大學物理導論：物理學的理論與方法、歷史與前沿

     目錄
   緒論 物理學的作用與意義
    0.1物理學是自然科學的帶頭學科
    0.2物理學是現(xiàn)代技術革命的先導
    0.3物理學是科學的世界觀和方法論的基礎
    第1篇 力學
   第1章 質點運動學
    1.1力學的起源
    1.1.1力學的研究對象
    1.1.2中國古代力學的成就
    1.1.3古希臘時期的力學成就
    1.1.4近代力學的開端
    1.2空間和時間的計量
    1.2.1長度的計量
    1.2.2時間的計量
    1.3物質世界的層次和數(shù)量級
    1.3.1空間尺度
    1.3.2時間尺度
    1.4參考系 質點
    1.4.1參考系
    1.4.2坐標系
    1.4.3質點
    1.5速度 加速度
    1.5.1質點的位置矢量
    1.5.2位移
    1.5.3速度
    1.5.4加速度
    1.6直線運動
    1.6.1勻加速直線運動
    1.6.2“落體佯謬”
    1.6.3伽利略對自由落體運動的研究
    1.6.4伽利略的科學思想方法
    1.7曲線運動
    1.7.1拋體運動
    1.7.2圓周運動
    1.8相對運動
    1.9行星運動：托勒密與哥白尼之爭
    1.9.1天體的視運動
    1.9.2托勒密的本輪均輪模型
    1.9.3哥白尼對行星視運動的解釋
    思考題
    習題
   第2章 牛頓運動定律
    2.1牛頓力學體系的形成
    2.1.1伽利略的慣性原理
    2.1.2笛卡兒的力學原理
    2.1.3惠更斯對碰撞和擺的研究
    2.1.4牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》的問世
    2.2牛頓第一定律 慣性參考系
    2.2.1慣性定律
    2.2.2慣性參考系
    2.3牛頓第二定律 力和質量的概念
    2.3.1牛頓第二定律的表述
    2.3.2力的疊加原理
    2.3.3力的概念
    2.3.4質量的概念
    2.4牛頓第三定律
    2.5單位制和量綱
    2.5.1單位制 基本單位和導出單位
    2.5.2量綱
    2.6牛頓定律的應用
    2.6.1自然界中常見的力
    2.6.2應用舉例
    2.7非慣性系 慣性力
    2.7.1非慣性系中的力學定律
    2.7.2慣性離心力
    2.8伽利略相對性原理和坐標變換
    2.8.1伽利略相對性原理
    2.8.2伽利略變換式
    2.9牛頓絕對時空概念的局限和慣性的起源
    思考題
    習題
   第3章 萬有引力
    3.1開普勒定律的發(fā)現(xiàn)
    3.1.1開普勒的行星軌道模型
    3.1.2等面積定律的確立
    3.1.3橢圓軌道的發(fā)現(xiàn)
    3.1.4和諧定律的提出
    3.1.5開普勒的科學思想方法
    3.2萬有引力定律的建立
    3.2.1引力平方反比律的發(fā)現(xiàn)
    3.2.2引力平方反比律的地月驗證
    3.2.3在橢圓軌道上運動物體所受的引力
    3.2.4球體引力問題的解決，引力普適性概念的確立
    3.3引力定律的應用和驗證
    3.3.1對潮汐現(xiàn)象的解釋
    3.3.2引力常數(shù)與天體質量
    3.3.3海王星的發(fā)現(xiàn)
    3.4牛頓的科學思想方法
    思考題
    習題
   第4章 動量與角動量
    4.1動量定理
    4.1.1動量與動量定理
    4.1.2沖量
    4.2動量守恒定律
    4.2.1質點系的動量定理
    4.2.2動量守恒定律
    4.2.3火箭飛行原理
    4.3質點的角動量與角動量守恒定律
    4.3.1質點的角動量
    4.3.2力矩與角動量定理
    4.3.3角動量守恒定律
    思考題
    習題
   第5章 功和能
    5.1歷史上兩種量度之爭
    5.2功 動能
    5.2.1功
    5.2.2動能 動能定理
    5.3保守力 勢能
    5.3.1保守力的功
    5.3.2勢能
    5.4功能原理 機械能守恒定律
    5.4.1質點系的動能定理
    5.4.2功能原理
    5.4.3機械能守恒定律
    5.4.4三種宇宙速度
    思考題
    習題
   第6章 振動與波動
    6.1簡諧振動的描述
    6.1.1簡諧振動的表達式
    6.1.2相與相差
    6.1.3簡諧振動的矢量圖表示法
    6.2阻尼振動和受迫振動
    6.2.1阻尼振動
    6.2.2受迫振動共振
    6.3同頻率的簡諧振動的合成
    6.3.1同方向、同頻率的簡諧振動的合成
    6.3.2相互垂直的同頻率的簡諧振動的合成
    6.4波的傳播和波的描述
    6.4.1機械波產(chǎn)生的條件
    6.4.2波動過程的特征
    6.4.3描述波傳播的幾個物理量
    6.4.4平面簡諧波的表達式
    6.5波的干涉 駐波
    6.5.1疊加原理
    6.5.2波的干涉
    6.5.3駐波
    思考題
    習題
   第7章 力學的新進展
    7.1守恒定律與對稱性
    7.1.1什么是對稱性？
    7.1.2物理定律的對稱性
    7.1.3空間均勻性與動量守恒
    7.1.4空間各向同性與角動量守恒
    7.1.5時間均勻性與機械能守恒
    7.2混沌與牛頓力學的內在隨機性
    7.2.1混沌現(xiàn)象舉例
    7.2.2吸引子
    7.2.3倍周期分岔
    7.2.4費根鮑姆數(shù)
    思考題
   第8章 相對論
    8.1狹義相對論的建立
    8.1.1物理思想史背景
    8.1.2愛因斯坦相對論思想發(fā)展的線索
    8.1.3狹義相對論原理和變換方程的提出
    8.2時間膨脹和長度縮短
    8.2.1同時性的相對性
    8.2.2時間膨脹
    8.2.3長度縮短
    8.3洛倫茲變換和速度變換
    8.3.1洛倫茲變換公式
    8.3.2速度變換
    8.4相對論質量、動能和能量
    8.4.1質量與速度的關系
    8.4.2相對論動能
    8.4.3質能關系
    8.4.4能量和動量的關系
    8.5廣義相對論與近代宇宙論簡介
    8.5.1引力質量與慣性質量的等同性
    8.5.2等效原理
    8.5.3廣義相對性原理和馬赫原理
    8.5.4光線的引力偏折
    8.5.5引力時間延緩
    8.5.6彎曲的時空
    8.5.7膨脹的宇宙
    8.6愛因斯坦的科學思想方法
    思考題
    習題
    第2篇 熱學
   第9章 氣體動理論
    9.1熱學的起源
    9.1.1熱學的研究對象
    9.1.2中國古代熱學的成就
    9.1.3近代熱學的開端
    9.1.4對熱的本性的認識
    9.2平衡態(tài) 溫度 狀態(tài)方程
    9.2.1平衡態(tài) 狀態(tài)參量
    9.2.2溫度
    9.2.3理想氣體的狀態(tài)方程
    9.3理想氣體的壓強與溫度
    9.3.1克勞修斯對理想氣體壓強公式的推導
    9.3.2溫度的微觀意義
    9.4能量按自由度均分定理
    9.4.1自由度
    9.4.2能量均分定理
    9.4.3理想氣體的內能
    9.5麥克斯韋速率分布律
    9.5.1速率分布函數(shù)
    9.5.2麥克斯韋速率分布律的建立
    9.5.3麥克斯韋速率分布曲線
    9.6玻耳茲曼分布律
    9.6.1玻耳茲曼分布律
    9.6.2重力場中粒子按高度的分布
    9.7氣體分子的平均自由程
    9.7.1平均碰撞頻率
    9.7.2平均自由程
    9.8氣體內的輸運過程
    9.8.1熱傳導
    9.8.2擴散
    9.8.3內摩擦
    思考題
    習題
   第10章 熱力學第一定律
    10.1能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)
    10.1.1各種運動形式相互轉化的發(fā)現(xiàn)
    10.1.2邁耶、焦耳和亥姆霍茲的貢獻
    10.1.3能量原理的確立
    10.2準靜態(tài)過程的功
    10.2.1準靜態(tài)過程
    10.2.2功
    10.3熱量 熱力學第一定律
    10.3.1熱量
    10.3.2內能
    10.3.3熱力學第一定律
    10.4熱容
    10.4.1熱容的定義
    10.4.2理想氣體的熱容
    10.5絕熱過程
    10.5.1準靜態(tài)絕熱過程
    10.5.2絕熱自由膨脹
    10.6循環(huán)過程
    10.6.1循環(huán)過程的特征
    10.6.2熱機循環(huán)和熱機效率
    10.6.3致冷機循環(huán)和致冷系數(shù)
    10.7卡諾循環(huán)
    10.7.1卡諾關于熱的動力的思考
    10.7.2卡諾熱機循環(huán)的效率
    10.7.3卡諾致冷循環(huán)
    思考題
    習題
   第11章 熱力學第二定律
    11.1熱力學第二定律的兩種表述
    11.1.1開爾文表述
    11.1.2勞修斯表述
    11.2自然過程的方向性
    11.2.1自然過程的方向
    11.2.2不可逆性的相互關聯(lián)
    11.2.3自然過程方向性的微觀意義
    11.3可逆過程 卡諾定理
    11.3.1可逆過程
    11.3.2卡諾定理
    11.4熵的概念及其計算
    11.4.1熱變換的等效值
    11.4.2克勞修斯等式
    11.4.3態(tài)函數(shù)熵
    11.4.4熵的計算
    11.5熵增加原理
    11.5.1克勞修斯對熵增加原理的證明
    11.5.2熵增加原理舉例
    11.6熵與熱力學概率
    11.7熵與“熱寂”
    思考題
    習題
   第12章 熱學的新進展
    12.1熵與信息
    12.1.1麥克斯韋妖的啟示
    12.1.2信息
    12.1.3信息量
    12.1.4熵與信息
    12.1.5遺傳與信息
    12.2耗散結構
    12.2.1兩類有序結構
    12.2.2自組織現(xiàn)象
    12.2.3近平衡態(tài)系統(tǒng)的熵變及其穩(wěn)定性
    12.2.4遠離平衡態(tài)系統(tǒng)的分支現(xiàn)象
    12.2.5通過漲落達到有序
    思考題
    習題答案
   參考書目
   附表
    附表1基本物理常量
    附表2有關地球、月球、太陽的數(shù)據(jù)
    附表3國際單位制詞頭