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第1章 绪论1

1.1物理发展概况1

1.1.1古代自然哲学与物理科学1

1.1.2经典物理的建立和发展2

1.1.3近代物理的发展5

1.1.4物理与新兴学科6

1.2物理对人类文明和人类生活的推动与影响6

1.2.1日心说的确立7

1.2.2电磁波和通信7

1.2.3航空航天7

1.2.4交通工具中的物理学8

1.2.5物理学渗透到生活的方方面面8

1.3物理的主要领域和物理的分支8

1.3.1经典力学8

1.3.2热学、热力学和经典统计力学9

1.3.3经典电磁学与电动力学9

1.3.4光学9

1.3.5相对论力学10

1.3.6原子物理学与分子物理学10

1.3.7量子力学 量子电动力学 量子统计力学11

1.3.8固体物理学11

1.3.9原子核物理学12

1.3.10等离子体物理学12

1.3.11粒子物理学12

1.4基本物理量和国际单位制中七个基本单位12

1.5在文科类学生中开设物理课程的必要性13

第2章 力学15

2.1物体运动的描述15

2.1.1描述前的准备工作15

2.1.2描述物体运动的物理量17

2.1.3运动全过程的描述——运动函数21

2.2牛顿运动定律24

2.2.1牛顿第一定律24

2.2.2牛顿第二定律27

2.2.3牛顿第三定律30

2.2.4非惯性系中的惯性力32

2.3牛顿第二定律另样表达34

2.3.1动量与冲量34

2.3.2动量定理35

2.3.3动量守恒定律37

2.4在功能概念下的牛顿第二定律的变形38

2.4.1功和功率38

2.4.2动能与势能40

2.4.3动能定理40

2.4.4保守力的功与势能41

2.4.5机械能守恒定律42

2.4.6普遍能量守恒及转化定律43

2.5牛顿定律支持我们在蓝天飞翔——飞机44

2.5.1飞机概述44

2.5.2飞机飞行的原理45

2.6牛顿定律支持我们深入太空——卫星与火箭46

2.6.1卫星46

2.6.2火箭48

2.7刚体定轴转动简介50

2.7.1刚体模型50

2.7.2描述刚体转动的物理量50

2.7.3刚体定轴转动定律52

第2章习题53

第3章 振动与波动56

3.1机械振动56

3.1.1弹性与惯性的和谐之作——简谐振动56

3.1.2简谐振动的叠加与复杂振动的分解60

3.1.3共振63

3.2机械波64

3.2.1机械波形成的条件64

3.2.2描述波动的物理量65

3.2.3描写波动全过程的一维简谐波函数67

3.2.4波在两种介质光滑界面的行为——反射与折射68

3.2.5波遇障碍物的行为——波的绕射（或衍射）69

3.2.6波与波相遇的行为——波的干涉69

3.2.7波干涉实例——驻波70

3.2.8波的多普勒效应71

3.3机械波的实例——声波71

3.3.1能听见的声波71

3.3.2听不见的声波——超声波73

3.3.3长寿命的声波——次声波75

3.4电磁波76

第3章习题76

第4章 热学78

4.1热运动78

4.1.1布朗运动——无意中看见了物质内部一个混乱的世界78

4.1.2分子之间的相互制约——分子力和分子势能79

4.1.3热运动剧烈程度的表示与测量——温度与温度计81

4.1.4理想气体压强与绝对温度的关系——定容压强温度计82

4.1.5理想气体状态方程84

4.1.6系统内部的混乱程度——熵85

4.2热力学第一定律86

4.2.1系统内部情况的综合评估——内能86

4.2.2改变系统内能的方式87

4.2.3绝对的自然规律——热力学第一定律88

4.3热机——带来第一次工业革命89

4.3.1如何将热能变成机械能89

4.3.2卡诺的伟大贡献——卡诺循环与卡诺机90

4.3.3当今热机的改进92

4.4致冷循环与致冷机93

4.4.1冰箱、空调93

4.4.2热泵及其工作原理94

4.5能造出第二类永动机吗——热力学第二定律95

4.5.1什么是第二类永动机95

4.5.2热力学第二定律的判词96

4.5.3可逆过程与不可逆过程96

4.5.4不可逆过程产生熵——熵增原理97

4.5.5熵增带来的后果98

4.5.6增智、增绿、节育、节约99

4.6熵增与宇宙——一个尚未了结的问题100

第4章习题101

第5章 电磁学102

5.1电荷与电场102

5.1.1电荷及其相互作用102

5.1.2电荷之间的相互作用——库仑定律104

5.1.3电荷如何相互作用——电场与电场强度105

5.1.4电场线与电通量107

5.1.5电势与电容110

5.2电流111

5.2.1电线上的鸟——电的流动111

5.2.2生活中常用的两种电——直流电和交流电112

5.3导电和不导电的材料——导体、半导体和绝缘体114

5.3.1导体114

5.3.2绝缘体114

5.3.3半导体115

5.4欧姆定律与焦耳定律116

5.4.1电阻116

5.4.2“不死鸟”和高压线117

5.4.3焦耳定律118

5.5磁现象与磁场119

5.5.1基本磁现象119

5.5.2磁的相互作用——磁场与磁感应强度120

5.5.3磁场的高斯定理122

5.5.4磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力124

5.5.5磁场对载流导线的作用力——安培力125

5.6电磁感应现象125

5.7电磁学带给人类的幸福生活128

5.7.1电磁炉128

5.7.2现代通信——走进信息时代129

5.7.3广播与电视131

5.7.4无线电导航与GPS132

5.7.5磁悬浮列车133

5.7.6 LED照明134

第5章习题136

第6章 光学137

6.1神奇的光137

6.1.1从光到光学137

6.1.2光——万物生长之源138

6.2光的粒子性——几何光学140

6.2.1光学世界里的交通规则——反射和折射定律、费马原理140

6.2.2全反射——折射定律的特例143

6.2.3海市蜃楼——眼见为虚145

6.2.4球面镜和透镜146

6.2.5光学——呈现万物148

6.3光的波动性——波动光学152

6.3.1光的相干性152

6.3.2光的干涉153

6.3.3光的衍射157

6.3.4光的偏振161

6.4色彩163

6.4.1牛顿三棱镜分光实验164

6.4.2色彩与光的吸收、反射164

6.4.3色彩与光的散射165

第6章习题167

第7章 量子物理学169

7.1量子力学的诞生171

7.1.1黑体辐射——经典物理灾难的来临171

7.2光的波粒二象性174

7.2.1光的波粒二象性——量子论的再证实174

7.3光谱与能级178

7.3.1氢原子可见光谱178

7.3.2卢瑟福的原子模型180

7.3.3玻尔的量子论——量子论青年时代的到来181

7.3.4玻尔的量子论对氢原子光谱的解释182

7.3.5玻尔理论的成功和困难185

7.4粒子的波粒二象性186

7.4.1光的波粒二象性186

7.4.2粒子的波粒二象性186

7.4.3物质波的实验验证188

7.5波函数与薛定谔方程189

7.5.1薛定谔方程189

7.5.2波函数及其统计解释190

7.5.3四个量子数 电子的排布193

7.6现代仪器举例194

7.6.1电子显微镜194

7.6.2扫描隧道显微镜196

7.6.3激光器199

第7章习题202

第8章 微观世界中的物理203

8.1古代的微观物质假说203

8.2原子模型的发展历史204

8.3原子的组成205

8.3.1电子205

8.3.2核子205

8.3.3夸克205

8.3.4几种基本微观粒子的尺度206

8.4基本粒子和几种重要微观粒子207

8.4.1基本粒子207

8.4.2轻子207

8.5微观粒子的相互作用标准模型以及传递相互作用的媒介子209

8.5.1四种相互作用209

8.5.2粒子物理的标准模型210

8.6放 射性211

8.6.1三大发现211

8.6.2放射性的发现，居里夫妇的贡献212

8.6.3 α，β，γ三种射线213

8.6.4放射性的衰变规律213

8.7质能关系与核能214

8.7.1质能关系式214

8.7.2核裂变215

8.7.3原子弹216

8.7.4核聚变216

8.7.5氢弹217

8.7.6太阳能——引力约束聚变218

8.8核能的和平应用219

8.9核辐射防护的一些基本知识220

8.9.1天然辐射220

8.9.2吸收剂量221

8.9.3辐射的防护223

第8章习题223

第9章 天体物理和宇宙225

9.1相对论的创立225

9.1.1牛顿的绝对时空观226

9.1.2迈克耳孙-莫雷实验227

9.1.3狭义相对论原理227

9.1.4相对论的时空观228

9.1.5广义相对性原理232

9.2宇宙的演化234

9.2.1宇宙大爆炸234

9.2.2宇宙大爆炸学的科学依据234

9.2.3宇宙大爆炸理论的缺陷236

9.2.4宇宙的演化进程236

9.3太阳系与宇宙237

9.3.1地球——人类的家园237

9.3.2太阳及太阳系238

9.3.3银河系238

9.3.4银河系的近邻239

9.3.5哈勃定律与宇宙的膨胀239

9.3.6恒星的演化240

9.4星云、星系241

9.4.1星云241

9.4.2星系243

9.5天体观测中常用的天文望远镜244

9.5.1光学天文望远镜245

9.5.2射电望远镜247

第9章习题248

参考文献250