普通物理學(xué)（第七版）

前輔文

緒論

第一章 運動和力

一、伽利略相對性原理

二、經(jīng)典力學(xué)的時空觀

三、非慣性系

四、慣性力

一、牛頓運動定律

二、力學(xué)中的常見力

*三、基本相互作用

四、牛頓運動定律應(yīng)用舉例

一、切向加速度和法向加速度

二、圓周運動的角量描述

三、角量和線量的關(guān)系

四、一般平面曲線運動中的加速度

一、質(zhì)點

二、參考系和坐標(biāo)系

三、空間和時間

四、位矢

五、運動學(xué)方程

六、位移

七、速度

八、加速度

九、運動學(xué)的兩類問題

§1－1質(zhì)點運動的描述

§1-2拋體運動

§1-3圓周運動和一般曲線運動

§1-4相對運動

§1-5牛頓運動定律力學(xué)中的常見力

§1-6伽利略相對性原理非慣性系慣性力

習(xí)題

第二章 運動的守恒量和守恒定律

一、對稱性和守恒定律

二、守恒量和守恒定律

一、質(zhì)點系的動能定理

二、質(zhì)點系的功能原理

三、機(jī)械能守恒定律

四、能量守恒定律

*五、黑洞

一、保守力

二、成對力的功

三、勢能

四、勢能曲線

一、功的概念

二、能量

三、動能定理

一、角動量

二、質(zhì)點的角動量定理

三、質(zhì)點的角動量守恒定律

一、質(zhì)點的動量定理

二、質(zhì)點系的動量定理

三、動量守恒定律

*四、火箭飛行

一、質(zhì)點系的內(nèi)力和外力

二、質(zhì)心

三、質(zhì)心運動定理

§2-1質(zhì)點系的內(nèi)力和外力質(zhì)心質(zhì)心運動定理

§2-2動量定理動量守恒定律

§2-3質(zhì)點的角動量定理和角動量守恒定律

§2-4功動能動能定理

§2-5保守力成對力的功勢能

§2-6質(zhì)點系的功能原理機(jī)械能守恒定律

§2-7碰撞

*§2-8對稱性和守恒定律

習(xí)題

第三章 剛體和流體的運動

一、理想流體模型

二、定常流動

三、伯努利方程

一、剛體的角動量

二、定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量定理

三、定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量守恒定律

一、力矩的功

二、剛體的轉(zhuǎn)動動能

三、定軸轉(zhuǎn)動的動能定理

四、剛體的重力勢能

一、力矩

二、角速度矢量

三、定軸轉(zhuǎn)動定律

四、轉(zhuǎn)動慣量

五、定軸轉(zhuǎn)動定律的應(yīng)用

一、剛體

二、平動和轉(zhuǎn)動

三、自由度

§3-1剛體模型及其運動

§3-2力矩轉(zhuǎn)動慣量定軸轉(zhuǎn)動定律

§3-3定軸轉(zhuǎn)動中的功能關(guān)系

§3-4定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量定理和角動量守恒定律

*§3-5進(jìn)動

*§3-6理想流體模型定常流動伯努利方程

習(xí)題

第四章 相對論基礎(chǔ)

一、相對論力學(xué)的基本方程

二、質(zhì)量和能量的關(guān)系

三、動量和能量的關(guān)系

一、“同時”的相對性

二、時間延緩

三、長度收縮

一、狹義相對論基本原理

二、洛倫茲變換

§4-1狹義相對論基本原理洛倫茲變換

§4-2相對論速度變換

§4-3狹義相對論的時空觀

§4-4狹義相對論動力學(xué)基礎(chǔ)

*§4-5廣義相對論簡介

習(xí)題

第五章 氣體動理論

一、真實氣體的等溫線

二、范德瓦耳斯方程

三、范德瓦耳斯方程的等溫線和真實氣體的等溫線

一、黏滯現(xiàn)象

二、熱傳導(dǎo)現(xiàn)象

三、擴(kuò)散現(xiàn)象

一、分子碰撞的研究

二、平均自由程公式

一、麥克斯韋-玻耳茲曼能量分布律

二、重力場中粒子按高度的分布

一、氣體分子的速率分布函數(shù)

二、麥克斯韋速率分布律

三、分子速率的統(tǒng)計平均值

*四、分子速率的實驗測定

一、分子的自由度

二、能量按自由度均分定理

三、理想氣體的內(nèi)能

一、理想氣體壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)

二、溫度的本質(zhì)和統(tǒng)計意義

三、氣體分子的方均根速率

一、氣體分子熱運動特征

二、理想氣體的微觀模型

一、平衡態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)過程

二、狀態(tài)參量

三、理想氣體的物態(tài)方程

§5-1平衡態(tài)理想氣體物態(tài)方程

§5-2理想氣體的微觀模型

§5-3理想氣體的壓強(qiáng)和溫度公式

§5-4能量均分定理理想氣體的內(nèi)能

§5-5麥克斯韋速率分布律

*§5-6麥克斯韋-玻耳茲曼能量分布律重力場中粒子按高度的分布

§5-7分子碰撞和平均自由程

*§5-8氣體的輸運現(xiàn)象

*§5-9真實氣體范德瓦耳斯方程

習(xí)題

第六章 熱力學(xué)基礎(chǔ)

一、耗散結(jié)構(gòu)

二、信息熵

一、熵增加原理

二、熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義

*三、熵增與能量退化

*四、熵增和熱寂

一、熵

二、自由膨脹的不可逆性

三、玻耳茲曼關(guān)系

一、可逆過程與不可逆過程

二、卡諾定理

*三、卡諾定理的證明

一、熱力學(xué)第二定律

二、兩種表述的等價性

一、循環(huán)過程

二、卡諾循環(huán)

一、等體過程氣體的摩爾定容熱容

二、等壓過程氣體的摩爾定壓熱容

三、等溫過程

四、絕熱過程

*五、多方過程

一、熱力學(xué)第零定律

二、熱力學(xué)過程

三、功熱量內(nèi)能

四、熱力學(xué)第一定律

§6-1熱力學(xué)第零定律和第一定律

§6-2熱力學(xué)第一定律對于理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過程的應(yīng)用

§6-3循環(huán)過程卡諾循環(huán)

§6-4熱力學(xué)第二定律

§6-5可逆過程與不可逆過程卡諾定理

§6-6熵玻耳茲曼關(guān)系

§6-7熵增加原理熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義

*§6-8耗散結(jié)構(gòu)信息熵

習(xí)題

第七章 靜止電荷的電場

一、有電介質(zhì)時的高斯定理電位移

二、D、E、P三矢量之間的關(guān)系

三、有電介質(zhì)時的環(huán)路定理

*一、電介質(zhì)的電結(jié)構(gòu)

*二、電介質(zhì)的極化

三、電極化強(qiáng)度

四、電極化強(qiáng)度與極化電荷的關(guān)系

五、介質(zhì)中的靜電場

一、孤立導(dǎo)體的電容

二、電容器的電容

三、電容器的串聯(lián)和并聯(lián)

一、導(dǎo)體的靜電平衡

二、靜電平衡時導(dǎo)體上的電荷分布

三、靜電屏蔽

一、靜電場力做功

二、靜電場的環(huán)路定理

三、電勢

四、電勢疊加原理

五、電勢的計算

六、等勢面

一、靜電場的高斯定理

二、應(yīng)用高斯定理計算電場強(qiáng)度示例

一、電場

二、電場強(qiáng)度

三、電場強(qiáng)度的疊加原理

四、電場強(qiáng)度的計算

五、電場對電荷的作用力

六、電場線電場強(qiáng)度通量

一、電荷

二、電荷守恒定律

三、電荷的量子化

四、庫侖定律

五、靜電力的疊加原理

§7-1電荷庫侖定律

§7-2靜電場電場強(qiáng)度

§7-3靜電場的高斯定理

§7-4靜電場的環(huán)路定理電勢

§7-5電場強(qiáng)度與電勢的微分關(guān)系

§7-6靜電場中的導(dǎo)體

§7-7電容器的電容

§7-8靜電場中的電介質(zhì)

§7-9有電介質(zhì)時的高斯定理和環(huán)路定理電位移

§7-10靜電場的能量

習(xí)題

第八章 恒定電流的磁場

一、磁化曲線和磁滯回線

二、磁疇

三、磁性材料的分類

一、磁化強(qiáng)度

二、有磁介質(zhì)時的安培環(huán)路定理

三、有磁介質(zhì)時的高斯定理

一、磁介質(zhì)

*二、分子電流和分子磁矩

*三、抗磁質(zhì)的磁化

*四、順磁質(zhì)的磁化

一、安培定律

二、磁場對載流線圈的作用

*三、電流單位“安培”的定義

四、磁場力的功

一、洛倫茲力

*二、帶電粒子在電場和磁場中的運動和應(yīng)用

三、霍爾效應(yīng)

*四、量子霍爾效應(yīng)

一、恒定磁場的高斯定理

二、安培環(huán)路定理

三、應(yīng)用安培環(huán)路定理計算磁感應(yīng)強(qiáng)度示例

一、畢奧-薩伐爾定律

二、應(yīng)用畢奧-薩伐爾定律計算磁感應(yīng)強(qiáng)度示例

三、運動電荷的磁場

一、基本磁現(xiàn)象

二、磁感應(yīng)強(qiáng)度

三、磁感應(yīng)線和磁通量

一、電流電流密度

二、電源的電動勢

*三、歐姆定律

§8-1恒定電流

§8-2磁感應(yīng)強(qiáng)度

§8-3畢奧-薩伐爾定律

§8-4恒定磁場的高斯定理與安培環(huán)路定理

§8-5帶電粒子在電場和磁場中的運動

§8-6磁場對載流導(dǎo)線的作用

§8-7磁場中的磁介質(zhì)

§8-8有磁介質(zhì)時的安培環(huán)路定理和高斯定理磁場強(qiáng)度

*§8-9鐵磁質(zhì)

習(xí)題

第九章 電磁感應(yīng)電磁場理論

一、位移電流

二、麥克斯韋方程組

*三、電磁場的物質(zhì)性

一、自感應(yīng)

二、互感應(yīng)

一、感生電場

*二、電子感應(yīng)加速器

*三、渦電流

一、在磁場中運動的導(dǎo)線內(nèi)的感應(yīng)電動勢

二、在磁場中轉(zhuǎn)動的線圈內(nèi)的感應(yīng)電動勢

一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象

二、楞次定律

三、法拉第電磁感應(yīng)定律

§9-1電磁感應(yīng)定律

§9-2動生電動勢

§9-3感生電動勢感生電場

§9-4自感應(yīng)和互感應(yīng)

§9-5磁場的能量

§9-6位移電流電磁場理論

*§9-7電磁場的統(tǒng)一性和電磁場量的相對性

習(xí)題

附錄 Matlab計算程序

習(xí)題答案

第十章 機(jī)械振動和電磁振蕩

§10-1諧振動

一? 諧振動的特征及其表達(dá)式

二? 描述諧振動的特征量

三? 諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量圖示法

四? 幾種常見的諧振動

五? 諧振動的能量

*六? 用能量法解諧振動問題

§10-2阻尼振動

§10-3受迫振動共振

一? 受迫振動

二? 共振

§10-4電磁振蕩

一? LC電路的振蕩

二? 受迫振蕩電共振

三? 力電類比

§10-5一維諧振動的合成

一? 同一直線上兩個同頻率的諧振動的合成

二? 同一直線上兩個不同頻率的諧振動的合成拍

*§10-6二維諧振動的合成

一? 相互垂直的兩個同頻率諧振動的合成

二? 相互垂直的兩個不同頻率諧振動的合成

*§10-7振動的分解頻譜

*§10-8非線性振動與混沌

習(xí)題

第十一章 機(jī)械波和電磁波

§11-1機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播

一? 機(jī)械波產(chǎn)生的條件

二? 機(jī)械波傳播的特點

三? 波的幾何描述

四? 描述波動的特征量

附錄 介質(zhì)的形變及其模量

§11-2平面簡諧波的波函數(shù)

一? 波函數(shù)

二? 平面簡諧波的波函數(shù)

三? 平面簡諧波波函數(shù)的物理意義

四? 平面簡諧波波函數(shù)的其他形式

§11-3平面波的波動方程

一? 平面波的波動方程

*二? 波動方程的建立

§11-4波的能量波的強(qiáng)度

一? 波的能量能量密度

二? 能流波的強(qiáng)度

三? 平面波和球面波的振幅

*§11-5聲波超聲波次聲波

一? 聲壓

二? 聲強(qiáng)聲強(qiáng)級

三? 超聲波

四? 次聲波

§11-6電磁波

一? 電磁波的輻射和傳播

二? 電磁波的性質(zhì)

三? 電磁波的能量

*四? 電磁波的動量

*五? 電磁波譜

§11-7惠更斯原理波的衍射反射和折射

一? 惠更斯原理

二? 波的衍射

*三? 波的反射和折射

§11-8波的疊加原理波的干涉駐波

一? 波的疊加原理

二? 波的干涉

三? 駐波

*四? 弦線上的駐波

五? 半波損失

§11-9多普勒效應(yīng)沖擊波

一? 多普勒效應(yīng)

*二? 電磁波的多普勒效應(yīng)

三? 多普勒效應(yīng)的應(yīng)用

*四? 沖擊波

習(xí)題

第十二章 光學(xué)

*§12-1幾何光學(xué)簡介

一? 光的傳播規(guī)律

二? 全反射

三? 光在平面上的反射和折射

四? 光在球面上的反射和折射

五? 薄透鏡

六? 光學(xué)儀器

§12-2相干光

一? 普通光源的發(fā)光機(jī)理

二? 單色光

三? 相干光

四? 相干光的獲得方法

*五? 光源的相干長度

§12-3雙縫干涉

一? 楊氏雙縫實驗

二? 干涉明暗條紋的位置

三? 干涉條紋的強(qiáng)度分布

四? 勞埃德鏡實驗

§12-4光程與光程差

一? 光程

二? 光程差

三? 物像之間的等光程性

四? 反射光的相位突變和附加光程差

§12-5薄膜干涉

一? 等傾干涉條紋

二? 增透膜和高反射膜

三? 等厚干涉條紋

*§12-6邁克耳孫干涉儀

§12-7光的衍射現(xiàn)象惠更斯-菲涅耳原理

一? 光的衍射現(xiàn)象

二? 菲涅耳衍射和夫瑯禾費衍射

三? 惠更斯-菲涅耳原理

§12-8單縫的夫瑯禾費衍射

一? 單縫的夫瑯禾費衍射

*二? 單縫衍射條紋光強(qiáng)的計算——振幅矢量法

§12-9圓孔的夫瑯禾費衍射光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)

一? 圓孔的夫瑯禾費衍射

二? 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)

§12-10光柵衍射

一? 光柵衍射

二? 光柵衍射條紋的成因

三? 光柵方程

四? 缺級

五? 光柵光譜

*六? 光柵衍射的強(qiáng)度分布

*七? 光柵的分辨本領(lǐng)

八? 干涉?衍射的區(qū)別和聯(lián)系

*§12-11X射線的衍射

§12-12光的偏振狀態(tài)

一? 線偏振光(平面偏振光)

二? 自然光

三? 部分偏振光

四? 圓偏振光和橢圓偏振光

§12-13起偏和檢偏馬呂斯定律

一? 起偏和檢偏

二? 馬呂斯定律

§12-14反射和折射時光的偏振

*§12-15光的雙折射

一? 尋常光和非常光

二? 光軸主平面

三? 單軸晶體的子波波陣面

四? 惠更斯原理在雙折射現(xiàn)象中的應(yīng)用

五? 晶體的二向色性和偏振片

*§12-16偏振光的干涉人為雙折射

一? 偏振光的干涉

二? 人為雙折射

*§12-17旋光性

*§12-18現(xiàn)代光學(xué)簡介

一? 傅里葉光學(xué)

二? 全息照相

三? 非線性光學(xué)

習(xí)題

第十三章 早期量子論和量子力學(xué)基礎(chǔ)

§13-1熱輻射普朗克的能量子假設(shè)

一? 熱輻射現(xiàn)象的描述

二? 黑體輻射實驗定律

三? 經(jīng)典理論的困難

四? 普朗克的能量子假設(shè)

§13-2光電效應(yīng)愛因斯坦的光子理論

一? 光電效應(yīng)的實驗規(guī)律

二? 光的波動說的缺陷

三? 愛因斯坦的光子理論

四? 光的波粒二象性

§13-3康普頓效應(yīng)

一? 康普頓效應(yīng)

二? 光子理論的解釋

*§13-4氫原子光譜玻爾的氫原子理論

一? 氫原子光譜的規(guī)律性

二? 玻爾的氫原子理論

三? 氫原子軌道半徑和能量的計算

四? 玻爾理論的缺陷

§13-5德布羅意波微觀粒子的波粒二象性

一? 德布羅意波

二? 戴維孫-革末實驗

三? 微觀粒子的波粒二象性

§13-6不確定性原理

§13-7波函數(shù)及其統(tǒng)計詮釋

一? 物質(zhì)波波函數(shù)及其統(tǒng)計詮釋

*二? 量子態(tài)疊加原理

三? 量子計算機(jī)

§13-8薛定諤方程

§13-9一維定態(tài)薛定諤方程的應(yīng)用

一? 一維無限深勢阱

二? 一維勢壘隧道效應(yīng)

*三? 諧振子

§13-10量子力學(xué)中的氫原子問題

一? 氫原子的薛定諤方程

二? 氫原子中電子的概率分布

§13-11電子的自旋原子的電子殼層結(jié)構(gòu)

一? 施特恩-格拉赫實驗

二? 電子的自旋

三? 四個量子數(shù)

四? 原子的電子殼層結(jié)構(gòu)

習(xí)題

*第十四章 激光和固體的量子理論簡介

§14-1激光

一? 受激吸收?自發(fā)輻射和受激輻射

二? 產(chǎn)生激光的基本條件

三? 激光器

四? 激光的特性及其應(yīng)用

五? 激光冷卻

§14-2固體的能帶結(jié)構(gòu)

一? 電子共有化

二? 能帶的形成

三? 滿帶?導(dǎo)帶和禁帶

四? 導(dǎo)體?半導(dǎo)體和絕緣體

§14-3半導(dǎo)體

一? 本征半導(dǎo)體

二? 雜質(zhì)半導(dǎo)體

三? pn結(jié)

§14-4超導(dǎo)體

一? 超導(dǎo)電現(xiàn)象

二? 超導(dǎo)體的主要特性

三? BCS理論

四? 超導(dǎo)電性的應(yīng)用

§14-5團(tuán)簇和納米材料

一? 團(tuán)簇足球烯

二? 納米材料

三? 碳納米管和石墨烯

習(xí)題

*第十五章 原子核物理和粒子物理簡介

§15-1原子核的基本性質(zhì)

一? 原子核的電荷和質(zhì)量

二? 原子核的大小

三? 核子和核的自旋與磁矩

四? 核磁共振

五? 核力和介子

§15-2原子核的結(jié)合能裂變和聚變

一? 原子核的結(jié)合能

二? 重核的裂變

三? 輕核的聚變

§15-3原子核的放射性衰變

一? 放射性衰變定律

二? 放射性強(qiáng)度

三? α衰變

四? β衰變

五? g衰變

六? 放射性同位素的應(yīng)用

§15-4粒子物理簡介

一? 粒子的發(fā)現(xiàn)概況

二? 粒子的分類

三? 粒子的相互作用

四? 守恒定律

五? 強(qiáng)子的夸克模型

六? 粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型與相互作用

§15-5宇宙學(xué)簡介

一? 哈勃定律宇宙膨脹說

二? 大爆炸宇宙模型

三? 宇宙的演化

四? 大爆炸宇宙模型的成功和困難

五? 宇宙的未來

習(xí)題

附錄 MATLAB計算程序

習(xí)題答案