绪论

0-1 物理学研究的对象

一、什么是物理学

二、物理学的划分

0-2 物理量的测量和单位制

0-3 物理世界的层次和数量级

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、运动的合成和分解

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 牛顿运动定律

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、碰撞问题

二、各种碰撞举例

三、哈密顿原理、对称性和稳定性

2-4 综合训练

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

三、冲击波

4-5 叠加原理和驻波

一、叠加原理

二、驻波

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

二、库仑定律

三、叠加原理

四、电场强度及其叠加

五、电位移、E通量和高斯定理

6-3 电势

一、电场力的功和电势

二、电场强度与电势的关系

三、泊松方程和拉普拉斯方程

四、电场线和等势线

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B

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

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、磁化强度之间的关系

四、铁磁质

习题

第8章 麦克斯韦方程组与电磁场

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

习题

第9章 光的波动性

9-1光波的叠加

一、惠更斯-菲涅耳原理

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、原子光谱及夫兰克-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

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-玻分布

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（相空间微扰法）

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

附录一 C语言的操作、计算、作图与模拟

一、Turbo C平台操作要领

二、基础物理的计算程序结构简介

三、方程的建立与迭代形式

四、三维表现方法

五、库函数表说明

附录二 矢量基础

一、矢量与矢量空间

二、矢量空间例

三、矢量积与混合积

四、矢量场

附录三 java模型学件的说明

附录四 常用物理常数及单位

参考文献