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