目录
第1章质点运动学
本章引入和导读
1.1质点——描述物体机械运动的一个理想模型
——什么是质点？为什么要引入质点模型？
1.2描述物体机械运动状态的物理量
——什么是位移、速度和加速度？
1.2.1参考系和坐标系
1.2.2标量和矢量
1.2.3位置矢量和位移
1.2.4平均速度和瞬时速度
1.2.5平均加速度和瞬时加速度
1.3物体机械运动的分类
——物体的机械运动有哪几种分类？
1.3.1直线运动和曲线运动
1.3.2匀速运动和变速运动
1.4物体机械运动的相对性
——在不同参考系中描述同一个物体的运动结果相同吗？
1.5中学物理和大学物理运动学的几点比较
——中学物理与大学物理运动学有哪些不同？
思考题
习题
第2章质点动力学
本章引入和导读
2.1牛顿提出的绝对时间和绝对空间
——什么是牛顿提出的经典时空观？
2.2牛顿三大运动定律
——什么是牛顿三大运动定律的整体性和公理性？
2.2.1牛顿第一定律： 惯性以及力和运动状态变化的定性关系
2.2.2牛顿第二定律： 动量以及力和运动状态变化的定量关系
2.2.3牛顿第三定律： 两个物体之间真实相互作用力的对称关系
2.2.4牛顿三大运动定律的整体性及其相互关系
2.2.5牛顿三大运动定律是一个完整的逻辑化公理体系
2.2.6经典力学体现的运动因果观
2.3从行星运动三大定律到万有引力定律
——牛顿是怎样提出万有引力定律的？
2.3.1开普勒和行星运动三大定律
2.3.2牛顿提出的万有引力定律
2.4牛顿三大运动定律的提出是经典力学的伟大成就
——什么是科学史上第一次大统一？
2.5非惯性系和惯性力
——在非惯性系中牛顿三大运动定律成立吗？
思考题
习题
第3章动量、角动量及其守恒定律
本章引入和导读
3.1动量、动量定理和动量守恒定律
——为什么说，动量是物体机械运动的矢量量度？
3.1.1动量和动量定理——力的时间累积效应
3.1.2碰撞现象和质点系的动量守恒定律
3.1.3动量守恒定律和牛顿三大运动定律的关系
3.2角动量、角动量定理和角动量守恒定律
——为什么说，角动量是物体相对于定点运动的矢量量度？
3.2.1角动量和角动量定理——力矩的时间累积效应
3.2.2角动量守恒定律和有心力
3.3动量和角动量的几点比较
——动量与动量定理和角动量与角动量定理有哪些相似点和区别？
思考题
习题
第4章功和机械能
本章引入和导读
4.1外力的功、动能定理和机械能守恒定律
——为什么说，动能是物体机械运动的标量量度？
4.1.1动能定义的提出
4.1.2功的一般定义和动能定理
4.1.3保守力的功和质点的势能
4.1.4系统的功能原理和机械能守恒定律
4.2普遍的能量守恒定律
——为什么说，能量守恒定律是自然界的一条普遍的定律？
思考题
习题
第5章刚体力学
本章引入和导读
5.1刚体运动及其分类
——什么是刚体？怎样对刚体运动进行分类？
5.1.1刚体——描述固态物体机械运动的一个理想模型
5.1.2刚体运动的分类——平动和转动
5.2刚体平动和定轴转动的运动学
——什么是刚体定轴转动的角量和线量？
5.2.1刚体平动的运动学
5.2.2刚体的转动角位移及其运动方程
5.2.3刚体的转动角速度和角加速度
5.3刚体平动和定轴转动的动力学
——怎样建立刚体运动定理与质点运动定理之间的类比？
5.3.1刚体的质心和质心运动定理
5.3.2刚体的转动惯性和转动惯量
5.4刚体定轴转动的角动量和角动量守恒定律
——怎样建立刚体的转动动力学与质点动力学之间的对比？
5.4.1刚体定轴转动的角动量和角动量定理
5.4.2刚体定轴转动的角动量守恒定律
5.5刚体定轴转动的动能和动能定理
——怎样建立刚体转动动能定理与质点动能定理之间的类比？
思考题
习题
第6章简谐振动和简谐波
本章引入和导读
6.1简谐振动的运动学
——什么是描述简谐振动的三个特征量？
6.1.1简谐振动的运动学描述及其三个特征量
6.1.2简谐振动的旋转矢量图示法
6.1.3简谐振动的初始条件
6.1.4单摆的运动
6.2简谐振动的机械能
——什么是简谐振动的动能和势能？
6.3两个简谐振动的合成
——相位差在振动合成中有着怎样的重要作用？
6.3.1两个位移方向相同、频率相同的简谐振动的合成
6.3.2两个位移方向相同、频率不同的简谐振动的合成
6.3.3两个位移方向相互垂直、频率相同的简谐振动的合成
6.4受阻力和外力驱动作用时的实际振动
——阻力和外力怎样影响简谐振动？
6.4.1阻尼振动
6.4.2受迫振动和共振
6.5简谐波
——振动的信息和能量是怎样传播的？
6.5.1机械波是机械振动的传播
6.5.2简谐波的分类： 横波和纵波
6.5.3平面简谐波的运动方程
6.6简谐波的能量和能量的传播
——波的能量和振动的能量有什么区别？
6.6.1简谐波的动能和势能
6.6.2简谐波的能量流
6.7两个简谐波的合成
——什么是波的相长干涉和相消干涉?
6.7.1两列简谐波的相长干涉和相消干涉
6.7.2驻波——波的干涉的一个特例
6.8多普勒效应和波的频率的相对性
——什么是频率红移现象？
6.8.1机械波的多普勒效应
6.8.2波的频率的相对性
思考题
习题
第7章热力学平衡态和准静态过程
本章引入和导读
7.1热学研究的对象、内容和热力学系统的分类
——什么是热力学系统及其分类？
7.1.1热学研究的对象和内容
7.1.2热力学系统的分类
7.2热力学平衡态
——什么是静中有动的统计平衡态？
7.3热平衡定律和温度
——什么是温度的科学定义？
7.3.1对物体的冷热程度的感觉判断
7.3.2热平衡定律和温度的科学定义
7.4温标和温度计
——什么是温度的定量表示方式？
7.5气体的状态方程
——什么是热力学系统的静态描述？
7.6准静态过程
——什么是热力学过程的动态描述？
7.6.1从静态描述到动态描述
7.6.2引起系统状态变化的两种方式
7.6.3动中有静的准静态过程
思考题
第8章气体动理论
本章引入和导读
8.1关于分子个体行为和集体行为的基本假设
——什么是气体动理论的基本假设？
8.2气体的压强和温度的微观解释
——什么是压强和温度的统计意义？
8.2.1气体压强的微观解释
8.2.2气体温度的微观解释
8.3分子无规则运动的速率分布函数
——什么是大量分子无规则运动速率呈现的统计规律？
8.3.1麦克斯韦速率分布函数
8.3.2三个特征速率
8.4能量按自由度均分定理
——什么是大量分子无规则运动能量呈现的统计规律？
8.4.1能量按自由度均分定理
8.4.2理想气体的内能
8.5气体内部的运输过程
——什么是气体分子平均碰撞频率和分子平均自由程？
思考题
习题
第9章热力学第一定律
本章引入和导读
9.1内能和热力学第一定律
——什么是热力学系统的内能？
9.2热力学第一定律对理想气体的应用
——怎样得出准静态过程的功、热量和内能？
9.2.1准静态单一过程的功
9.2.2准静态单一过程的热容和热量
9.2.3准静态单一过程的内能改变
9.3准静态单一过程的过程方程
——什么是单一过程的过程方程？
9.4准静态循环过程及其效率
——什么是准静态循环过程的效率？
9.5卡诺循环——一个理想化的循环过程
——什么是卡诺循环及其效率？
9.6制冷机和热泵
——什么是卡诺循环的逆循环？
9.7能量守恒和转换的思想是物理学的重要思想
——什么是做功和传热的量的等当性和质的可转换性？
思考题
习题
第10章热力学第二定律和热力学第三定律
本章引入和导读
10.1不可逆过程和可逆过程
——什么是自然界实际过程的方向性？
10.2热力学第二定律的两种典型表述
——为什么热力学第二定律的地位高于热力学第一定律？
10.3不可逆过程是能量品质不断降低的过程
——为什么热能不如其他形式的能量更有用？
10.4熵和熵增加原理
——在热力学中熵的地位为什么比内能更重要？
10.4.1一个比内能更重要的状态函数——熵
10.4.2熵增加原理： 宇宙的熵增加
10.5热力学第二定律的微观解释和熵的微观意义
——为什么系统越无序它的熵就越大？
10.6热力学第三定律和零熵
——为什么绝对零度是不可能达到的？
10.7人类对大自然的尊重和敬畏
——热力学定律否定性表述的重要意义是什么？
思考题
习题
第11章静电力和静电场
本章引入和导读
11.1对场的认识的深化是电磁学中的一条思想主线
——对电磁力的研究为什么需要从头开始？
11.2电荷的分类和电荷守恒定律
——物体带电现象的产生或消失的实质是什么？
11.2.1电荷和起电
11.2.2电荷守恒定律
11.3静电力的库仑定律
——什么是库仑定律的完整表述？
11.4静电场的物理描述方式
——什么是电场强度和电势？
11.4.1静电场状态的物理描述方式
11.4.2电场力、电场强度和电场强度叠加原理
11.4.3电势能、电势和电势叠加原理
11.4.4电场强度和电势的关系
11.5静电场的几何描述方式
——什么是电场线和电通量？
11.5.1电场线
11.5.2电通量
11.5.3等势面
11.6典型的带电体产生的电场强度和电势
——求电场强度和电势从部分到整体的方法是什么？
11.7静电场的高斯定理
——求电场强度和电势从整体到部分的方法是什么？
11.7.1静电场的高斯定理
11.7.2高斯定理提供了计算电场强度从整体到部分的方法
11.8静电场与导体和电介质的相互作用
——什么是静电场与物质的相互作用？
11.8.1物质导电性能的分类
11.8.2静电场与导体的相互作用
11.8.3静电场与电介质的相互作用
11.8.4真空中的电容器及其电容
11.8.5充满电介质的电容器及其电容
11.8.6电介质存在时的高斯定理
11.9电容器的能量和静电场的能量
——什么是静电场的能量？
思考题
习题
第12章恒定电流和磁场
本章引入和导读
12.1电流、电流密度和欧姆定律的微观形式
——怎样更细致地描述电流的大小？
12.1.1电流和电流密度及其相互关系
12.1.2欧姆定律的微观形式
12.2磁场的物理描述方式和几何描述方式
——什么是磁感应强度、磁感应线和磁通量？
12.2.1磁感应强度
12.2.2磁感应线和磁通量
12.3从电流元的磁场到恒定电流产生的磁场
——求磁场从部分到整体的方法是什么？
12.3.1电流元产生的磁场： 毕奥萨伐尔定律
12.3.2毕奥萨伐尔定律的应用举例
12.4磁场的两大重要定理
——什么是磁场中的高斯定理和安培环路定理？
12.4.1磁场中的高斯定理
12.4.2磁场中的安培环路定理
12.4.3安培环路定理的应用举例
12.5磁场对运动电荷和对电流的作用
——什么是磁场对运动电荷和对载流导线的作用？
12.5.1磁场对运动电荷的作用
12.5.2霍尔效应
12.5.3磁场对载流导线的作用
12.5.4磁场对载流线圈的作用
12.6磁场与磁介质的相互作用
——磁介质是怎样被磁化,又是怎样影响外磁场的？
12.6.1磁介质的磁化及其分类
12.6.2磁介质磁化对磁场的影响
思考题
习题
第13章电磁感应和麦克斯韦方程组
本章引入和导读
13.1磁生电
——感应电动势是怎样产生和判定的？
13.1.1磁场的变化产生电场
13.1.2动生电动势和感生电动势
13.1.3自感现象、互感现象和磁场的能量
13.2电场和磁场的统一性
——什么是电场和磁场的内在联系？
13.2.1位移电流假说的提出
13.2.2电场和磁场的内在联系
13.2.3电磁波的产生和传播
13.2.4电磁波频率的“家谱”及其分类
13.3麦克斯韦方程组的重要地位和作用
——什么是科学史上第二次大统一？
思考题
习题
第14章光学基础
本章引入和导读
14.1光的微粒说和光的直线传播现象
——什么是光的微粒说？
14.1.1从光的微粒说的萌芽到光的粒子流假设
14.1.2光的直线传播和反射、折射现象
14.2光的波动说和光的干涉现象
——什么是光的波动说？
14.2.1从笛卡儿的波动思想到惠更斯的波动说
14.2.2托马斯·杨的波动说和双缝干涉实验
14.2.3光程光程差
14.2.4光的薄膜干涉现象——等倾干涉和等厚干涉
14.3光的波动说和光的衍射现象
——什么是惠更斯菲涅耳原理？
14.3.1光的衍射现象
14.3.2惠更斯菲涅耳原理
14.3.3夫琅禾费单缝衍射
14.3.4光栅衍射
14.4光的波动说和光的偏振现象
——什么是马吕斯定律和布儒斯特定律？
14.4.1光的偏振性
14.4.2自然光、偏振光和偏振光的分类
14.4.3起偏、检偏和马吕斯定律
14.4.4反射光、折射光的偏振和布儒斯特定律
14.5光的量子说和光电效应现象
——什么是光的量子说？
14.5.1黑体辐射和能量的量子说假设
14.5.2光电效应现象和光量子假设
思考题
习题
第15章相对论基础
本章引入和导读
15.1从伽利略的相对性原理到爱因斯坦的相对性原理
——两种时空观对两个问题分别给出两种怎样不同的回答？
15.2一个理想的追光实验和两条基本原理的提出
——经典的时空观是怎样失效的？
15.2.1一个理想的追光实验
15.2.2两条基本原理的提出
15.3时间测量的相对性
——动钟是怎样变慢的？
15.3.1同时是相对的
15.3.2动钟变慢
15.4长度测量的相对性
——长度是怎样收缩的？
15.5洛伦兹变换
——洛伦兹变换怎样取代了伽利略变换？
15.5.1洛伦兹变换
15.5.2洛伦兹速度变换
15.6质量和能量本是“一家人”
——质量会改变吗？
15.6.1问题的提出
15.6.2质量与速度的关系
15.6.3能量与质量的关系
15.7广义相对论简介
——什么是广义相对论的基本原理？
15.7.1等效原理
15.7.2等价原理
思考题
习题
第16章量子物理基础
本章引入和导读
16.1黑体辐射的普朗克公式和能量子假设
——能量子的假设是怎样提出来的？
16.1.1一定温度下物体辐射的电磁波能量与波长的关系
16.1.2黑体辐射公式和能量子假设
16.2光电效应和光量子假设
——爱因斯坦对光电效应作出什么样的理论解释？
16.2.1光电效应
16.2.2康普顿散射
16.2.3光子的能量、动量和波粒二象性
16.3德布罗意假设和物质波
——物质波、机械波和电磁波有什么不同？
16.3.1物质波假设的提出
16.3.2物质波的实验验证
16.4微观粒子的波动性是非经典的波动
——什么是描述微观粒子波动性的基本方程？
16.5一维无限深方势阱中的粒子波函数及能量
——一维无限深方势阱里的粒子能量为什么是离散的？
16.6氢原子的波函数及其能级分布
——确定氢原子的定态为什么需要三个量子数？
16.7海森伯不确定关系
——同时精确测量微观粒子的位置和动量为什么是不可能的？
16.7.1经典力学的确定性和不确定性
16.7.2海森伯不确定关系
16.8波函数和量子态
——什么是薛定谔猫？
思考题
习题
