一、物理学研究的内容 1
二、物理学理论的建立 2
三、物理学发展简史 4
四、物理学的社会教育和思想文化功能 6
五、物理学前沿与高新科学技术 9
第1章 百年科技发展回顾与展望 11
1.120世纪是科学革命的世纪 11
1.1.1量子论和相对论的创立与发展，堪称20世纪最伟大的科学革命 11
1.1.2DNA双螺旋结构模型的建立，宣告人类在揭示生命遗传的奥秘方面迈出了具有里程碑意义的一步 11
1.1.3信息理论的发展为20世纪的通信技术、计算机和智能机器，以及生命与认知行为的研究等奠定了理论基础 11
1.220世纪也是技术革命的世纪 12
1.2.120世纪新能源技术发展迅速、能源结构向液化、汽化、原子化方向发展 12
1.1.5新的宇宙演化观念的建立使人类对宇宙有了全新认识 12
1.1.420世纪地球科学中最伟大的成就首推大陆漂移学说和地球板块构造理论 12
1.2.220世纪材料科技的发展为科技发展提供了丰富多彩的物质材料基础 13
1.2.3信息技术的发展使人类迈入信息和网络时代 13
1.2.4飞机和火箭技术拓展了人类的活动空间 13
1.2.520世纪医学与生物技术的进展极大地提高了人类的生存能力 14
1.320世纪科学技术发展的启示 15
1.4新世纪展望 16
1.4.121世纪仍将是信息革命的时代 16
1.4.221世纪也将是生命科技的世纪 17
1.4.321世纪将是新材料、先进制造技术迅速发展和广泛应用的时代 17
1.4.721世纪将是科学技术发生重大变革、继续取得突破性进展的时代 18
1.4.621世纪还将是继续向空间、海洋、地球深部不断拓展的世纪 18
1.4.421世纪将是发展和利用高效、洁净和安全新能源的时代 18
1.4.521世纪将是人、自然、社会协调发展的世纪 18
第2章 高能（粒子）物理与加速器 20
2.1粒子物理的概况 20
2.1.1概况 20
2.1.2基本粒子的分类 24
2.1.3基本粒子间的相互作用 25
2.2表征粒子特性的物理量 26
2.3对称性和守恒定律 28
2.3.1“对称性”方法的基本思想和意义 29
2.3.3几种常见的对称性和守恒定律 30
2.3.2“对称性”方法的用法 30
2.3.4几种守恒量 33
2.3.5同位旋 35
2.3.6宇称 38
2.3.7电荷共轭与时间反演 42
2.4强子结构模型 45
2.4.1SU（3）对称性 45
2.4.2二层子模型 46
2.5加速器与高技术 49
2.5.1加速器发展历程 49
2.5.2加速器与高技术的相互促进 57
2.5.3加速器构成了多种高技术的主体 58
2.5.4我国加速器发展概况 59
第3章 航空航天技术 64
3.1飞人之梦 64
3.1.模仿鸟类的探索 64
3.1.2风筝和滑翔机 65
3.1.3动力飞机的诞生 66
3.1.4重飞行器 67
3.1.5轻飞行器 67
3.1.6小结 69
3.2万有引力定律 69
3.2.1月亮为什么不掉下来 69
3.2.2万有引力定律的建立 70
3.2.3海王星的发现 71
3.3火箭推进原理与动量守恒定律 72
3.3.1动量守恒定律 72
3.3.2火箭推进原理 72
3.4机械能守恒定律与三个宇宙速度 73
3.4.1机械能守恒定律 73
3.5三个宇宙速度 74
3.6运载火箭技术 76
3.6.1运载火箭 76
3.6.2多级火箭 77
3.6.3各国运载火箭发射情况 78
3.7人造地球卫星及其应用 86
3.7.1人造地球卫星发射概况 86
3.7.2人造地球卫星的发射 87
3.7.3人造地球卫星等航天器的返回 88
3.7.4人造地球卫星的应用——应用卫星 89
3.7.5中国卫星技术现状 91
3.8航天器的运动与角动量守恒 93
3.8.1椭圆轨道与角动量守恒定律 93
3.8.2失重现象及其解释 94
3.9空间探测器 95
3.9.1月球探测器 95
3.9.2行星际探测器 98
3.10载人航天器 100
3.10.1载人飞船 100
3.10.2航天飞机和空天飞机 107
3.10.3空间实验室 108
3.10.4载人机动装置 109
3.10.5空间站 109
第4章 相变、低温、超流与超导 116
4.1相变 116
4.1.1相变 116
4.1.2单元系一级相变的普遍特征 117
4.2气液相变 119
4.2.1蒸发与凝结、饱和蒸汽压 119
4.2.2沸腾 121
4.2.3等温相变 122
4.3.1焦耳汤姆逊效应 124
4.2.4气液二相图 124
4.3临界温度很低的气体的液化、低温的获得 124
4.3.2绝热膨胀法 125
4.3.3液化气体的方法 126
4.3.4降低蒸汽压方法 126
4.4固液相变 126
4.4.1熔解 126
4.4.2结晶 127
4.5固气相变、三相图 128
4.5.1固气相变 128
4.5.2三相图 129
4.6.1液氦Ⅱ 130
4.6超流 130
4.6.2环流量子化 134
4.6.3玻色——爱因斯坦分布 135
4.6.4玻色——爱因斯坦凝聚 137
4.7超导 139
4.7.1超导特性 139
4.7.2超导电性的探寻 143
4.7.3超导电性微观量子理论——库珀对和BCS理论 147
4.8伦敦方程和磁通量子化 149
4.8.1超导基态的半经典描述 149
4.8.2伦敦方程 150
4.8.3磁通量子化 151
4.9.1超导体单粒子隧道效应 152
4.9约瑟夫森效应和超导量子干涉器件 152
4.9.2费曼方程 153
4.9.3约瑟夫森效应 154
4.9.4超导量子干涉器件 155
第5章 材料科学 158
5.1物质结构的基础知识 158
5.1.1材料的基本构成最小单位是元素 158
5.1.2分子结构 158
5.1.3晶体的结构 160
5.1.4晶体特性 161
5.1.5非晶凝聚态物质 162
5.2.1什么是半导体 163
5.2半导体 163
5.2.2本征半导体和杂质半导体 165
5.2.3半导体硅材料 165
5.2.4半导体材料的应用简介 166
5.2.5半导体材料研究与开发 168
5.3新型材料 170
5.3.1先进陶瓷 170
5.3.2新型金属 171
5.3.3举世瞩目的C60 171
5.4纳米材料 172
5.4.1跨世纪崭露头角的纳米新科技 172
5.4.2纳米材料的基本性质 176
5.4.3纳米材料的特性 178
5.4.4纳米材料的应用 180
5.4.5纳米研究进展及在21世纪的战略地位 184
5.5原子的直接观察与操纵 189
5.5.1扫描隧道显微镜 189
5.5.2原子力显微镜 192
第6章 能源科学技术及应用 195
6.1能源概况 195
6.1.1能源及其分类 195
6.1.2能源科学与物理学 196
6.1.3能源与环境 196
6.2.1热能及其到机械能的转换 197
6.2能源的利用和开发 197
6.1.4能源危机 197
6.2.2电能 199
6.2.3机械能 200
6.2.4太阳能 201
6.2.5干净的氢能 202
6.3原子核能 202
6.3.1质量亏损 202
6.3.2原子核（的结合）能 203
6.3.3原子核平均（比）结合能 203
6.4原子核反应能 205
6.4.1原子核反应中的守恒定律 205
6.4.2二体反应中的能量、动量守恒，反应能 206
6.5原子核裂变能 208
6.5.1裂变的发现及裂变能的释放 208
6.5.2链式反应的可能性及可控性 210
6.5.3可控链式反应的实现 210
6.5.4核电站简介 212
6.5.5核电的优势及发展概况 213
6.5.6新一代核电站的研究开发 214
6.6可控热核聚变反应 214
6.6.1如何实现自持的聚变反应 215
6.6.2太阳中的热核聚变反应——引力约束 216
6.6.4惯性约束核聚变——激光核聚变 217
6.6.3磁约束装置 217
第7章 海洋物理学概貌 220
7.1海洋声学 220
7.1.1海洋声学的发展简史 220
7.1.2海洋声学的研究内容 221
7.1.3声波在海洋中传播的规律 221
7.1.4水声的应用 224
7.2海洋光学 224
7.2.1海洋光学的发展简史 224
7.2.2海洋光学的研究内容 225
7.2.3海洋光学的基本问题 226
7.2.4海洋光学的应用 228
7.3海洋电磁学 228