大學(xué)物理導(dǎo)論：物理學(xué)的理論與方法、歷史與前沿

     目錄
   緒論 物理學(xué)的作用與意義
    0.1物理學(xué)是自然科學(xué)的帶頭學(xué)科
    0.2物理學(xué)是現(xiàn)代技術(shù)革命的先導(dǎo)
    0.3物理學(xué)是科學(xué)的世界觀和方法論的基礎(chǔ)
    第1篇 力學(xué)
   第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)
    1.1力學(xué)的起源
    1.1.1力學(xué)的研究對象
    1.1.2中國古代力學(xué)的成就
    1.1.3古希臘時(shí)期的力學(xué)成就
    1.1.4近代力學(xué)的開端
    1.2空間和時(shí)間的計(jì)量
    1.2.1長度的計(jì)量
    1.2.2時(shí)間的計(jì)量
    1.3物質(zhì)世界的層次和數(shù)量級
    1.3.1空間尺度
    1.3.2時(shí)間尺度
    1.4參考系 質(zhì)點(diǎn)
    1.4.1參考系
    1.4.2坐標(biāo)系
    1.4.3質(zhì)點(diǎn)
    1.5速度 加速度
    1.5.1質(zhì)點(diǎn)的位置矢量
    1.5.2位移
    1.5.3速度
    1.5.4加速度
    1.6直線運(yùn)動(dòng)
    1.6.1勻加速直線運(yùn)動(dòng)
    1.6.2“落體佯謬”
    1.6.3伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究
    1.6.4伽利略的科學(xué)思想方法
    1.7曲線運(yùn)動(dòng)
    1.7.1拋體運(yùn)動(dòng)
    1.7.2圓周運(yùn)動(dòng)
    1.8相對運(yùn)動(dòng)
    1.9行星運(yùn)動(dòng)：托勒密與哥白尼之爭
    1.9.1天體的視運(yùn)動(dòng)
    1.9.2托勒密的本輪均輪模型
    1.9.3哥白尼對行星視運(yùn)動(dòng)的解釋
    思考題
    習(xí)題
   第2章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律
    2.1牛頓力學(xué)體系的形成
    2.1.1伽利略的慣性原理
    2.1.2笛卡兒的力學(xué)原理
    2.1.3惠更斯對碰撞和擺的研究
    2.1.4牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的問世
    2.2牛頓第一定律 慣性參考系
    2.2.1慣性定律
    2.2.2慣性參考系
    2.3牛頓第二定律 力和質(zhì)量的概念
    2.3.1牛頓第二定律的表述
    2.3.2力的疊加原理
    2.3.3力的概念
    2.3.4質(zhì)量的概念
    2.4牛頓第三定律
    2.5單位制和量綱
    2.5.1單位制 基本單位和導(dǎo)出單位
    2.5.2量綱
    2.6牛頓定律的應(yīng)用
    2.6.1自然界中常見的力
    2.6.2應(yīng)用舉例
    2.7非慣性系 慣性力
    2.7.1非慣性系中的力學(xué)定律
    2.7.2慣性離心力
    2.8伽利略相對性原理和坐標(biāo)變換
    2.8.1伽利略相對性原理
    2.8.2伽利略變換式
    2.9牛頓絕對時(shí)空概念的局限和慣性的起源
    思考題
    習(xí)題
   第3章 萬有引力
    3.1開普勒定律的發(fā)現(xiàn)
    3.1.1開普勒的行星軌道模型
    3.1.2等面積定律的確立
    3.1.3橢圓軌道的發(fā)現(xiàn)
    3.1.4和諧定律的提出
    3.1.5開普勒的科學(xué)思想方法
    3.2萬有引力定律的建立
    3.2.1引力平方反比律的發(fā)現(xiàn)
    3.2.2引力平方反比律的地月驗(yàn)證
    3.2.3在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)物體所受的引力
    3.2.4球體引力問題的解決，引力普適性概念的確立
    3.3引力定律的應(yīng)用和驗(yàn)證
    3.3.1對潮汐現(xiàn)象的解釋
    3.3.2引力常數(shù)與天體質(zhì)量
    3.3.3海王星的發(fā)現(xiàn)
    3.4牛頓的科學(xué)思想方法
    思考題
    習(xí)題
   第4章 動(dòng)量與角動(dòng)量
    4.1動(dòng)量定理
    4.1.1動(dòng)量與動(dòng)量定理
    4.1.2沖量
    4.2動(dòng)量守恒定律
    4.2.1質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理
    4.2.2動(dòng)量守恒定律
    4.2.3火箭飛行原理
    4.3質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量與角動(dòng)量守恒定律
    4.3.1質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量
    4.3.2力矩與角動(dòng)量定理
    4.3.3角動(dòng)量守恒定律
    思考題
    習(xí)題
   第5章 功和能
    5.1歷史上兩種量度之爭
    5.2功 動(dòng)能
    5.2.1功
    5.2.2動(dòng)能 動(dòng)能定理
    5.3保守力 勢能
    5.3.1保守力的功
    5.3.2勢能
    5.4功能原理 機(jī)械能守恒定律
    5.4.1質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理
    5.4.2功能原理
    5.4.3機(jī)械能守恒定律
    5.4.4三種宇宙速度
    思考題
    習(xí)題
   第6章 振動(dòng)與波動(dòng)
    6.1簡諧振動(dòng)的描述
    6.1.1簡諧振動(dòng)的表達(dá)式
    6.1.2相與相差
    6.1.3簡諧振動(dòng)的矢量圖表示法
    6.2阻尼振動(dòng)和受迫振動(dòng)
    6.2.1阻尼振動(dòng)
    6.2.2受迫振動(dòng)共振
    6.3同頻率的簡諧振動(dòng)的合成
    6.3.1同方向、同頻率的簡諧振動(dòng)的合成
    6.3.2相互垂直的同頻率的簡諧振動(dòng)的合成
    6.4波的傳播和波的描述
    6.4.1機(jī)械波產(chǎn)生的條件
    6.4.2波動(dòng)過程的特征
    6.4.3描述波傳播的幾個(gè)物理量
    6.4.4平面簡諧波的表達(dá)式
    6.5波的干涉 駐波
    6.5.1疊加原理
    6.5.2波的干涉
    6.5.3駐波
    思考題
    習(xí)題
   第7章 力學(xué)的新進(jìn)展
    7.1守恒定律與對稱性
    7.1.1什么是對稱性？
    7.1.2物理定律的對稱性
    7.1.3空間均勻性與動(dòng)量守恒
    7.1.4空間各向同性與角動(dòng)量守恒
    7.1.5時(shí)間均勻性與機(jī)械能守恒
    7.2混沌與牛頓力學(xué)的內(nèi)在隨機(jī)性
    7.2.1混沌現(xiàn)象舉例
    7.2.2吸引子
    7.2.3倍周期分岔
    7.2.4費(fèi)根鮑姆數(shù)
    思考題
   第8章 相對論
    8.1狹義相對論的建立
    8.1.1物理思想史背景
    8.1.2愛因斯坦相對論思想發(fā)展的線索
    8.1.3狹義相對論原理和變換方程的提出
    8.2時(shí)間膨脹和長度縮短
    8.2.1同時(shí)性的相對性
    8.2.2時(shí)間膨脹
    8.2.3長度縮短
    8.3洛倫茲變換和速度變換
    8.3.1洛倫茲變換公式
    8.3.2速度變換
    8.4相對論質(zhì)量、動(dòng)能和能量
    8.4.1質(zhì)量與速度的關(guān)系
    8.4.2相對論動(dòng)能
    8.4.3質(zhì)能關(guān)系
    8.4.4能量和動(dòng)量的關(guān)系
    8.5廣義相對論與近代宇宙論簡介
    8.5.1引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量的等同性
    8.5.2等效原理
    8.5.3廣義相對性原理和馬赫原理
    8.5.4光線的引力偏折
    8.5.5引力時(shí)間延緩
    8.5.6彎曲的時(shí)空
    8.5.7膨脹的宇宙
    8.6愛因斯坦的科學(xué)思想方法
    思考題
    習(xí)題
    第2篇 熱學(xué)
   第9章 氣體動(dòng)理論
    9.1熱學(xué)的起源
    9.1.1熱學(xué)的研究對象
    9.1.2中國古代熱學(xué)的成就
    9.1.3近代熱學(xué)的開端
    9.1.4對熱的本性的認(rèn)識(shí)
    9.2平衡態(tài) 溫度 狀態(tài)方程
    9.2.1平衡態(tài) 狀態(tài)參量
    9.2.2溫度
    9.2.3理想氣體的狀態(tài)方程
    9.3理想氣體的壓強(qiáng)與溫度
    9.3.1克勞修斯對理想氣體壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)
    9.3.2溫度的微觀意義
    9.4能量按自由度均分定理
    9.4.1自由度
    9.4.2能量均分定理
    9.4.3理想氣體的內(nèi)能
    9.5麥克斯韋速率分布律
    9.5.1速率分布函數(shù)
    9.5.2麥克斯韋速率分布律的建立
    9.5.3麥克斯韋速率分布曲線
    9.6玻耳茲曼分布律
    9.6.1玻耳茲曼分布律
    9.6.2重力場中粒子按高度的分布
    9.7氣體分子的平均自由程
    9.7.1平均碰撞頻率
    9.7.2平均自由程
    9.8氣體內(nèi)的輸運(yùn)過程
    9.8.1熱傳導(dǎo)
    9.8.2擴(kuò)散
    9.8.3內(nèi)摩擦
    思考題
    習(xí)題
   第10章 熱力學(xué)第一定律
    10.1能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)
    10.1.1各種運(yùn)動(dòng)形式相互轉(zhuǎn)化的發(fā)現(xiàn)
    10.1.2邁耶、焦耳和亥姆霍茲的貢獻(xiàn)
    10.1.3能量原理的確立
    10.2準(zhǔn)靜態(tài)過程的功
    10.2.1準(zhǔn)靜態(tài)過程
    10.2.2功
    10.3熱量 熱力學(xué)第一定律
    10.3.1熱量
    10.3.2內(nèi)能
    10.3.3熱力學(xué)第一定律
    10.4熱容
    10.4.1熱容的定義
    10.4.2理想氣體的熱容
    10.5絕熱過程
    10.5.1準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程
    10.5.2絕熱自由膨脹
    10.6循環(huán)過程
    10.6.1循環(huán)過程的特征
    10.6.2熱機(jī)循環(huán)和熱機(jī)效率
    10.6.3致冷機(jī)循環(huán)和致冷系數(shù)
    10.7卡諾循環(huán)
    10.7.1卡諾關(guān)于熱的動(dòng)力的思考
    10.7.2卡諾熱機(jī)循環(huán)的效率
    10.7.3卡諾致冷循環(huán)
    思考題
    習(xí)題
   第11章 熱力學(xué)第二定律
    11.1熱力學(xué)第二定律的兩種表述
    11.1.1開爾文表述
    11.1.2勞修斯表述
    11.2自然過程的方向性
    11.2.1自然過程的方向
    11.2.2不可逆性的相互關(guān)聯(lián)
    11.2.3自然過程方向性的微觀意義
    11.3可逆過程 卡諾定理
    11.3.1可逆過程
    11.3.2卡諾定理
    11.4熵的概念及其計(jì)算
    11.4.1熱變換的等效值
    11.4.2克勞修斯等式
    11.4.3態(tài)函數(shù)熵
    11.4.4熵的計(jì)算
    11.5熵增加原理
    11.5.1克勞修斯對熵增加原理的證明
    11.5.2熵增加原理舉例
    11.6熵與熱力學(xué)概率
    11.7熵與“熱寂”
    思考題
    習(xí)題
   第12章 熱學(xué)的新進(jìn)展
    12.1熵與信息
    12.1.1麥克斯韋妖的啟示
    12.1.2信息
    12.1.3信息量
    12.1.4熵與信息
    12.1.5遺傳與信息
    12.2耗散結(jié)構(gòu)
    12.2.1兩類有序結(jié)構(gòu)
    12.2.2自組織現(xiàn)象
    12.2.3近平衡態(tài)系統(tǒng)的熵變及其穩(wěn)定性
    12.2.4遠(yuǎn)離平衡態(tài)系統(tǒng)的分支現(xiàn)象
    12.2.5通過漲落達(dá)到有序
    思考題
    習(xí)題答案
   參考書目
   附表
    附表1基本物理常量
    附表2有關(guān)地球、月球、太陽的數(shù)據(jù)
    附表3國際單位制詞頭