本書包括12章，分別講述質點力學，剛體力學，狹義相對論，靜電場，靜電場中的導體和電介質，穩恒電流的磁場，電磁感應 位移電流 電磁波，氣體動理論，熱力學基礎，振動和波動，波動光學，量子物理基礎等方面的內容。
本書的內容緊緊圍繞大學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，并有少量的技術應用和理論擴展，力求簡明而不簡單，深入而不深奧。本書可作為一般工程技術類專業和經濟管理類專業的大學物理教材。
本套教程自出版以來，被許多院校選為大學物理課程的教材，基本體現了編者的初衷： 難度合適、深入淺出、篇幅不大、易教易學。根據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授課的經驗，對原書的部分內容做了修訂。
這次修訂改變了氣體動理論中統計分布律的講法，強調了玻耳茲曼分布律的應用，增加了計算熵的例題，補充了剛體的平面平行運動和電子的自旋等內容。為了不增加篇幅和學時，刪減了原書中一些不是很基礎的內容和習題，去掉了每章后面的思考題，擴大了帶“*”的選學部分，并由原來的上、下兩冊合并成一冊出版。雖然有些章節的改動較大，但仍保留原書的結構和風格。整個修訂工作由陳信義完成。
清華大學李復教授認真審閱了修訂后的書稿，提出了許多中肯的修改建議。書稿曾作為校內講義在清華大學試用，環境科學與工程系的同學們以學生的角度反映了許多寶貴的意見。編者對此表示誠摯的謝意。還要衷心感謝廣大教師和讀者指出本書第1版中出現的一些錯誤。由于編者水平所限，修訂后仍不免有錯誤和疏漏，懇請批評指正。
編 者
2008年5月
第1章 質點力學1
1.1 質點運動的描述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 運動的相對性5
1.1.5 幾種基本運動6
1.2 牛頓力學的基本定律10
1.2.1 牛頓運動定律10
1.2.2 慣性參考系和伽利略相對性原理11
1.2.3 用牛頓定律解題12
1.2.4 萬有引力定律 慣性質量和引力質量14
*1.2.5 非慣性參考系和慣性力15
1.3 動量變化定理和動量守恒17
1.3.1 沖量和質點動量變化定理17
1.3.2 質點系動量變化定理18
1.3.3 動量守恒定律19
*1.3.4 火箭水平推進速度20
1.3.5 質心和質心運動定理21
1.4 功和能量22
1.4.1 功和質點動能變化定理22
1.4.2 質點系動能變化定理23
1.4.3 保守力和勢能24
1.4.4 機械能變化定理26
*1.4.5 理想流體和伯努利方程26
1.4.6 機械能守恒定律28
1.5 角動量變化定理和角動量守恒30
1.5.1 質點的角動量30
1.5.2 質點角動量變化定理30
1.5.3 質點系角動量變化定理和角動量守恒定律32
本章提要33
習題34
第2章 剛體力學38
2.1 剛體的定軸轉動和平面平行運動38
2.1.1 剛體的定軸轉動38
2.1.2 剛體定軸轉動定理 轉動慣量 力矩39
2.1.3 剛體的平面平行運動40
2.2 轉動慣量的計算 平行軸定理41
2.3 用剛體轉動定理解題43
2.4 剛體轉動的功和能46
2.4.1 轉動動能46
2.4.2 剛體的重力勢能46
2.4.3 力矩做功46
2.4.4 剛體定軸轉動的動能變化定理47
2.4.5 運動剛體的機械能守恒47
2.5 定軸轉動剛體的角動量守恒 48
*2.6 進動和陀螺儀50
本章提要50
習題51
第3章 狹義相對論55
3.1 狹義相對論的建立55
3.1.1 時空變換55
3.1.2 絕對時空觀和伽利略變換56
3.1.3 狹義相對論的基本假設56
3.2 洛倫茲變換58
3.3 時間延緩和長度收縮61
3.3.1 同時性的相對性61
3.3.2 時間延緩62
3.3.3 長度收縮64
3.4 相對論速度變換66
3.5 相對論動力學基礎67
3.5.1 動量和質量68
3.5.2 質能關系69
*3.5.3 能量和動量關系71
*3.5.4 能量和動量守恒72
*3.6 廣義相對論簡介73
本章提要74
習題75
第4章 靜電場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 電場和電場強度79
4.2.1 電場79
4.2.2 電場強度79
4.2.3 電場強度的計算80
4.3 電通量和高斯定理84
4.3.1 電場線和電通量84
4.3.2 高斯定理86
4.3.3 用高斯定理求電場87
4.4 靜電場的環路定理和電勢89
4.4.1 靜電場的保守性89
4.4.2 靜電場的環路定理90
4.4.3 電勢90
4.4.4 由電勢求電場強度93
本章提要94
習題95
第5章 靜電場中的導體和電介質99
5.1 靜電場中的導體99
5.1.1 導體的靜電平衡99
5.1.2 靜電平衡導體上的電荷分布99
5.1.3 靜電平衡導體表面附近的電場100
5.1.4 靜電屏蔽102
5.2 電容和電容器103
5.2.1 孤立導體的電容103
5.2.2 電容器的電容103
5.2.3 電容器的串并聯104
5.3 靜電場中的電介質105
5.3.1 電介質的極化105
5.3.2 極化強度和極化電荷106
5.3.3 電介質的極化規律107
5.3.4 有介質時的高斯定理107
5.3.5 用有介質時的高斯定理求電場108
5.4 靜電場的能量109
*5.5 幾種各向異性電介質介紹111
本章提要112
習題112
第6章 穩恒電流的磁場116
6.1 電流密度和穩恒電流116
6.1.1 電流密度矢量116
6.1.2 穩恒電流117
6.1.3 歐姆定律的微分形式118
6.2 磁感應強度和畢奧-薩伐爾定律119
6.2.1 基本磁現象119
6.2.2 磁感應強度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122
6.3 安培環路定理124
6.3.1 安培環路定理的表述124
6.3.2 用安培環路定理求磁場125
6.4 安培力 磁矩 洛倫茲力 128
6.4.1 安培力128
6.4.2 磁場對載流線圈的力矩 磁矩129
6.4.3 洛倫茲力131
6.4.4 帶電粒子在磁場中的運動131
6.4.5 霍爾效應132
6.5 磁場中的磁介質133
6.5.1 磁介質的磁化133
6.5.2 磁化強度和磁化電流134
6.5.3 有介質時的安培環路定理134
6.5.4 磁介質的磁化規律135
6.5.5 用有介質時的安培環路定理求磁場135
*6.6 鐵磁質136
本章提要138
習題138
第7章 電磁感應 位移電流 電磁波143
7.1 電磁感應143
7.1.1 電動勢143
7.1.2 電磁感應現象144
7.1.3 法拉第電磁感應定律144
*7.1.4 電磁感應定律和磁通連續定理146
7.2 動生電動勢 感生電動勢 感生電場146
7.2.1 動生電動勢147
7.2.2 感生電動勢和感生電場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
習題157
第8章 氣體動理論160
8.1 理想氣體和平衡態160
8.1.1 理想氣體160
8.1.2 平衡態160
8.1.3 理想氣體的狀態方程161
8.2 理想氣體的壓強和溫度162
8.2.1 理想氣體的微觀假設162
8.2.2 統計平均值162
8.2.3 理想氣體的壓強163
8.2.4 理想氣體的溫度164
8.2.5 光子氣體的壓強165
8.3 能量均分定理 理想氣體的內能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 簡諧振子的平均能量176
8.7 實際氣體和范德瓦耳斯方程177
8.7.1 實際氣體等溫線177
8.7.2 分子力178
8.7.3 范德瓦耳斯方程178
8.8 平均自由程和輸運過程180
8.8.1 平均自由程180
8.8.2 輸運過程181
本章附錄183
本章提要184
習題185
第9章 熱力學基礎187
9.1 熱力學第一定律187
9.1.1 熱力學第一定律的表述187
9.1.2 準靜態過程187
9.1.3 ΔE、A和Q的計算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 循環過程和卡諾循環193
9.3.1 循環過程和熱機效率193
9.3.2 可逆過程和不可逆過程194
9.3.3 卡諾循環和卡諾定理195
9.4 熱力學第二定律198
9.4.1 熱力學第二定律的宏觀表述198
9.4.2 微觀態和等概率假設199
9.4.3 熱力學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
習題208
第10章 振動和波動211
10.1 簡諧振動211
10.1.1 簡諧振動的描述211
10.1.2 旋轉矢量圖和復數表示214
10.1.3 簡諧振動的能量215
10.2 兩個簡諧振動的合成217
10.2.1 同方向、同頻率簡諧振動的合成217
10.2.2 同方向、不同頻率簡諧振動的合成218
10.2.3 互相垂直的同頻率簡諧振動的合成219
10.2.4 互相垂直的不同頻率簡諧振動的合成220
10.3 阻尼振動 受迫振動 共振220
10.3.1 阻尼振動220
10.3.2 受迫振動221
10.3.3 共振222
10.3.4 品質因數223
10.4 簡諧波223
10.4.1 簡諧波的產生224
10.4.2 簡諧波的波函數224
10.4.3 簡諧波的能量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 簡正模式232
10.7 多普勒效應233
10.7.1 機械波的多普勒效應233
10.7.2 電磁波的多普勒效應235
10.7.3 沖擊波236
10.8 波動方程和波速237
10.8.1 波動方程237
10.8.2 波速237
本章提要238
習題240
第11章 波動光學243
11.1 光源發光機理 楊氏雙縫干涉243
11.1.1 光源發光機理243
11.1.2 楊氏雙縫干涉244
11.1.3 半波損失的實驗驗證246
11.2 相位差和光程247
11.2.1 兩束光在相遇點的相位差247
11.2.2 光程和費馬原理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 圓孔衍射和光學儀器的分辨率 259
11.6.1 夫瑯禾費圓孔衍射259
11.6.2 光學儀器的分辨率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 缺級現象263
11.7.4 晶體對X射線的衍射265
11.8 光的偏振266
11.8.1 光的偏振狀態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
習題275
第12章 量子物理基礎277
12.1 黑體輻射和能量子假設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280
12.2 光的粒子性281
12.2.1 光電效應和愛因斯坦光量子理論281
12.2.2 康普頓效應284
12.2.3 光的波粒二象性286
12.3 粒子的波動性 概率波 波函數286
12.3.1 粒子的波動性286
12.3.2 概率波287
12.3.3 波函數289
12.3.4 自由粒子波函數290
12.4 不確定度關系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295
12.6 一維勢場中的粒子297
12.6.1 無限深方勢阱中的粒子297
12.6.2 簡諧振子299
12.6.3 隧道效應301
12.7 動量和軌道角動量303
12.7.1 動量303
12.7.2 軌道角動量303
12.7.3 分子的轉動能級306
12.8 電子的自旋306
12.8.1 磁矩與角動量的關系307
12.8.2 施特恩-蓋拉赫實驗307
12.8.3 電子自旋的表達308
12.9 氫原子309
12.9.1 徑向方程309
12.9.2 能級和本征波函數309
12.9.3 電子的概率分布311
12.9.4 原子的電子殼層結構312
本章提要316
習題317
數值表320
習題答案322
索引334
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