文科物理 生活中的物理学PDF电子书下载

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GPS 132

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