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绪论 1

一、物理学的研究对象 1

二、物理学与技术进步、生产实践的关系 1

三、物理学的学习方法 2

第一章 力学的基本规律 3

第一节 牛顿运动定律 3

一、物理学的理想模型 3

二、牛顿运动定律 4

三、单位和量纲 6

第二节 功和能、能量守恒定律 7

一、功 7

二、动能、势能 8

三、功能原理 11

四、机械能守恒定律 12

五、能量守恒定律 13

第三节 动量守恒定律 13

一、动量、冲量、动量定理 14

二、动量守恒定律 16

第四节 刚体的转动 17

一、刚体的定轴转动 17

二、力矩、转动定律、转动惯量 21

三、转动动能、力矩的功 26

四、角动量守恒定律 29

五、旋进 32

第五节 物体的弹性 35

一、应力和应变 35

二、弹性模量 37

三、骨和肌肉的力学性质 39

四、骨骼的生物力学特性 43

习题一 45

第二章 相对论 49

第一节 伽利略变换、经典力学的时空观 49

一、伽利略相对性原理 49

二、伽利略变换 50

三、经典力学的时空观 50

四、经典力学时空观的困难 51

第二节 狭义相对论的基本原理 53

一狭义相对性的基本假设 53

二、洛伦兹变换 54

三、爱因斯坦速度变换 54

第三节 狭义相对论的时空观 55

一、同时性的相对性 55

二、长度的相对性 57

三、时间的相对性 58

四、相对性与绝对性 60

第四节 相对论动力学 62

一、质量和动量 62

二、力和动能 63

三、能量、质能关系 64

四、能量和动量的关系 65

第五节 广义相对论简介 66

一、等效原理 66

二、广义相对性原理 68

三、广义相对论的检验 68

习题二 69

第三章 流体的运动 70

第一节 理想流体的定常流动 70

一、理想流体 70

二、定常流动 71

三、连续性方程 72

第二节 伯努利方程及其应用 72

一、伯努利方程 72

二、伯努利方程的应用 74

第三节 黏性流体的流动 79

一、牛顿黏性定律 79

二、层流、湍流与雷诺数 81

第四节 黏性流体的运动规律 82

一、泊肃叶定律 82

二、黏性流体的伯努利方程 84

三、斯托克斯定律 86

第五节 血液的流动 87

一、血液循环的物理模型 87

二、血流速度 87

三、血压 88

四、心脏做功 89

习题三 90

第四章 分子物理学 92

第一节 动理学理论 93

一、动理学理论及其实验基础 93

二、分子现象的统计规律性 93

第二节 理想气体动理论基本方程 94

一、理想气体物态方程 94

二、理想气体动理论基本方程 95

三、分子的平均平动动能 97

第三节 能量均分定理 98

一、自由度 98

二、能量均分定理 99

第四节 分子速率及其实验测定 100

一、分子速率的统计分布 100

二、分子速率的实验测定 102

第五节 真实气体 103

一、真实气体的等温线 103

二、分子力 105

三、范德瓦耳斯方程 105

第六节 液体的表面现象 108

一、表面现象与表面张力系数 108

二、弯曲液面的附加压强 110

三、毛细现象、气体栓塞 112

四、表面活性物质及其在医药领域中的应用 114

习题四 115

第五章 振动和波 116

第一节 简谐振动 116

一、简谐振动的运动方程 116

二、简谐振动的特征量 117

三、简谐振动的矢量图示法 118

四、简谐振动的能量 119

第二节 简单的非理想振动 120

第三节 简谐振动的合成 122

一、同方向简谐振动的合成 122

二、相互垂直简谐振动的合成 124

第四节 振动的分解、频谱 126

一、非简谐周期振动的傅里叶分解、不连续谱 126

二、一段有限波列的分解、连续谱 127

第五节 简谐波 127

一、机械波的产生和传播 127

二、波动方程 129

三、波的能量 130

四、波的衰减 131

第六节 波的叠加原理、波的干涉 133

一、波的叠加原理 133

二、波的干涉 133

三、驻波 134

第七节 声波和超声波 136

一、声强和声强级 136

二、多普勒效应 137

三、超声波的特性及其医药应用 139

四、次声波 141

习题五 142

第六章 静电场 144

第一节 库仑定律、电场强度 144

一、库仑定律 144

二、电场强度 145

第二节 电通量、高斯定理 148

一、电场线、电通量 148

二、高斯定理 150

第三节 电场力做功、电势、电势差 154

一、静电场的环路定理 154

二、电势能、电势、电势差 155

三、电场强度与电势的关系 159

第四节 静电场中的导体 161

一、导体的静电平衡条件 161

二、静电平衡时导体的性质 161

三、空腔导体和静电屏蔽 162

第五节 静电场中的电介质 164

一、电介质的极化 164

二、极化强度和极化电荷 166

三、电位移、有电介质时的高斯定理 168

第六节 电容 170

一、孤立导体的电容 170

二、电容器的电容 171

三、电容器电容的计算 171

第七节 静电场的能量 173

一、电容器的能量 173

二、电场的能量和能量密度 174

第八节 压电效应及其应用 176

一、压电效应 176

二、压电效应的应用 176

习题六 177

第七章 直流电路 180

第一节 恒定电流 180

一、电流强度和电流密度 180

二、欧姆定律的微分形式 182

三、电解质导电 183

第二节 电源的电动势、一段有源电路的欧姆定律 185

一、电源的电动势 185

二、一段有源电路的欧姆定律 186

第三节 基尔霍夫定律及其应用 187

一、基尔霍夫定律 188

二、基尔霍夫定律的应用 189

第四节 温差电现象及其应用 190

一、电子的逸出功 190

二、接触电势差 191

三、温差电现象及其应用 192

第五节 电容器的充电和放电 194

一、电容器的充电 194

二、电容器的放电 196

第六节 神经纤维的电缆方程 197

一、神经纤维的电缆性质 197

二、电泳 200

习题七 201

第八章 磁场 204

第一节 磁场、磁感应强度 204

一、磁场 204

二、磁感应强度 205

三、磁感应线 206

四、磁通量 207

第二节 电流的磁场 207

一、毕奥-萨伐尔定律 207

二、安培环路定理 210

第三节 磁场对运动电荷的作用 213

一、洛仑兹力 213

二、质谱仪 215

三、霍尔效应 216

第四节 磁场对电流的作用、磁矩 217

一、安培定律 217

二、磁场对载流线圈的作用、磁矩 219

第五节 磁介质 221

一、磁介质 222

二、磁导率、磁场强度 224

三、铁磁质的磁化 225

四、磁致伸缩 227

第六节 磁场的生物效应 228

一、生物磁场 228

二、磁场的生物效应 229

三、磁技术在生物医学中的应用——磁场疗法 229

习题八 230

第九章 电磁感应 233

第一节电磁感应定律 233

一、电磁感应的基本定律 233

二、有旋电场 237

三、涡电流 238

第二节 自感 239

一、自感现象、自感系数 239

二、RL电路 240

第三节 磁场的能量 242

第四节 电磁场及其传播 244

一、位移电流 244

二、麦克斯韦电磁场基本方程 246

三、电磁波的产生和传播 247

四、电磁波的能量 249

第五节 超导电性和超导磁体 250

一、零电阻现象 250

二、迈斯纳效应 251

三、超导的研究前景及应用 252

习题九 253

第十章 光的波动性 255

第一节 光的干涉 255

一、光的相干性 255

二、杨氏双缝实验 256

三、洛埃镜实验 257

四、光程和光程差 258

五、薄膜干涉 259

六、等厚干涉 261

七、迈克耳孙干涉仪 263

第二节光的衍射 264

一、惠更斯-菲涅耳原理 264

二、单缝衍射 265

三、夫琅和费圆孔衍射、光学仪器的分辨率 268

四、衍射光栅、衍射光谱 270

五、X射线的衍射 272

第三节 光的偏振 274

一、自然光和偏振光 275

二、光的双折射现象 278

三、椭圆偏振光和圆偏振光 281

四、偏振光的干涉、色偏振 282

第四节 旋光现象 283

一、旋光性 283

二、圆二色性 284

第五节 光的吸收和散射 285

一、光的吸收、朗伯-比尔定律 285

二、光的散射 286

习题十 288

第十一章 光的粒子性 290

第一节 热辐射 290

一、热辐射现象 290

二、基尔霍夫辐射定律 291

三、黑体辐射定律 292

四、普朗克量子假设 294

五、光度学基础 295

第二节 光电效应 297

一、光电效应的基本规律 297

二、爱因斯坦的光子学说 298

三、光电效应的应用 301

第三节 康普顿效应 301

一、康普顿散射实验 302

二、康普顿散射的理论解释 303

第四节 光的波粒二象性 304

习题十一 305

第十二章 量子力学基础 307

第一节 玻尔的氢原子结构理论 307

一、氢原子光谱的规律性 308

二、玻尔的氢原子理论 309

第二节 实物粒子的波动性 312

一、德布罗意假设 312

二、电子衍射 313

三、物质波的统计解释 315

第三节 不确定原理 316

一、坐标和动量的不确定关系式 316

二、能量和时间的不确定关系式 318

第四节 波函数、薛定谔方程 319

一、波函数的意义和性质 320

二、薛定谔方程 320

三、一维势阱中运动的粒子 322

第五节 氢原子及类氢原子的量子力学描述 323

一、能量量子化——主量子数n 324

二、角动量量子化——角量子数l 324

三、空间量子化——磁量数m 324

第六节 电子自旋 325

一、施特恩-格拉赫实验 325

二、碱金属元素光谱的双线结构 326

三、电子自旋假设 326

四、量子力学的一些应用简介 329

习题十二 329

第十三章 光谱的物理基础 332

第一节 原子光谱 332

一、原子光谱 332

二、标识X射线谱 333

第二节 分子光谱 333

一、分子光谱的特点和分类 333

二、分子的转动光谱 334

三、分子的振动光谱 334

四、分子的电子光谱 334

五、红外吸收光谱 335

第三节 拉曼散射光谱 336

一、拉曼光谱原理 336

二、拉曼散射光谱的特征 337

三、拉曼光谱技术的优越性 337

第四节 光谱分析原理 337

一、原子发射光谱分析 337

二、原子吸收分光光度法 338

三、荧光分析法 338

四、红外光谱法 339

五、紫外光谱法 339

第五节X射线 339

一、X射线的基本性质 339

二、X射线的产生 340

三、X射线的强度和硬度 341

四、X射线谱 342

五、物质对X射线的吸收 345

六、X射线的医学应用 347

第六节 激光 350

一、激光的基本原理 350

二、激光特点 354

三、激光的生物效应 355

四、激光在生物医学中的应用 357

习题十三 358

第十四章 原子核 359

第一节 原子核的结构和基本性质 359

一、原子核的组成与质量 359

二、原子核的质量亏损与结合能 361

三、原子核的性质 362

第二节 放射性、衰变定律、核反应 363

一、放射性衰变 364

二、衰变定律 366

三、人工核反应 369

第三节 放射性核素 370

一、放射线的剂量 370

二、放射性核素在医药方面的应用 372

第四节 核磁共振 373

一、核子的自旋与磁矩 373

二、原子核的自旋与磁矩 374

三、核磁共振 375

四、核磁共振谱 377

五、核磁共振的应用 381

习题十四 382

第十五章 物理学专题介绍 384

第一节 粒子物理 384

一、高能粒子的来源与探测 384

二、基本粒子简介 386

三、基本相互作用和守恒定律 391

四、强子的夸克模型 393

第二节 天体物理 395

一、天体的层次 395

二、天体物理研究的可行性 396

三、观测与实验 396

四、天体物理的发展趋势 397

五、天体的演化 398

六、元素的起源 402

七、恒星的能源 404

八、广义相对论的检验 405

习题答案 408

附录一矢量分析 420

附录二 常用物理学常数 426

参考文献 429

名词索引 430