大学物理学

目录
绪论
一、 物理学及其划分
二、 物理课程的教学改革:现代化与创新教育
三、 关于本课程的几点建议
四、 矢量基础
五、 DTP创新研究平台
第一篇 力学与相对论
第1章 质点运动学
1-1 质点运动的描述
一、 质点、坐标系和参考系
二、 质点运动的矢量描述
三、 常用的几种坐标
四、 运动学的基本问题
五、 运动的合成与分解
1-2 相对运动
一、 相互作平动的两个参考系
二、 相互作转动的两个参考系
习题
第2章 质点动力学
2-1 牛顿三定律
一、 牛顿定律的表述、相互关系及适用范围
二、 研究物理量的基本方法
2-2 牛顿定律的应用
一、 惯性质量、动量与惯性力
二、 伽利略变换和伽利略相对性原理
三、 力对时间的积累——力的冲量和动量定理
四、 力对空间的积累——力的功和动能定理
五、 保守力与势能关系、机械能守恒定律及势能曲线
2-3 对称性和守恒律的应用
一、 哈密顿原理、对称性和稳定性
二、 关于势模型问题的研究
三、 碰撞问题的研究
习题
第3章 刚体力学
3-1 刚体模型
一、 刚体的受力特征
二、 刚体的运动特征
三、 刚体的质心
四、 刚体绕定轴转动
五、 转动惯量及计算
3-2 角运动与线运动的对称性
一、 刚体的功和能
二、 角动量守恒
三、 刚体的平面平行运动
四、 回转仪
习题
第4章 振动和波
4-1 简谐振动
一、 简谐振动的定义
二、 简谐振动的描述方法
三、 简谐振动的合成
4-2 自由振动、阻尼振动和强迫振动
一、 振动方程的求解
二、 研究实例
4-3 机械波的基本概念、简谐波
一、 沿直线传播的简谐波
二、 平面和球面简谐波
4-4 简谐波的波动方程
一、 运动学方法
二、 动力学方法
4-5 叠加原理和驻波
一、 叠加原理
二、 驻波
三、 多普勒效应、声障与冲击波
四、 一般情况下二维波的叠加方法
习题
第5章 相对论
5-1 狭义相对论的基本假设
一、 相对性原理
二、 光速不变原理
5-2 时空观与时空几何
一、 牛顿的时空观
二、 狭义相对论的时空观
三、 世界图和世界线
5-3 相对论效应
一、 闵可夫斯基时空中的校准双曲线
二、 同时性的相对性
三、 时间延缓与长度收缩
四、 速度变换
五、 双生子佯谬
5-4 洛伦兹不变性与相对论力学
一、 光速的作用
二、 相对论力学
三、 相对论的应用
四、 洛伦兹变换下的不变性
5-5 广义相对论
一、 黎曼几何
二、 等效原理和广义相对性原理
三、 弯曲时空中的瞬时惯性系
习题
第二篇 电磁学与量子论
第6章 静电场
6-1 矢量场
一、 流量、通量与总场线根数
二、 环量
6-2 高斯定理
一、 电荷与电结构
二、 库仑定律
三、 叠加原理
四、 电场强度及其叠加
五、 电位移、电通量和高斯定理
6-3 电势
一、 电场力的功和势
二、 电场强度与电势的关系
三、 泊松方程和拉普拉斯方程
四、 用DTP平台研究电场线和等势线的作图
6-4 导体与电介质
一、 静电场中的导体
二、 电场中的电介质
三、 电容和电容器
四、 电场的能量
习题
第7章 电流与磁场
7-1 电流
一、 电流与电流强度
二、 电流密度
三、 电流连续性方程
四、 欧姆定律
五、 电流的功、焦耳定律
7-2 电流的磁场
一、 电流元和电流的磁矩
二、 毕奥-萨伐尔定律
三、 磁感应强度
7-3 磁场及磁场力的计算
一、 无限长载流直导线的磁场
二、 环形电流中心轴线上的磁场
三、 均匀磁场中载流导线所受的力
四、 磁场对运动电荷的作用力
五、 螺线管的磁场与数字计算方法
7-4 磁场强度、安培环路定律
一、 安培环路定律
二、 安培环路定律的应用
7-5 磁介质、介质中的磁场
一、 磁介质
二、 磁化强度矢量
三、 磁感应强度、磁场强度和磁化强度之间的关系式
四、 铁磁质
习题
第8章 麦克斯韦方程与电磁场
8-1 电磁感应
一、 电磁感应定律
二、 动生电动势和感生电动势
三、 自感与互感
四、 磁场的能量
8-2 麦克斯韦方程组
一、 两个假设:涡旋电场和位移电流
二、 麦克斯韦方程组
8-3 电磁波与电磁辐射
一、 自由电磁波
二、 电偶极子的辐射
三、 电磁场的能量
四、 电磁场的动量
五、 矩形空腔波导中的电磁驻波
习题
第9章 光的波动性
9-1 光波的叠加
一、 菲涅耳-惠更斯原理
二、 光程差法
三、 半波带法
四、 矢量法
五、 积分法
9-2 光的偏振
一、 偏振光与自然光
二、 椭圆偏振光与旋光性
9-3 应用举例
一、 光弹效应
二、 电光效应
三、 磁致旋光
习题
第10章 波函数与薛定谔方程
10-1 场与粒子的波粒二象性
一、 单光子干涉
二、 光电效应
三、 电子衍射
四、 薛定谔猫
10-2 能量的定态和二能级原子模型
一、 原子光谱及弗兰克-赫兹实验
二、 原子定态与二能级模型
10-3 量子论的基本假设
一、 波函数
二、 薛定谔方程
三、 力学量算符
四、 全同粒子的不可区分原理
10-4 定态薛定谔方程
一、 一维无限深势阱
二、 一维方势阱
习题
第11章 原子与激光
11-1 氢原子的能级和能量本征函数
一、 能量的本征方程、本征值和本征态
二、 对应原理、态叠加原理及稳定性
三、 氢原子波函数的数字化描述
11-2 简并性破除与量子激光
一、 简并对称性的破除
二、 量子激光
11-3 原子囚禁
习题
第12章 量子效应与物质结构
12-1 固体的能带
一、 能隙与布里渊区
二、 金属、半导体和绝缘体的能带结构
12-2 量子隧道效应
一、 单电子隧道效应
二、 双电子隧道效应
三、 二极管隧道效应
12-3 量子干涉效应
一、 COW相移
二、 A-B效应
12-4 量子的非定域性
12-5 物质结构、幻数及手征性
一、 物质结构与幻数
二、 物质结构的手征性
习题
第三篇 热物理学与非线性现象
第13章 宏观热物理学
13-1 温度与热力学第一定律
一、 平衡态与热力学过程
二、 热力学第零定律
三、 热力学第一定律
13-2 热力学第二定律和熵增加原理
一、 卡诺循环
二、 热力学第二定律
三、 熵增加原理
四、 热力学第三定律
习题
第14章 微观热物理学
14-1 玻耳兹曼方程与等概率原理
一、 相空间、宏观态和微观态
二、 玻耳兹曼方程
14-2 麦克斯韦-玻耳兹曼分布函数
一、 麦克斯韦-玻耳兹曼分布
二、 统计平均值
三、 宏观量与微观量的统计平均值
14-3 各种统计分布
一、 概率分布和统计平均法
二、 各种统计分布
14-4 信息熵
一、 信息与信息量
二、 信息熵
三、 信息熵与热熵
四、 信息熵与统计熵
14-5 偏离平衡态
一、 输运过程
二、 开放系统与自组织现象
三、 相变及其分类
14-6 临界现象
一、 气液相变的临界现象
二、 气液相变以外的连续相变现象
习题
第15章 非线性现象——混沌与分形
15-1 洛伦茨的不可预见性
一、 不可预见性
二、 周期三意味着混沌
三、 洛伦茨吸引子
15-2 菲根鲍姆常数
一、 周期倍增与分叉现象
二、 菲根鲍姆常数
15-3 单摆与倒摆
一、 单摆——从规则走向混沌
二、 倒摆——从单稳态到双稳态的相变
15-4 布鲁塞尔振子
一、 模型的建立
二、 不动点及扰动的引入
三、 稳定性讨论
15-5 李雅普诺夫指数
15-6 混沌同步控制
一、 混沌同步控制
二、 应用举例
15-7 分形物理
一、 海岸线长度的测量
二、 扩展对称性
三、 伊辛模型和渗流模型
15-8 科学的世界观
一、 来自宇宙学的启示
二、 微观世界的法则
三、 单摆的三相共存
习题
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