
6.2.1热力学系统95
6.2.2热力学平衡96
6.3状态参量与物态方程96
6.3.1热力学系统状态参量96
6.3.2物态方程96
本章小结97
第7章气体分子动理论98
7.1概率论基础98
7.1.1概率的表达式98
7.1.2等概率性99
7.1.3概率事件的运算法则99
7.1.4平均值及其运算法则99
7.1.5均方偏差100
7.2速度空间和麦克斯韦速度分布100
7.2.1速度空间100
7.2.2麦克斯韦速度分布101
7.3麦克斯韦速率分布101
7.3.1从麦克斯韦速度分布导出速率
分布101
7.3.2理想气体分子的平均速率
方均根速率最概然速率102
7.4自由度能量均分定理103
7.4.1自由度与自由度数103
7.4.2能量均分定理104
7.5气体分子的平均碰撞频率和平均
自由程104
7.5.1气体分子间的平均碰撞频率104
7.5.2气体分子的平均自由程105
7.6气体的输运现象106
7.6.1黏性现象的基本规律106
7.6.2扩散现象的基本规律107
7.6.3热传导现象的基本规律108
本章小结109
习题109
习题参考答案111
第8章热力学基本定律与熵113
8.1热力学第一定律113
8.1.1准静态过程113
8.1.2功热量内能114
8.1.3热力学第一定律的内涵115
8.2热力学第一定律的应用117
8.2.1热容与焓117
8.2.2热力学第一定律的具体应用118
8.3卡诺循环121
8.3.1可逆与不可逆过程121
8.3.2热机和制冷机122
8.3.3卡诺循环123
8.4热力学第二定律123
8.4.1热力学第二定律的两种表述123
8.4.2两种表述的等效性124
8.5卡诺定理125
8.6熵与熵增加原理125
8.6.1克劳修斯等式125
8.6.2熵和熵的计算126
8.6.3熵增加原理128
本章小结128
习题129
习题参考答案132电磁学
第9章静电场136
9.1库仑定律136
9.1.1电荷136
9.1.2电荷的量子性137
9.1.3电荷守恒定律137
9.1.4库仑定律的内涵137
9.2电场电场强度139
9.2.1电场强度139
9.2.2电场强度的计算139
9.2.3电场线141
9.3电势142
9.3.1电场力做功142
9.3.2静电场的环路定理143
9.3.3电势能电势和电势差143
9.3.4电势的计算144
9.3.5等势面146
9.4高斯定理147
9.4.1电场强度通量147
9.4.2高斯定理的内容148
9.4.3高斯定理的应用149
9.5静电场中的金属导体150
9.5.1金属导体的静电平衡150
9.5.2导体壳和静电屏蔽151
9.6静电场中的电介质151
9.6.1电介质对电场的影响151
9.6.2电介质的极化152
9.6.3极化强度矢量153
9.6.4电位移矢量有电介质时的高斯
定理153
9.7电容器154
9.7.1电容器电容的计算155
9.7.2电容器的串联和并联156
9.7.3电容器的储能156
本章小结157
习题158
习题参考答案162
第10章恒定电路164
10.1电流电流密度164
10.1.1电流164
10.1.2电流密度165
10.1.3电流的连续性方程165
10.2电源电动势166
10.2.1电源166
10.2.2电动势166
10.3恒定电路的计算167
10.3.1电阻的串联和并联167
10.3.2闭合电路的欧姆定律167
10.3.3一段含源电路的欧姆定律168
10.3.4平衡电桥169
10.4基尔霍夫定律169
10.4.1基尔霍夫第一定律170
10.4.2基尔霍夫第二定律170
本章小结171
习题172
习题参考答案174
第11章稳恒磁场175
11.1磁场175
11.1.1磁场的概念175
11.1.2磁感应强度176
11.1.3毕奥萨伐尔定律176
11.2磁场对载流导线的作用178
11.2.1安培定律178
11.2.2磁场对平面载流线圈的作用178
11.3磁场对运动电荷的作用179
11.3.1洛伦兹力179
11.3.2带电粒子在匀强磁场中的
运动180
11.3.3霍尔效应181
11.4磁场的高斯定理安培环路定理181
11.4.1磁场的高斯定理181
11.4.2安培环路定理182
11.5磁介质184
11.5.1磁介质的磁化184
11.5.2磁化强度185
11.5.3有磁介质时的安培环路定理186
本章小结187
习题188
习题参考答案190光学
第12章几何光学和光学仪器194
12.1几何光学的基本定律费马原理194
12.1.1几何光学的基本定律194
12.1.2费马原理195
12.2光在平面上的反射和折射196
12.2.1单心光束实像和虚像196
12.2.2光在平面上的反射和折射197
12.3光在球面上的反射和折射200
12.3.1光在球面上的反射200
12.3.2光在球面上的折射202
12.4透镜205
12.4.1光在连续几个球面上的折射205
12.4.2透镜的原理205
12.5显微镜望远镜208
12.5.1光学仪器的放大本领208
12.5.2显微镜的放大本领208
12.5.3望远镜的放大本领209
本章小结210
习题211
习题参考答案214
第13章光的干涉和衍射217
13.1光源光的相干性217
13.1.1光的电磁理论217
13.1.2光的独立性叠加性和
相干性218
13.2光程光程差220
13.3分波面干涉221
13.3.1杨氏双缝实验221
13.3.2菲涅耳双面镜实验222
13.3.3劳埃德镜实验和半波损失223
13.4光的衍射现象惠更斯菲涅耳
原理223
13.4.1光的衍射223
13.4.2惠更斯菲涅耳原理224
13.5夫琅禾费单缝和圆孔衍射224
13.5.1夫琅禾费单缝衍射224
13.5.2夫琅禾费圆孔衍射226
13.6平面衍射光栅227
13.7光学仪器的分辨本领229
本章小结230
习题231
习题参考答案234天体物理与宇宙学简介
第14章天体的层次和天文观测
工具238
14.1宇宙中天体的层次239
14.1.1天体和天体的层次239
14.1.2太阳和太阳系239
14.1.3恒星世界240
14.1.4银河系240
14.1.5河外星系241
14.1.6星系群星系团超星系团241
14.2天文观测工具242
14.2.1人类获得天体信息的主要
渠道242
14.2.2天文望远镜243
本章小结248
习题248
习题参考答案249
第15章太阳与太阳系251
15.1太阳251
15.1.1太阳的基本特征251
15.1.2太阳的结构252
15.2太阳系254
15.2.1水星254
15.2.2金星254
15.2.3地球255
15.2.4火星257
15.2.5木星258
15.2.6土星259
15.2.7天王星259
15.2.8海王星259
本章小结260
习题261
习题参考答案262
第16章恒星及其演化263
16.1恒星基本物理量的测量263
16.1.1恒星的距离263
16.1.2恒星的光度和星等264
16.1.3恒星的光谱266
16.1.4恒星的大小267
16.1.5恒星的质量267
16.2恒星的形成和演化268
16.2.1恒星的形成269
16.2.2恒星主序后的演化270
16.3致密天体271
16.3.1白矮星272
16.3.2中子星273
16.3.3黑洞274
本章小结276
习题276
习题参考答案278
第17章宇宙学简介279
17.1人类对宇宙的探索历程279
17.2现代标准大爆炸宇宙学280
17.3大爆炸宇宙学的观测证据282
17.4暗物质和暗能量283
本章小结285
习题285
习题参考答案286
参考文献287