第1章 引言 1
目录 1
1-1 标准 1
简明目录 1
第1章 引言 1
1-2 单位制 3
1-3 量纲、单位和精确度 4
1-4 解题方法 8
2-1 标量和矢量 11
第2章 矢量 11
第2章 矢量 11
2-2 矢量作图加法 13
2-3 单位矢量和矢量分量 15
2-4 矢量加法，分解法 17
评述：矢量和J．威拉德·吉布斯 19
第3章 一维运动 25
第3章 一维运动 25
3-1 位矢和位移 26
3-2 速度和速率 28
3-3 匀速运动 31
3-4 加速度 31
3-5 匀加速运动 35
3-6 自由下落 39
3-7 变加速，数值计算法 41
评述：循序渐进学物理 43
第4章 二维空间运动 54
第4章 二维空间运动 54
4-1 位置、速度和加速度 55
4-2 恒定加速度：抛体运动 58
4-3 匀速圆周运动 62
4-4 相对运动 64
4-5 空气阻力，数值方法 67
评述：伽利略 68
近代物理的精彩片段：黑夜天空的 78
佯谬 78
第5章 牛顿运动定律 82
第5章 牛顿运动定律 82
5-1 力和质量 82
5-2 牛顿第一定律 85
5-3 牛顿第二定律 88
5-4 牛顿第三定律 89
5-5 由地球产生的重量和引力 92
5-6 解题方法：力学 93
评述：经典力学与决定论 96
第6章 牛顿运动定律的应用 108
6-1 接触力：正压力和摩擦力 108
第6章 牛顿运动定律的应用 108
6-2 匀速圆周运动的动力学 114
6-3 地球的自转 117
评述：艾萨克·牛顿 119
第7章 牛顿的万有引力定律 130
第7章 牛顿的万有引力定律 130
7-1 万有引力定律 131
7-2 引力常量G 134
7-3 引力和惯性质量 137
7-4 地球表面g值的变化 138
7-5 引力场 139
7-6 轨道，数值方法 141
7-7 引力定律的发现 144
评述：基本力和统一论 145
第8章 功和能 159
8-1 恒力做功 159
第8章 功和能 159
8-2 点积 161
8-3 变力做功 163
8-4 功能定理和动能 167
8-5 功率 170
8-6 积分，数值方法 171
评述：功和能 172
第9章 能量守恒 180
第9章 能量守恒 180
9-1 一维保守系 181
9-2 保守系的图解分析 185
9-3 三维保守力和势能 187
9-4 机械能守恒 188
9-5 非保守力和内功 189
9-6 能量守恒定律 190
9-7 卫星运动和逃逸速率 191
9-8 解题方法 193
评述：什么是定律？ 194
近代物理的精彩片段：人存原理 203
第10章 动量和系统的运动 205
10-1 质心 205
第10章 动量和系统的运动 205
10-2 质心运动 208
10-4 冲量 210
10-3 动量 210
10-5 动量守恒 212
10-6 一维碰撞 213
10-7 二维碰撞 218
10-8 火箭运动 220
10-9 解题方法 222
评述：对称性和守恒定律 222
近代物理的精彩片段：第五种力 233
第11章 刚体的静力平衡 237
第11章 刚体的静力平衡 237
11-1 刚体的静力平衡 237
11-2 绕轴的转矩 239
11-4 解题方法 241
11-3 静力平衡条件 241
11-5 重心 245
11-6 转矩和矢量的矢积 246
评述：索和桥 249
第12章 转动Ⅰ 260
12-1 刚体的平动和转动 260
第12章 转动Ⅰ 260
12-2 角度测量 261
12-3 角坐标、角速度和角加速度 262
12-4 定轴转动运动学 264
12-5 转动量和平动量之间的关系 265
12-6 转动动能：转动惯量 267
12-7 转动惯量 268
12-8 滚动物体 272
评述：在物理学中模型的使用 274
第13章 转动Ⅱ 283
13-1 质点的角动量 283
第13章 转动Ⅱ 283
13-2 质点系的角动量 285
13-3 刚体绕定轴转动的动力学 286
13-4 刚体的转动功和功率 290
13-5 角动量守恒 292
13-6 回转仪的运动 294
第14章 振动 307
第14章 振动 307
14-1 简谐运动运动学 307
14-2 简谐运动动力学 311
14-3 简谐振子的能量 312
14-4 简谐运动的例子 314
14-5 简谐运动和匀速圆周运动 318
14-6 阻尼谐运动 319
14-7 受迫振动和共振 321
评述：混沌 322
15-1 应力与应变 335
第15章 固体与流体 335
第15章 固体与流体 335
15-2 密度 338
15-3 静止流体中的压强 340
15-4 阿基米德原理 344
15-5 伯努利方程 345
15-6 粘滞性 351
评述：阿基米德 352
16-1 微观描述与宏观描述 362
第16章 温度与传热 362
第16章 温度与传热 362
16-2 热平衡与热力学第零定律 364
16-3 温度计与理想气体温标 365
16-4 其他温标 368
16-5 热膨胀 369
16-6 传热 371
第17章 热力学第一定律 383
17-1 物态方程 383
第17章 热力学第一定律 383
17-2 比热与潜热 386
17-3 功 388
17-4 热力学第一定律 391
17-5 第一定律的一些应用 393
评述：本杰明·汤普孙，即伦福德伯爵 397
第18章 气体动理论 406
第18章 气体动理论 406
18-1 理想气体的分子模型 407
18-2 温度的微观解释 409
18-3 能量的均分 411
18-4 理想气体及元素固体的热容量 412
18-5 理想气体的绝热过程 416
18-6 分子速率分布 418
近代物理的精彩片段：统计物理学 426
第19章 热力学第二定律 430
第19章 热力学第二定律 430
19-1 热机与第二定律 431
19-2 制冷机与第二定律 434
19-3 可逆性与卡诺循环 438
19-4 开尔文温度或热力学温度 440
19-5 熵 442
19-6 熵与第二定律 445
评述：麦克斯韦妖 447
近代物理的精彩片段：冷原子 454
第20章 库仑定律和电场 458
20-1 电荷和物质 458
第20章 库仑定律和电场 458
20-2 绝缘体和导体 460
20-3 库仑定律 461
20-4 电场 464
20-5 电场的计算 465
20-6 电场线 471
20-7 均匀电场中的带电粒子 472
第21章 高斯定律 482
第21章 高斯定律 482
21-1 通量 482
21-2 高斯定律 485
21-3 库仑定律演变成高斯定律 486
21-4 运用高斯定律计算E 489
21-5 导体的静电特性 492
评述：M·法拉第 495
第22章 电势 504
第22章 电势 504
22-1 电势能 504
22-2 电势 507
22-3 电势差 510
22-4 E和？的关系 512
22-5 等势面 515
22-6 再论导体的静电特性 515
第23章 电容、电能和绝缘体的性质 527
23-1 电容器和电容 527
第23章 电容、电能和绝缘体的性质 527
23-2 电容器的串联和并联 530
23-3 电能和能量密度 533
23-4 绝缘体的静电特性 535
23-5 绝缘体特性的原子描述 537
24-1 电荷的流动 549
第24章 电流和电阻 549
第24章 电流和电阻 549
24-2 电阻和欧姆定律 552
24-3 电阻的串联和并联 556
24-4 安培计和伏特计 558
24-5 金属的德鲁德模型 558
24-6 半导体的导电 560
第25章 直流电路中的能量和电流 571
25-1 电池组的电动势和内电阻 571
第25章 直流电路中的能量和电流 571
25-2 电能和功率 574
25-3 基尔霍夫定律 576
25-4 RC电路 579
近代物理的精彩片段：新显微镜 590
第26章 磁场 594
第26章 磁场 594
26-1 磁场 595
26-2 作用在载流导体上的力 597
26-3 作用在电流回路上的力矩 599
26-4 电荷在电磁场中的运动 602
评述：磁场与粒子加速器 605
27-1 毕奥-萨伐尔定律 615
第27章 磁场的源 615
第27章 磁场的源 615
27-2 安培定律 619
27-3 安培定律的应用 622
27-4 电流间的作用力 625
27-5 磁通量和磁场的高斯定律 626
27-6 位移电流与安培定律 628
评述：詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 630
第28章 法拉第定律 639
28-1 法拉第定律 639
第28章 法拉第定律 639
28-2 动生电动势 642
28-3 发电机及交流发电机 644
28-4 感应电场 646
近代物理的精彩片段：自然界的空间螺旋特性 656
29-1 自感电动势和自感 661
第29章 电感 661
第29章 电感 661
29-2 LR电路 663
29-3 LR电路中的能量转换 665
29-4 互感 667
29-5 变压器 669
评述：约瑟夫·亨利 671
第30章 物质中的磁场 679
第30章 物质中的磁场 679
30-1 原子电流、磁偶极子及其磁化强度 680
30-2 抗磁性 682
30-3 顺磁性 683
30-4 铁磁性 684
30-5 磁场强度H 685
30-6 地磁场 687
第31章 电磁振荡及交流电路 693
31-1 LC振荡 693
第31章 电磁振荡及交流电路 693
31-2 串联RLC电路 696
31-3 与一电阻器相连的交流电源 698
31-4 与一电容器相连的交流电源 699
31-5 与一电感器相连的交流电源 700
31-6 一交流电源驱动的串联RLC电路 701
31-7 一交流电源驱动的RLC电路之功率 705
第32章 波 715
32-1 波的特性 715
第32章 波 715
32-2 脉冲波 717
32-3 简谐波 720
32-4 由牛顿第二定律得到的波动方程 722
32-5 波的功率 724
32-6 简谐波的干涉 726
评述：原子、驻波及量子化 730
近代物理的精彩片段：孤子 737
33-1 声波 741
第33章 声 741
第33章 声 741
33-2 听觉 744
33-3 周期性波的傅里叶分析 746
33-4 声源 747
33-5 声波的干涉和拍 750
33-6 多普勒效应 753
33-7 声的波动方程 755
第34章 麦克斯韦方程组和电磁波 765
第34章 麦克斯韦方程组和电磁波 765
34-1 麦克斯韦方程组 766
34-2 E和B的波动方程 766
34-3 电磁波 770
34-4 电磁波强 771
34-5 辐射压 773
34-6 电磁波的发射 774
34-7 电磁波谱 776
评述：光速 776
35-1 几何光学 784
第35章 几何光学 784
第35章 几何光学 784
35-2 反射成像 790
35-3 折射成像 795
35-4 透镜 796
35-5 光学器件 799
近代物理的精彩片段：精密度、准确度和哈勃太空望远镜 811
第36章 干涉和衍射 815
第36章 干涉和衍射 815
36-1 杨氏双缝实验 816
36-2 双缝干涉图样的强度分布 819
36-3 衍射光栅 821
36-4 X射线晶体衍射 824
36-5 薄膜干涉 825
36-6 迈克耳孙干涉仪 827
评述：托马斯·杨 827
近代物理的精彩片段：阿哈罗诺夫-玻姆效应 837
第37章 衍射和偏振 840
第37章 衍射和偏振 840
37-1 衍射 840
37-2 单缝衍射图样的描述 841
37-3 单缝衍射的强度分布 843
37-4 分辨率极限 846
37-5 偏振 847
37-6 偏振的测量 848
37-7 使光偏振的方法 850
评述：全息术 853
第38章 相对论 863
第38章 相对论 863
38-1 变换 864
38-2 相对性原理 866
38-3 洛伦兹变换 867
38-4 新时空观 869
38-5 速度相加 873
38-6 动量和能量 874
评述：广义相对论 876
第39章 电磁辐射的量子化 886
第39章 电磁辐射的量子化 886
39-1 光与物质的相互作用 887
39-2 空腔辐射 888
39-3 光电效应 890
39-4 光子和电子 892
39-5 线型谱 893
39-6 玻尔的氢原子模型 895
评述：尼尔斯·玻尔和他的氢原子模型 899
第40章 量子力学 907
第40章 量子力学 907
40-1 德布罗意波 908
40-2 电子衍射 908
40-3 波粒二象性——双缝实验 910
40-4 海森伯不确定关系 911
40-5 波函数的解释 914
40-6 薛定谔方程 915
40-7 匣中的粒子 916
40-8 简谐振子 918
40-9 隧道效应 919
评述：薛定谔猫 920
第41章 氢原子和周期表 928
第41章 氢原子和周期表 928
41-1 量子力学和氢原子 928
41-2 氢原子的波函数 930
41-3 角动量和磁矩的量子化 932
41-4 电子自旋 934
41-5 氢原子的量子态 936
41-6 元素周期表 938
评述：激光器 941
第42章 固体中的电子 949
42-1 自由电子模型 949
第42章 固体中的电子 949
42-2 费米-狄拉克统计 952
42-3 自由电子模型的导电理论 954
42-4 电子能带 956
42-5 半导体 958
42-6 超导电性 960
评述：高温超导电性 963
第43章 原子核 970
第43章 原子核 970
43-1 核的性质 971
43-2 核的质量与结合能 974
43-3 液滴模型 975
43-4 壳层模型 977
43-5 放射性衰变 979
43-6 核反应 982
43-7 物质的基本构成基元 983
评述：大爆炸 986
第44章 恒星物理 994
第44章 恒星物理 994
44-1 恒星的特性 995
44-2 恒星的形成 996
44-3 恒星的能源 997
44-4 太阳和其他主序星 1001
44-5 白矮星 1006
44-6 中子星和黑洞 1009
44-7 褐矮星 1014
第45章 未来能源 1021
第45章 未来能源 1021
45-1 能量与热力学定律 1021
45-2 美国的能量流动 1024
45-3 非再生资源的寿命 1026
45-4 可再生能源 1030
45-5 太阳能 1032
45-6 核裂变 1035
45-7 核聚变 1039
评述：公共悲剧 1040
附录A 1046
附录A 天文数据 1046
附录C 1047
附录C 换算因子 1047
附录D 1050
附录D 微分学 1050
附录F 1051
附录F 基本常量 1051
附录I 积分学 1052
附录I 1052
附录M 1055
附录M 数学近似、公式与符号 1055
附录P 1058
附录P 元素周期表 1058
附录T 三角学 1060
附录T 1060
部分奇数题号练习题和难题答案 1062
照片表 1082
索引 1085
索引 1085