绪论 1
一、物理学的研究内容简述 1
二、物理学与其他自然科学和技术的关系 2
三、物理学的研究方法 3
四、怎样学好大学物理 5
第一章 流体力学基础 6
第一节 理想流体的定常流动 6
一、理想流体的定常流动 6
二、流线与流管 6
三、理想流体的连续性原理 7
第二节 伯努利方程及其应用 8
一、伯努利方程 8
二、伯努利方程的应用 9
第三节 液体的黏滞性 11
一、层流的黏滞定律 11
二、泊肃叶定律 12
第四节 物体在黏滞液体中的运动 13
一、斯托克斯公式 13
二、雷诺数和湍流 14
拓展阅读 高速离心机原理及其应用 15
本章摘要 17
思考题 18
练习题 18
参考文献 19
第二章 液体的表面性质 20
第一节 液体的表面张力与表面能 20
一、液体的表面张力 20
二、液体的表面能 21
三、液体的表面张力系数 21
第二节 弯曲液面的附加压强 23
一、球形液面的附加压强 23
二、拉普拉斯公式 25
第三节 润湿与不润湿 毛细现象 26
一、润湿与不润湿 26
二、毛细现象及其应用 27
第四节 蒸发与凝结 29
一、蒸发和凝结 29
二、球形液面上方的饱和蒸气压 30
三、土壤吸湿、凝结和人工降雨 31
拓展阅读 植物体内水分的运输 31
本章摘要 33
思考题 34
练习题 35
参考文献 36
第三章 气体动理论 37
第一节 气体的微观图像 37
一、分子数密度和分子的线度 37
二、分子力 38
三、分子的热运动特征 38
第二节 理想气体 39
一、理想气体的宏观性质 39
二、理想气体的微观模型 39
第三节 理想气体的压强和温度 40
一、理想气体的压强 40
二、理想气体的温度 42
第四节 理想气体的内能 43
一、自由度 43
二、能量均分原理 44
三、理想气体的内能 45
第五节 气体分子速率的统计分布 46
一、麦克斯韦速率分布律 46
二、气体分子速率的三种统计值 47
三、麦克斯韦速率分布规律的实验验证 49
拓展阅读 温室效应 49
本章摘要 52
思考题 53
练习题 53
参考文献 55
第四章 热力学 56
第一节 热力学第一定律 56
一、准静态过程 56
二、内能、功与热量 57
三、热力学第一定律 58
第二节 热力学第一定律对理想气体准静态过程的应用 59
一、等体过程 59
二、等压过程 60
三、等温过程 61
四、绝热过程 63
第三节 循环过程 65
一、循环过程 65
二、卡诺循环 67
第四节 热力学第二定律 70
一、热力学第二定律的两种表述 70
二、可逆过程与不可逆过程 71
三、卡诺定理与克劳修斯不等式 71
四、热力学第二定律的统计意义 72
第五节 熵 73
一、熵 73
二、熵增加原理 74
三、熵的微观本质 75
四、熵的计算 76
第六节 生物系统的热力学问题 77
一、热力学第一定律的应用 77
二、耗散结构 78
三、生物有序 79
拓展阅读 新能源技术 80
本章摘要 83
思考题 85
练习题 86
参考文献 88
第五章 静电场 90
第一节 电场强度 90
一、电荷 电荷守恒定律 90
二、库仑定律 92
三、电场与电场强度 93
四、电偶极子 97
第二节 静电场的高斯定理 98
一、电通量 98
二、高斯定理 99
三、高斯定理的应用 100
第三节 静电场的环路定理 电势 103
一、静电场力的功 103
二、电势能 104
三、电势 104
四、电场强度与电势的关系 107
第四节 电介质的极化 109
一、电介质的极化 109
二、电介质电泳 细胞电融合 111
三、电介质中的高斯定理 112
第五节 静电场的能量 114
一、带电电容器的能量 114
二、电场的能量 115
拓展阅读 静电生物效应 116
本章摘要 117
思考题 119
练习题 120
参考文献 123
第六章 稳恒磁场 124
第一节 稳恒电流 124
一、电流密度 稳恒电流 124
二、电源和电动势 126
第二节 磁场 磁感应强度 127
一、磁场 127
二、磁感应强度 128
第三节 电流的磁场 129
一、毕奥-萨伐尔定律 129
二、毕奥-萨伐尔定律的应用 130
三、磁矩 132
第四节 磁场的高斯定理和安培环路定理 133
一、磁场的高斯定理 133
二、安培环路定理 134
第五节 磁场对运动电荷和电流的作用 137
一、磁场对运动电荷的作用 137
二、安培力 139
第六节 磁介质的磁化 141
一、磁介质的分类 磁场强度 141
二、磁介质中的磁高斯定理和安培环路定理 143
三、铁磁质 144
四、磁介质应用 146
第七节 生物磁学简介 147
拓展阅读 生物芯片技术及其在生命科学中的应用 148
本章摘要 151
思考题 153
练习题 154
参考文献 157
第七章 电磁感应 电磁场 158
第一节 法拉第电磁感应定律 158
一、电磁感应现象 158
二、法拉第电磁感应定律 159
三、楞次定律 159
第二节 动生和感生电动势 161
一、动生电动势 161
二、感生电动势与感生电场 163
第三节 自感 互感与磁场的能量 165
一、自感 165
二、互感 167
三、磁场的能量 168
第四节 电磁场 麦克斯韦方程组 169
一、位移电流 169
二、电磁场 麦克斯韦方程组 171
三、电磁波 电磁波谱 173
拓展阅读 电磁场对生物体系的非热效应 174
本章摘要 176
思考题 178
练习题 179
参考文献 180
第八章 振动与波动 182
第一节 机械振动 182
一、简谐振动的描述 182
二、简谐振动的旋转矢量表示法 183
三、简谐振动的能量 185
四、阻尼振动 185
五、受迫振动 186
第二节 简谐振动的合成 186
一、同方向同频率简谐振动的合成 187
二、振动方向互相垂直的简谐振动的合成 188
第三节 波动 189
一、机械波的产生与传播 189
二、平面简谐波的波动方程 190
第四节 波的能量和强度 193
一、波的能量 193
二、波的强度 波的吸收 194
第五节 波的衍射和干涉 194
一、惠更斯原理 194
二、波的衍射 195
三、波的干涉 195
第六节 声波与超声波 197
一、声波 197
二、超声波及其应用 198
拓展阅读 混沌 198
本章摘要 200
思考题 202
练习题 202
参考文献 204
第九章 波动光学 205
第一节 光的本性 205
一、光学发展简史 205
二、光的电磁波特性 206
三、光源 207
第二节 光的相干性 208
一、光波的叠加 208
二、获得相干光的方法 210
第三节 分波前法干涉 210
一、杨氏双缝干涉 210
二、洛埃镜实验 212
第四节 分振幅法干涉 213
一、薄膜干涉 213
二、劈尖干涉与牛顿环 216
三、迈克耳孙干涉仪 219
第五节 光的衍射 220
一、光的衍射现象 220
二、惠更斯-菲涅耳原理 221
三、单缝夫琅禾费衍射 222
四、光栅衍射 224
五、夫琅禾费圆孔衍射 227
第六节 光的偏振 229
一、自然光与偏振光 229
二、起偏振 230
第七节 偏振光的干涉 235
第八节 旋光现象与圆二色性 236
一、旋光现象 236
二、圆二色性 238
拓展阅读 激光技术应用 238
本章摘要 241
思考题 243
练习题 243
参考文献 245
第十章 量子物理基础 246
第一节 光的粒子性 246
一、热辐射 246
二、爱因斯坦光子理论 250
三、康普顿散射 251
第二节 实物粒子的波动性 252
一、物质波 252
二、不确定关系 255
三、电子显微镜 258
第三节 薛定谔方程及其应用 258
一、波函数 258
二、薛定谔方程 259
三、薛定谔方程的应用 260
四、隧道扫描显微镜 263
五、原子力显微镜 264
第四节 生物发光与生物超弱发光 265
一、生物发光的分类 266
二、生物发光的机理 266
三、生物超微弱发光的检测及其应用 267
拓展阅读 未来计算机 267
本章摘要 269
思考题 271
练习题 271
参考文献 273
附录工 矢量的标积和矢积 274
附录Ⅱ 常用基本物理常量 276
附录Ⅲ 地球和太阳的一些常用数据 277
练习题参考答案 278