本书包括12章，分别讲述质点力学，刚体力学，狭义相对论，静电场，静电场中的导体和电介质，稳恒电流的磁场，电磁感应 位移电流 电磁波，气体动理论，热力学基础，振动和波动，波动光学，量子物理基础等方面的内容。
本书的内容紧紧围绕大学物理课程的基本要求，难度适中，物理概念清晰，论述深入浅出。书中概念的引入明确而完整，并有少量的技术应用和理论扩展，力求简明而不简单，深入而不深奥。本书可作为一般工程技术类专业和经济管理类专业的大学物理教材。

　　 本套教程自出版以来，被许多院校选为大学物理课程的教材，基本体现了编者的初衷： 难度合适、深入浅出、篇幅不大、易教易学。根据广大教师和读者反映的情况和提出的建议，以及编者使用本书在清华大学授课的经验，对原书的部分内容做了修订。
这次修订改变了气体动理论中统计分布律的讲法，强调了玻耳兹曼分布律的应用，增加了计算熵的例题，补充了刚体的平面平行运动和电子的自旋等内容。为了不增加篇幅和学时，删减了原书中一些不是很基础的内容和习题，去掉了每章后面的思考题，扩大了带“*”的选学部分，并由原来的上、下两册合并成一册出版。虽然有些章节的改动较大，但仍保留原书的结构和风格。整个修订工作由陈信义完成。
清华大学李复教授认真审阅了修订后的书稿，提出了许多中肯的修改建议。书稿曾作为校内讲义在清华大学试用，环境科学与工程系的同学们以学生的角度反映了许多宝贵的意见。编者对此表示诚挚的谢意。还要衷心感谢广大教师和读者指出本书第1版中出现的一些错误。由于编者水平所限，修订后仍不免有错误和疏漏，恳请批评指正。


编 者
2008年5月

第1章 质点力学1
1.1 质点运动的描述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 运动的相对性5
1.1.5 几种基本运动6
1.2 牛顿力学的基本定律10
1.2.1 牛顿运动定律10
1.2.2 惯性参考系和伽利略相对性原理11
1.2.3 用牛顿定律解题12
1.2.4 万有引力定律 惯性质量和引力质量14
*1.2.5 非惯性参考系和惯性力15
1.3 动量变化定理和动量守恒17
1.3.1 冲量和质点动量变化定理17
1.3.2 质点系动量变化定理18
1.3.3 动量守恒定律19
*1.3.4 火箭水平推进速度20
1.3.5 质心和质心运动定理21
1.4 功和能量22
1.4.1 功和质点动能变化定理22
1.4.2 质点系动能变化定理23
1.4.3 保守力和势能24
1.4.4 机械能变化定理26
*1.4.5 理想流体和伯努利方程26
1.4.6 机械能守恒定律28
1.5 角动量变化定理和角动量守恒30
1.5.1 质点的角动量30
1.5.2 质点角动量变化定理30
1.5.3 质点系角动量变化定理和角动量守恒定律32
本章提要33
习题34

第2章 刚体力学38
2.1 刚体的定轴转动和平面平行运动38
2.1.1 刚体的定轴转动38
2.1.2 刚体定轴转动定理 转动惯量 力矩39
2.1.3 刚体的平面平行运动40
2.2 转动惯量的计算 平行轴定理41
2.3 用刚体转动定理解题43
2.4 刚体转动的功和能46
2.4.1 转动动能46
2.4.2 刚体的重力势能46
2.4.3 力矩做功46
2.4.4 刚体定轴转动的动能变化定理47
2.4.5 运动刚体的机械能守恒47
2.5 定轴转动刚体的角动量守恒 48
*2.6 进动和陀螺仪50
本章提要50
习题51

第3章 狭义相对论55
3.1 狭义相对论的建立55
3.1.1 时空变换55
3.1.2 绝对时空观和伽利略变换56
3.1.3 狭义相对论的基本假设56
3.2 洛伦兹变换58
3.3 时间延缓和长度收缩61
3.3.1 同时性的相对性61
3.3.2 时间延缓62
3.3.3 长度收缩64
3.4 相对论速度变换66
3.5 相对论动力学基础67
3.5.1 动量和质量68
3.5.2 质能关系69
*3.5.3 能量和动量关系71
*3.5.4 能量和动量守恒72
*3.6 广义相对论简介73
本章提要74
习题75

第4章 静电场77
4.1 电荷和库仑定律77
4.1.1 电荷77
4.1.2 库仑定律78
4.2 电场和电场强度79
4.2.1 电场79
4.2.2 电场强度79
4.2.3 电场强度的计算80
4.3 电通量和高斯定理84
4.3.1 电场线和电通量84
4.3.2 高斯定理86
4.3.3 用高斯定理求电场87
4.4 静电场的环路定理和电势89
4.4.1 静电场的保守性89
4.4.2 静电场的环路定理90
4.4.3 电势90
4.4.4 由电势求电场强度93
本章提要94
习题95

第5章 静电场中的导体和电介质99
5.1 静电场中的导体99
5.1.1 导体的静电平衡99
5.1.2 静电平衡导体上的电荷分布99
5.1.3 静电平衡导体表面附近的电场100
5.1.4 静电屏蔽102
5.2 电容和电容器103
5.2.1 孤立导体的电容103
5.2.2 电容器的电容103
5.2.3 电容器的串并联104
5.3 静电场中的电介质105
5.3.1 电介质的极化105
5.3.2 极化强度和极化电荷106
5.3.3 电介质的极化规律107
5.3.4 有介质时的高斯定理107
5.3.5 用有介质时的高斯定理求电场108
5.4 静电场的能量109
*5.5 几种各向异性电介质介绍111
本章提要112
习题112

第6章 稳恒电流的磁场116
6.1 电流密度和稳恒电流116
6.1.1 电流密度矢量116
6.1.2 稳恒电流117
6.1.3 欧姆定律的微分形式118
6.2 磁感应强度和毕奥-萨伐尔定律119
6.2.1 基本磁现象119
6.2.2 磁感应强度120
6.2.3 毕奥-萨伐尔定律121
6.2.4 用毕奥-萨伐尔定律求磁场122
6.3 安培环路定理124
6.3.1 安培环路定理的表述124
6.3.2 用安培环路定理求磁场125
6.4 安培力 磁矩 洛伦兹力 128
6.4.1 安培力128
6.4.2 磁场对载流线圈的力矩 磁矩129
6.4.3 洛伦兹力131
6.4.4 带电粒子在磁场中的运动131
6.4.5 霍尔效应132
6.5 磁场中的磁介质133
6.5.1 磁介质的磁化133
6.5.2 磁化强度和磁化电流134
6.5.3 有介质时的安培环路定理134
6.5.4 磁介质的磁化规律135
6.5.5 用有介质时的安培环路定理求磁场135
*6.6 铁磁质136
本章提要138
习题138

第7章 电磁感应 位移电流 电磁波143
7.1 电磁感应143
7.1.1 电动势143
7.1.2 电磁感应现象144
7.1.3 法拉第电磁感应定律144
*7.1.4 电磁感应定律和磁通连续定理146
7.2 动生电动势 感生电动势 感生电场146
7.2.1 动生电动势147
7.2.2 感生电动势和感生电场148
7.3 互感和自感150
7.3.1 互感150
7.3.2 自感151
7.3.3 磁场的能量151
7.4 麦克斯韦方程组和电磁波152
7.4.1 位移电流和普遍情况下的安培环路定理152
7.4.2 麦克斯韦方程组154
7.4.3 电磁波155
本章提要156
习题157

第8章 气体动理论160
8.1 理想气体和平衡态160
8.1.1 理想气体160
8.1.2 平衡态160
8.1.3 理想气体的状态方程161
8.2 理想气体的压强和温度162
8.2.1 理想气体的微观假设162
8.2.2 统计平均值162
8.2.3 理想气体的压强163
8.2.4 理想气体的温度164
8.2.5 光子气体的压强165
8.3 能量均分定理 理想气体的内能166
8.3.1 自由度166
8.3.2 能量均分定理166
8.3.3 理想气体的内能167
8.4 分子按空间位置的分布168
8.4.1 大气压随高度的变化168
8.4.2 大气密度随高度的变化169
8.4.3 分子按空间位置的分布规律169
8.5 麦克斯韦分布律170
8.5.1 麦克斯韦速度分布律170
8.5.2 麦克斯韦速率分布律171
8.5.3 平均速率 方均根速率172
8.6 相空间和玻耳兹曼分布律173
8.6.1 相空间和分布函数173
8.6.2 玻耳兹曼分布律174
8.6.3 能量均分定理的证明175
8.6.4 简谐振子的平均能量176
8.7 实际气体和范德瓦耳斯方程177
8.7.1 实际气体等温线177
8.7.2 分子力178
8.7.3 范德瓦耳斯方程178
8.8 平均自由程和输运过程180
8.8.1 平均自由程180
8.8.2 输运过程181
本章附录183
本章提要184
习题185

第9章 热力学基础187
9.1 热力学第一定律187
9.1.1 热力学第一定律的表述187
9.1.2 准静态过程187
9.1.3 ΔE、A和Q的计算188
9.2 理想气体的典型过程和热容189
9.2.1 等体过程和摩尔定体热容189
9.2.2 等压过程和摩尔定压热容189
9.2.3 等温过程190
9.2.4 绝热过程191
9.3 循环过程和卡诺循环193
9.3.1 循环过程和热机效率193
9.3.2 可逆过程和不可逆过程194
9.3.3 卡诺循环和卡诺定理195
9.4 热力学第二定律198
9.4.1 热力学第二定律的宏观表述198
9.4.2 微观态和等概率假设199
9.4.3 热力学第二定律的微观意义200
9.5 熵和熵增加原理201
9.5.1 玻耳兹曼熵201
9.5.2 熵增加原理202
9.5.3 克劳修斯熵202
9.5.4 理想气体的熵204
本章提要207
习题208

第10章 振动和波动211
10.1 简谐振动211
10.1.1 简谐振动的描述211
10.1.2 旋转矢量图和复数表示214
10.1.3 简谐振动的能量215
10.2 两个简谐振动的合成217
10.2.1 同方向、同频率简谐振动的合成217
10.2.2 同方向、不同频率简谐振动的合成218
10.2.3 互相垂直的同频率简谐振动的合成219
10.2.4 互相垂直的不同频率简谐振动的合成220
10.3 阻尼振动 受迫振动 共振220
10.3.1 阻尼振动220
10.3.2 受迫振动221
10.3.3 共振222
10.3.4 品质因数223
10.4 简谐波223
10.4.1 简谐波的产生224
10.4.2 简谐波的波函数224
10.4.3 简谐波的能量226
10.5 惠更斯原理和波的传播方向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 波的叠加 干涉 驻波230
10.6.1 波的叠加原理230
10.6.2 波的干涉230
10.6.3 驻波230
10.6.4 半波损失232
10.6.5 简正模式232
10.7 多普勒效应233
10.7.1 机械波的多普勒效应233
10.7.2 电磁波的多普勒效应235
10.7.3 冲击波236
10.8 波动方程和波速237
10.8.1 波动方程237
10.8.2 波速237
本章提要238
习题240

第11章 波动光学243
11.1 光源发光机理 杨氏双缝干涉243
11.1.1 光源发光机理243
11.1.2 杨氏双缝干涉244
11.1.3 半波损失的实验验证246
11.2 相位差和光程247
11.2.1 两束光在相遇点的相位差247
11.2.2 光程和费马原理247
11.2.3 透镜物像之间的等光程性247
11.3 厚度均匀薄膜干涉--等倾干涉249
11.3.1 等倾干涉条纹249
11.3.2 增透膜和增反膜251
11.4 厚度不均匀薄膜干涉--等厚干涉252
11.4.1 劈尖薄膜干涉252
11.4.2 牛顿环254
11.4.3 迈克耳孙干涉仪255
11.5 单缝衍射和半波带法256
11.5.1 惠更斯-菲涅耳原理256
11.5.2 夫琅禾费单缝衍射257
11.5.3 菲涅耳半波带法257
11.6 圆孔衍射和光学仪器的分辨率 259
11.6.1 夫琅禾费圆孔衍射259
11.6.2 光学仪器的分辨率260
11.7 光栅和光栅衍射261
11.7.1 光栅262
11.7.2 光栅衍射262
11.7.3 缺级现象263
11.7.4 晶体对X射线的衍射265
11.8 光的偏振266
11.8.1 光的偏振状态267
11.8.2 偏振片268
11.8.3 反射光和折射光的偏振269
*11.9 双折射269
11.9.1 双折射现象269
11.9.2 波片271
11.9.3 起偏棱镜273
11.9.4 偏振光的干涉273
本章提要274
习题275

第12章 量子物理基础277
12.1 黑体辐射和能量子假设277
12.1.1 热辐射277
12.1.2 黑体和黑体辐射278
12.1.3 普朗克黑体辐射公式和能量子假设280
12.2 光的粒子性281
12.2.1 光电效应和爱因斯坦光量子理论281
12.2.2 康普顿效应284
12.2.3 光的波粒二象性286
12.3 粒子的波动性 概率波 波函数286
12.3.1 粒子的波动性286
12.3.2 概率波287
12.3.3 波函数289
12.3.4 自由粒子波函数290
12.4 不确定度关系291
12.5 薛定谔方程和能量本征方程294
12.5.1 自由粒子薛定谔方程294
12.5.2 薛定谔方程和哈密顿量294
12.5.3 能量本征方程和定态295
12.6 一维势场中的粒子297
12.6.1 无限深方势阱中的粒子297
12.6.2 简谐振子299
12.6.3 隧道效应301
12.7 动量和轨道角动量303
12.7.1 动量303
12.7.2 轨道角动量303
12.7.3 分子的转动能级306
12.8 电子的自旋306
12.8.1 磁矩与角动量的关系307
12.8.2 施特恩-盖拉赫实验307
12.8.3 电子自旋的表达308
12.9 氢原子309
12.9.1 径向方程309
12.9.2 能级和本征波函数309
12.9.3 电子的概率分布311
12.9.4 原子的电子壳层结构312
本章提要316
习题317

数值表320

习题答案322

索引334