工科基础物理学

第1章 质点运动学

引子：说说故事“刻舟求剑”

1-1 运动的种类

1-2 质点运动的描述

1-2-1 参照物和坐标系

1-2-2 运动的描述

1-3 相对运动

1-3-1 伽利略坐标变换

1-3-2 相对运动

习题

第2章 质点（系）动力学

引子：力的漫长统一之路

2-1 牛顿运动定律

2-1-1 牛顿运动定律

2-1-2 牛顿运动定律的应用

2-2 力对时间的累积效应（动量定理）

2-2-1 质点的动量定理

2-2-2 质点系的动量定理

2-2-3 动量守恒定律

2-3 力对空间的累积效应（功和能）

2-3-1 功

2-3-2 动能定理

2-3-3 机械能守恒定律

2-4 质点的角动量

2-4-1 力矩、质点的角动量

2-4-2 质点系角动量定理、角动量守恒定律

2-5 质心运动定理

2-5-1 质心、质心运动定理

2-5-2 两体相互作用的讨论

2-6 非惯性系中的动力学方程

2-6-1 非惯性系

2-6-2 非惯性系中的牛顿第二运动定律方程

2-6-3 其他动力学方程

习题

第3章 连续体力学

引子：从被中香炉到陀螺仪的发展

3-1 刚体力学

3-1-1 刚体的运动

3-1-2 刚体定轴转动的力矩、角动量、转动惯量

3-1-3 刚体定轴转动定律、对定轴的角动量守恒定律、动能定理

3-1-4 刚体平面平行运动

3-1-5 刚体的进动

3-2 固体的弹性

3-2-1 应力和应变

3-2-2 描写弹性体性质的物理量

3-3 流体力学简介

3-3-1 理想流体的流动

3-3-2 黏滞流体的运动

习题

第4章 相对论

引子：当物体运动接近光速时

4-1 狭义相对论理论基础

4-1-1 狭义相对论基本假设

4-1-2 狭义相对论实验基础（光速不变原理）

4-1-3 洛仑兹变换

4-2 狭义相对论运动学

4-2-1 狭义相对论时空性质

4-2-2 相对论速度合成公式

4-2-3 运动物体的视觉形象

4-3 狭义相对论动力学

4-3-1 相对论性动量动力学方程

4-3-2 相对论性能量质能关系

4-3-3 四维动量=能量四维力

4-4 广义相对论简介

4-4-1 广义相对论的基本原理

4-4-2 广义相对论的实验检验

习题

第5章 振动和波

引子：从Tocama大桥的坍塌看防震减震技术

5-1 简谐振动

5-1-1 谐振振动旋转矢量法

5-1-2 简谐振动的合成

5-1-3 复杂振动的处理理论——傅里叶变换

5-2 阻尼、受迫振动

5-2-1 阻尼振动

5-2-2 受迫振动和共振

5-3 耦合振子

5-4 机械波

5-4-1 波动的产生与传播

5-4-2 波动方程和能量传播

5-4-3 波的反射与相位跃变

5-5 波的叠加

5-5-1 波的叠加原理

5-5-2 波的干涉

5-5-3 驻波

5-6 多普勒效应

5-6-1 机械波的多普勒效应

5-6-2 电磁波（光波）的多普勒效应

5-6-3 冲击波（激震波）

5-7 非线性波简介

5-7-1 简谐波的相速和波包的群速（色散效应）

5-7-2 介质的非线性化对波的影响

5-7-3 孤波

习题

第6章 静电场

引子：从700个修道士的震颤看静电的威力和作用

6-1 库仑定律场

6-1-1 电荷库仑定律

6-1-2 电场强度

6-1-3 场的叠加原理

6-2 电场通量高斯定理

6-2-1 法拉第电场线电通量

6-2-2 静电场中的高斯定理

6-2-3 高斯定理的应用

6-3 环路定理电势

6-3-1 环路定理

6-3-2 电势差电势

6-3-3 电势的叠加原理

6-3-4 电势与电场强度的关系

习题

第7章 导体和电介质

引子：你知道人脑的记忆，但你听说过电、磁的记忆吗

7-1 静电场中的导体

7-1-1 导体的静电平衡条件

7-1-2 带电导体的电荷分布

7-1-3 电容、电容器

7-2 静电场中的电介质

7-2-1 电介质的种类和电介质的极化

7-2-2 电极化强度矢量p

7-2-3 有电介质时的高斯定理、电位移矢量

7-2-4 铁电体、驻极体和压电体

7-3 静电场的能量

7-3-1 点电荷系的能量

7-3-2 带电体的能量

7-3-3 电容器储存的能量

7-3-4 静电场的能量和能量密度

习题

第8章 稳恒电流

引子：从伏打电堆的发明到电流的三种效应

8-1 电流电流密度

8-1-1 电流电流密度

8-1-2 电流的连续性方程

8-2 电阻率欧姆定律的微分形式

8-2-1 电阻率

8-2-2 欧姆定律的微分形式

8-2-3 四类电介体（绝缘体、半导体、导体、超导体）

8-3 电源电动势

8-3-1 电源电动势

8-3-2 稳恒电场

8-3-3 含电源电路的欧姆定律

8-4 电容器的充放电

习题

参考文献

《工科基础物理学（上）》根据教学基本要求，选择了除“几何光学”之外的所有A类知识点。考虑到物理学的成熟（完善）、系统和发展，本教材仍以物理学系统分类，以经典物理内容（力、热、电磁、光）为主线，阐述物理概念、方法、工具和发展。但是，如果我们只讲传统不讲现代，只讲线性不讲非线性，只讲内容不分层次，那么就体现不出物理的发展和时代的需要。因此，强化近、现代物理内容，特别是强化非线性物理的内容变得非常重要，这部分内容在《工科基础物理学（上）》中既独立成章（第16章），又穿插于经典之中（第5、14章）。这样做可以保证学时的“弹性”，如学时较多，可以全面介绍非线性（第16章）；学时不足，只要在相应章节中选讲非线性即可。