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第一单元 运动的普遍定律 2

第一章 直线运动 2

1.1 测量、标准、单位和误差 2

1.2 平均速度 7

1.3 瞬时速度 10

1.4 加速度 11

1.5 物体运动的求解 12

1.6 重力加速度和下落物体 16

1.7 物理模型 19

小结 19

伽利略 21

补充课题 26

1.8 竖直跳跃 26

第二章 二维运动 30

2.1 矢量简介 31

2.2 二维速度 35

2.3 二维加速度 37

2.4 物体运动的求解 38

2.5 抛射体 38

小结 41

补充课题 44

2.6 生物力学中的抛射体 44

第三章 牛顿运动定律 48

3.1 力、重量和引力质量 48

3.2 牛顿第一定律 49

3.3 平衡 50

3.4 牛顿第三定律 51

3.5 牛顿第二定律 52

3.6 牛顿运动定律的重要意义 53

3.7 万有引力 53

3.8 重量 54

3.9 牛顿定律的一些例子 55

3.10 摩擦 59

伊萨克·牛顿爵士 63

小结 64

第四章 静力学 71

4.1 力矩 71

4.2 刚体的平衡 75

4.3 重心 78

4.4 稳定性和平衡 80

4.5 杠杆;机械利益 82

4.6 肌肉 83

4.7 身体中的杠杆 84

小结 85

补充课题 94

4.8 动物的颌 94

4.9 人体的重心 96

4.10 滑轮组 98

第五章 圆周运动 103

5.1 向心加速度 103

5.2 圆周运动的例子 106

5.3 有效重量 108

5.4 电荷和电作用力 109

小结 112

补充课题 115

5.5 卫星 115

5.6 加速度的生理效应 116

库仑和开文迪士 119

5.7 径向加速度公式的推导 120

第二单元 力学的补充课题 124

第六章 功、能量和功率 124

6.1 功 124

6.2 动能 126

6.3 势能和保守力 128

6.4 耗散力 130

6.5 功和能短论 131

6.6 利用功和能求解问题 133

6.7 引力势能 135

6.8 电势能 136

6.9 功率 137

6.10 跳跃:生理学中的比例定律 138

小结 140

补充课题 146

6.11 奔跑 146

6.12 引力势能公式的推导 147

第七章 冲量和动量 150

7.1 冲量和动量 150

7.2 动量守恒 151

7.3 公路上的安全问题 154

小结 155

补充课题 158

7.4 动量和体育运动 158

7.5 日本拳术中的动量 160

第八章 刚体的转动 163

8.1 角变量 163

8.2 转动的牛顿定律 165

8.3 角运动和角动量 169

8.4 转动的感知 173

小结 175

补充课题 179

8.5 回转运动 179

第九章 材料的弹性 183

9.1 胁强和胁变的一般性质 183

9.2 杨氏模量 185

9.3 抗弯强度 186

9.4 抗弯折强度和自然界中的结构设计 190

9.5 切变和扭转力矩 192

小结 195

补充课题 198

9.6 结构和功能 198

9.7 L临界＝cr2/3的推导 200

第十章 振动 202

10.1 简谐运动及演示实验 202

10.2 悬挂在弹簧上的重物 204

10.3 复摆 205

10.4 简谐运动的能量 208

10.5 阻尼振动 209

10.6 受迫振动和共振 211

小结 212

补充课题 215

10.7 人体中的振动效应 215

10.8 共振的定量描述 217

10.9 简谐运动方程的推导 218

第三单元 热学 222

第十一章 温度和气体的行为 222

11.1 温标 222

11.2 理想气体定律 223

11.3 温度和分子的能量 226

11.4 扩散 228

11.5 稀溶液、渗透压 229

小结 231

补充课题 235

11.6 理想气体定律的模型及推导 235

第十二章 物质的热学性质 237

12.1 热膨胀 237

12.2 热容量 240

12.3 相变 244

12.4 热传导 246

12.5 对流引起的热量传递 248

12.6 辐射 250

小结 254

补充课题 258

12.7 热血动物的温度调节 258

第十三章 热力学 261

13.1 机械功 261

13.2 热力学第一定律 262

13.3 热力学第二定律 264

迈耶,焦耳和亥姆霍兹 265

13.4 卡诺定理和能量转换 268

小结 271

补充课题 274

13.5 人体代谢 274

第四单元 流体 282

第十四章 非粘滞流体的力学 282

14.1 密度和压强 282

14.2 体积弹性模量 284

14.3 阿基米德原理 285

14.4 连续性方程、流线型流动 286

14.5 伯努利方程 288

14.6 伯努利方程的静力学推论 289

阿基米德 290

14.7 流量计 292

小结 294

补充课题 298

14.8 动物和飞机的飞行 298

第十五章 粘滞流体的流动 304

15.1 粘滞度 304

15.2 管中的片流、量纲分析 305

15.3 湍流 308

小结 310

补充课题 311

15.4 粘滞阻力 311

15.5 “高速”阻力 314

15.6 离心机 315

第十六章 液体中的内聚力 321

16.1 表面张力 321

16.2 接触角和毛细现象 323

16.3 拉普拉斯定律 325

16.4 肺中的表面活化剂 327

16.5 树木中汁液的上升、负压强 328

小结 328

第十七章 哺乳动物的循环系统 332

17.1 循环系统的组成部分 332

17.2 循环系统中重力的作用 335

17.3 用血压计测量血压 336

17.4 流阻 337

17.5 心脏是一个泵 341

小结 343

第五单元 电与磁 348

第十八章 电的作用力、电场强度和电势 348

18.1 电的作用力 348

18.2 电场、电场强度 349

18.3 电荷分布所产生的电场 353

18.4 电势 356

18.5 等势面 358

18.6 电偶极子 359

18.7 示波器 361

18.8 电容 362

18.9 电介质的影响 363

18.10 贮存在电容器中的能量 366

小结 367

第十九章 直流电 374

19.1 电流强度 374

19.2 电阻 376

19.3 电路中的能源 377

19.4 电路中的功率 381

19.5 串联电阻和并联电阻 382

19.6 伏特计和安培计 384

19.7 包含电阻和电容的电路 386

19.8 用电的安全措施 390

小结 392

补充课题 399

19.9 电阻的原子理论 399

19.10 电阻测量的应用 401

19.11 电泳 402

19.12 RC电路中电荷和电流强度公式的推导 403

第二十章 神经传导 405

20.1 神经细胞的构造 406

20.2 轴突的电阻和电容 406

20.3 离子浓度和静息电势 408

20.4 对弱刺激的反应 411

20.5 动作电势 413

20.6 脑电仪和心电仪 417

小结 418

第二十一章 磁学 423

21.1 磁场 423

21.2 磁场对运动电荷的作用力 426

21.3 电磁流量计 428

21.4 磁场对载流导线的作用力 429

21.5 磁偶极子 430

21.6 电动机;电流计 433

21.7 电流产生的磁场 434

21.8 两条平行载流导线之间的作用力 437

小结 438

补充课题 442

21.9 荷质比的测量 442

21.10 质谱仪 443

21.11 回旋加速器 445

第二十二章 感应电流和感应场 449

22.1 法拉第定律 449

22.2 涡流 452

22.3 发电机 453

22.4 变压器 454

迈克尔·法拉第 456

22.5 感应场和电磁波 457

22.6 磁性材料 458

22.7 电感 459

22.8 贮存在电感器中的能量 461

小结 461

补充课题 465

22.9 RL电路 465

22.10 交流电流和交流电压的有效值或方均根值 467

22.11 电抗 468

22.12 阻抗 472

22.13 交流电路中的功率 475

22.14 阻抗匹配 475

22.15 发电机电动势的推导 477

第六单元 波动 482

第二十三章 波动的描述 482

23.1 波的描述 482

23.2 波的速度 485

23.3 波的干涉和驻波 485

23.4 边界效应 488

23.5 共振驻波 489

23.6 复合波和拍 492

23.7 波的能量和动量 493

23.8 横波的偏振 494

小结 495

补充课题 499

23.9 多普勒效应 499

第二十四章 声音 505

24.1 声音的本质和声速 505

24.2 声驻波 507

24.3 声波的强度 509

24.4 声源 510

24.5 声探测器 515

24.6 听觉反应 517

小结 519

补充课题 523

24.7 超声 523

第二十五章 光的波动性 531

25.1 折射率 531

25.2 惠更斯原理 533

25.3 光的反射 534

25.4 光的折射 536

25.5 全内反射 537

25.6 杨氏双缝干涉实验 540

25.7 相干性 543

25.8 衍射光栅 543

托马斯·杨 547

25.9 衍射 548

25.10 光的偏振 552

25.11 X射线衍射和生物分子的结构 554

小结 559

补充课题 563

25.12 全息术 563

25.13 薄膜中的干涉效应 567

第二十六章 反射镜、透镜和光学仪器 572

26.1 反射镜 572

26.2 透镜 573

26.3 成象 576

26.4 象差 580

26.5 简单放大镜 580

26.6 明视场光学显微镜 581

26.7 人眼 583

26.8 视觉分辨力、灵敏度和色觉 585

小结 588

补充课题 591

26.9 照相机 591

26.10 显微镜的分辨力和反衬度 593

26.11 偏光、干涉和相衬显微镜 594

26.12 眼睛的光学缺陷 597

第七单元 近代物理 604

第二十七章 狭义相对论 604

27.1 狭义相对论的基本原理 605

27.2 运动时钟和时间膨胀 605

阿耳伯特·爱因斯坦 608

27.3 长度收缩 609

27.4 动量和能量 610

小结 613

补充课题 615

27.5 同时事件问题 615

27.6 速度的叠加 619

第二十八章 光的粒子性:光子 622

28.1 黑体辐射 622

28.2 光电效应 623

28.3 光子 625

28.4 光子和视觉 627

小结 629

第二十九章 物质的波动性 632

29.1 经典物理的失败 632

29.2 德布罗意波假说 635

29.3 玻尔原子 639

29.4 测不准原理 644

小结 646

尼尔斯·玻尔 650

第八单元 原子和分子 654

第三十章 量子力学和原子结构 654

30.1 量子力学概述 654

30.2 氢原子的量子数 655

30.3 氢原子的波函数 658

30.4 泡利不相容原理 660

30.5 原子结构和周期表 661

30.6 原子的发射和吸收光谱 665

小结 666

补充课题 668

30.7 微波激射器和激光器 668

第三十一章 物质结构 673

31.1 离子结合 673

31.2 共价结合 674

31.3 金属键 677

31.4 绝缘体和半导体 679

31.5 较弱的键 681

小结 682

莱纳斯·泡令 687

第三十二章 核磁共振 688

32.1 磁偶极子在磁场中的行为 688

32.2 进动频率的测量 691

32.3 核磁共振装置 692

32.4 化学位移 693

32.5 自旋-自旋分裂 694

小结 696

第九单元 原子核 702

第三十三章 原子核物理 702

33.1 放射性 702

33.2 半衰期 703

33.3 考古学和地质学记年法 706

33.4 原子核的大小 708

33.5 质子和中子 709

33.6 原子核的质量和结合能 710

33.7 核力 712

33.8 原子核的能级和原子核的稳定性 713

33.9 放射性衰变 715

小结 719

补充课题 722

33.10 核裂变 722

33.11 裂变反应堆和裂变炸药 724

33.12 核聚变 727

33.13 指数衰变公式的推导 728

恩里科·费密 730

第三十四章 电离辐射 733

34.1 辐射与物质的相互作用 733

34.2 辐射单位 737

34.3 辐射的伤害作用 740

34.4 长期辐射的照射量 741

34.5 医学中的辐射 743

34.6 辐射的其他用途 746

小结 747

补充课题 751

34.7 辐射的探测和测量 751

34.8 能量损失率公式的推导 754

结束语 物理学与未来 756

附录A 三角函数表 758

附录B 数学复习 759

B.1 幂和根式 759

B.2 科学表示法 760

B.3 有效数字 761

B.4 代数方程的解 763

B.5 作图法 765

B.6 平面几何与三角函数 767

B.7 级数展开 770

B.8 微商 771

附录B中的复习题的答案 772

附录C 单位换算 775

附录D 物理常数 778

D.1 基本常数 778

D.2 太阳和地球的数据 778

D.3 元素周期表 779

附录E 希腊字母 781

奇数号码的练习和习题的答案 782

索引 800