-
第一章质点运动学
物理学是研究物质运动中最普遍最基本运动形式的规律的一门学科,而机械运动是这些运动中最简单,最常见的运动形式。在力学中,研究物体位置随时间变化而改变的范畴叫做运动学。本章只研究质点合运动学规律。
-
●1.1物理学简介
本节主要是绪论部分,总体讲述物理学这门学科所涵盖的内容及其重要性。
-
●1.2质点运动描述
本节主要研究在直角坐标系下质点运动的运动方程,位置矢量,位移矢量,速度矢量和加速度矢量的表达公式。
-
●1.3圆周运动
本节主要研究在自然坐标系下质点圆周运动的角位置,角位移,角速度,角加速度,以及切向加速度和法向加速度的表达公式。
-
第二章质点动力学
研究物体在力的作用下运动的规律叫动力学,本章主要研究质点动力学,既有以牛顿定律为代表所描述力的瞬时效应,又有通过动量守恒,机械能守恒等所描述的力在时,空过程中的积累效应。
-
●2.1牛顿定律
本节主要介绍以牛顿三大定律为基础的经典力学规律以及在质点运动方面的初步应用。
-
●2.2动量 动量守恒
本节主要研究力在时间上的积累效应,在这种积累作用下,质点或者质点系的动量将会发生变化。在一定在条件下,质点系的动量将保持守恒。
-
●2.3功 动能定理
本节主要力在空间上的积累效应—功的计算式子,重点在于变力作用积分思维的引入,并且质点在功的作用下,动能会发生变化。
-
●2.4保守力做功 势能
本节主要研究三种保守力(重力、弹力、万有引力 )做功的特点,并引出它们对应的重力势能,弹性势能和引力势能的物理内涵和表达公式。
-
●2.5功能原理 机械能守恒
本节主要质点系的动能定理和功能原理,并在一定的条件下,质点系的机械能守恒。
-
第三章刚体力学
如果在外力的作用下物体的形状和大小保持不变的力学研究对象叫做刚体,本章主要刚体定轴转动的运动学和动力学规律,使牛顿力学的研究范围从质点向刚体拓展开来。
-
●3.1刚体定轴转动的描述
本节主要研究刚体定轴转动的运动学规律,包括角速度,角加速度的规定和表示。
-
●3.2转动定理
本节主要研究刚体定轴转动的动力学规律-转动定理,在恒定力矩的作用下,刚体做匀角加速度转动,角加速度由力矩决定。
-
●3.3转动惯量
本节主要研究在刚体转动定理当中,出现的一个描述刚体定轴转动模型本身基本性质的物理量转动惯量的计算方法。
-
●3.4角动量 角动量定理
本节主要介绍力矩在时间上的积累效应,引出用角量表示的刚体运动量的描述-角动量,并且力矩在时间上积累的作用,会使刚体的角动量发生改变。
-
●3.5角动量守恒
本节研究当力矩为零时,刚体定轴转动的角动量守恒,这是日常生活中广泛使用的一个基本定理。
-
第四章机械振动
物体在某固定位置附近的往复运动叫作机械振动,它是物体一种普遍的运动形式,本章主要研究简谐振动的运动学、动力学特征,振动包含的能量以及振动的合成。
-
●4.1简谐振动的动力学特征
本节用弹簧振子为例,罗列简谐振动的动力学方程,由此解出简谐振动的运动学方程,讨论简谐振动的动力学特征。
-
●4.2简谐振动的运动学
本节主要研究利用几何图样旋转矢量来表示简谐振动的位移,速度和加速度随着时间的变化规律。
-
●4.3简谐振动的能量
本节主要研究简谐振动的能量特征,以及简谐振动合成的处理方法。
-
第五章机械波
振动在空间传播就形成波动。本章以机械波为例,讨论波动的运动规律。
-
●5.1机械波的形成和传播
本节以绳波为例,主要研究波产生的过程,给出机械横波和机械纵波的形成和传播过程中的特征。
-
●5.2平面简谐波的波函数
本节主要研究平面简谐波的波函数的数学方程,以及波函数的物理意义。
-
●5.3波的能量
本节主要研究平面简谐波的能量特点,以及能量在传播带来的能流密度物理量。
-
●5.4波的叠加
本节主要研究波的独立传播原理以及叠加原理,讨论波的两大现象——干涉和衍射。
-
第六章静电场
静止电荷周围产生的电场叫做静电场。本章主要研究静电场的基本性质,电场强度和电势是描述电场性质的两个重要物理量,高斯定理和环流定理是反映静电场性质的基本规律。
-
●6.1电磁学导论
本节主要介绍电磁学发展简史。
-
●6.2库伦定律
本节主要研究真空中两个静止点电荷之间的库伦力的计算公式。
-
●6.3电场强度
本节给出了电场强度的定义式,并根据场强叠加原理,使用微分法来计算电场强度。
-
●6.4电通量
本节主要研究电通量的物理内涵和计算公式。
-
●6.5高斯定理
本节主要介绍高斯定理的推导过程,以及物理意义,在电场具有某种对称性的前提下,使用高斯定理求解电场强度显得更加简单。
-
●6.6环路定理 电势能
本节主要研究介绍静电场的环流定理,以及电势能的定义公式。
-
●6.7电势
本节主要研究描述电场基本性质的物理量电势的定义式,讨论计算电势的两种方法。
-
第七章静电场中的导体和电介质
本章主要研究在电场的作用下,导体和电介质的电荷分布分布会发生变化,从而发生一些特殊的现象,同时还讨论电场与物质相互作用的规律,以及电容器和电场能量。
-
●7.1静电场中的导体
本节主要介绍导体在静电场作用下,最终达到静电平衡,平衡和导体具有的基本性质。
-
●7.2静电屏蔽
本节主要研究如何利用导体壳进行静电屏蔽。
-
●7.3静电场的电介质
本节介绍了在静电场作用下,电介质会出现极化现象,从而影响电介质中电场的结果。
-
●7.4电容器 电场能量
本节主要研究一种容纳电场能量的容器—电容器,它的特征物理量电容的计算公式,以及电容器中储存的电场能量的结果,依次来研究一般电场所储存的电场能量。
-
●7.5恒定电流 电动势
本节主要介绍电荷定向移动形成的恒定电流的特征,以及维持恒定电流必须要有电源的电动势,电动势的物理内涵和计算公式。
-
第八章恒定磁场
本章主要讨论恒定电流激发磁场的规律和性质,主要内容有:描述磁场的物理量——磁感应强度B;电流激发磁场的规律——毕奥-萨伐尔定律;反映磁场性质的基本定理——磁场的高斯定理和安培环路定理;以及磁场对运动电荷的作用力-洛仑兹力;磁场对电流的作用力-安培力;磁场中的磁介质。
-
●8.1磁场 磁感应强度
本节主要介绍磁场的物质性体现,以及描述磁场强弱与否的物理量磁感应强度的定义方法。
-
●8.2毕奥-萨法尔定理
本节主要研究电流激发磁场的规律,给出计算磁感应强度的第一种方法。
-
●8.3磁通量 磁场的高斯定理
本节主要研究磁通量的计算方法,磁场的高斯定理,说明磁场是无源场。
-
●8.4安培环路定理
本节主要研究反映磁场性质的基本定理—安培环路定理,并介绍使用安培环路定理计算磁感应强度的方法。
-
●8.5洛仑兹力
本节主要介绍磁场对运动电荷的作用力—洛仑兹力,以及带电粒子在电磁场中的动力学特征。
-
●8.6磁场对载流导体的作用
本节主要介绍磁场对电流的作用力—安培力,以及磁场对闭合线圈的作用力——磁力矩。
-
●8.7磁介质
本节主要介绍磁场对磁介质的磁化作用,由此引出磁介质的分类。
-
第九章电磁感应
本章主要介绍法拉第发现“磁生电”的规律—法拉第电磁感应现象,以此为基础讨论法拉第电磁感应定律,以及动生电动势和感生电动势的物理内涵,介绍自感和互感,磁场的能量,以及麦克斯韦的基本电磁场理论。
-
●9.1法拉第电磁感应定律
本节主要介绍法拉第的电磁感应现象,由此现象揭示的电磁感应定律,给出感应电动势的计算公式。
-
●9.2动生电动势
本节主要讨论动生电动势的非静电力,给出动生电动势的计算公式。
-
●9.3感生电场
本节主要讨论感生电动势的非静电力,由此引出麦克斯韦电磁学理论的第一条假设,变化的磁场周围要激发感生电场,研究感生电场的基本性质。
-
●9.4自感应和互感应
本节主要介绍自感现象和互感现象,给出储存磁场能量的装置自感线圈,给出自感系数和自感电动势的表达公式。
-
●9.5磁场的能量
本节主要谈论自感线圈储存的磁场能量,由此研究一般磁场储存的磁场能量的结果。
-
●9.6电磁场与电磁波
本节主要介绍麦克斯韦关于有旋电场和位移电流的假设,并简要介绍电磁场和电磁波理论的基本概念。
-
第十章相对论
相对论是近代物理学的理论支柱之一,是现代高新技术的理论基础。本章重点介绍狭义相对论的基础理论,阐述爱因斯坦时空观的基本思想。
-
●10.1牛顿的绝对时空观
本节主要介绍低速宏观领域下牛顿的绝对时空观,以及牛顿时空中,不同参考系下物质运动参量进行转换所满足的伽利略变换式。
-
●10.2洛伦兹变换
本节主要介绍迈克尔逊-莫雷实验对绝对静止的参照系以太的否定,爱因斯坦摆脱了经典力学时空观的束缚,提出了以光速不变原理和相对性原理为基本的狭义相对论,以及在爱因斯坦时空中,不同参考系下物质运动参量进行转换所满足的洛仑兹变换。
-
●10.3爱因斯坦相对时空观
本节主要利用洛仑兹变换讨论在爱因斯坦的相对时空观中,出现的三个特殊的现象——同时的相对性,动尺变短,动钟变慢,由此引出爱因斯坦时空中对时间,空间的崭新定义。
-
●10.4狭义相对论动力学
本节主要讨论在爱因斯坦的时空当中,物体的质量,动量,能量的表达公式,由此引出影响当代高能物理发展的质能方程。