目录
绪论 物理学的作用与意义
0.1物理学是自然科学的带头学科
0.2物理学是现代技术革命的先导
0.3物理学是科学的世界观和方法论的基础
第1篇 力学
第1章 质点运动学
1.1力学的起源
1.1.1力学的研究对象
1.1.2中国古代力学的成就
1.1.3古希腊时期的力学成就
1.1.4近代力学的开端
1.2空间和时间的计量
1.2.1长度的计量
1.2.2时间的计量
1.3物质世界的层次和数量级
1.3.1空间尺度
1.3.2时间尺度
1.4参考系 质点
1.4.1参考系
1.4.2坐标系
1.4.3质点
1.5速度 加速度
1.5.1质点的位置矢量
1.5.2位移
1.5.3速度
1.5.4加速度
1.6直线运动
1.6.1匀加速直线运动
1.6.2“落体佯谬”
1.6.3伽利略对自由落体运动的研究
1.6.4伽利略的科学思想方法
1.7曲线运动
1.7.1抛体运动
1.7.2圆周运动
1.8相对运动
1.9行星运动：托勒密与哥白尼之争
1.9.1天体的视运动
1.9.2托勒密的本轮均轮模型
1.9.3哥白尼对行星视运动的解释
思考题
习题
第2章 牛顿运动定律
2.1牛顿力学体系的形成
2.1.1伽利略的惯性原理
2.1.2笛卡儿的力学原理
2.1.3惠更斯对碰撞和摆的研究
2.1.4牛顿的《自然哲学的数学原理》的问世
2.2牛顿第一定律 惯性参考系
2.2.1惯性定律
2.2.2惯性参考系
2.3牛顿第二定律 力和质量的概念
2.3.1牛顿第二定律的表述
2.3.2力的叠加原理
2.3.3力的概念
2.3.4质量的概念
2.4牛顿第三定律
2.5单位制和量纲
2.5.1单位制 基本单位和导出单位
2.5.2量纲
2.6牛顿定律的应用
2.6.1自然界中常见的力
2.6.2应用举例
2.7非惯性系 惯性力
2.7.1非惯性系中的力学定律
2.7.2惯性离心力
2.8伽利略相对性原理和坐标变换
2.8.1伽利略相对性原理
2.8.2伽利略变换式
2.9牛顿绝对时空概念的局限和惯性的起源
思考题
习题
第3章 万有引力
3.1开普勒定律的发现
3.1.1开普勒的行星轨道模型
3.1.2等面积定律的确立
3.1.3椭圆轨道的发现
3.1.4和谐定律的提出
3.1.5开普勒的科学思想方法
3.2万有引力定律的建立
3.2.1引力平方反比律的发现
3.2.2引力平方反比律的地月验证
3.2.3在椭圆轨道上运动物体所受的引力
3.2.4球体引力问题的解决，引力普适性概念的确立
3.3引力定律的应用和验证
3.3.1对潮汐现象的解释
3.3.2引力常数与天体质量
3.3.3海王星的发现
3.4牛顿的科学思想方法
思考题
习题
第4章 动量与角动量
4.1动量定理
4.1.1动量与动量定理
4.1.2冲量
4.2动量守恒定律
4.2.1质点系的动量定理
4.2.2动量守恒定律
4.2.3火箭飞行原理
4.3质点的角动量与角动量守恒定律
4.3.1质点的角动量
4.3.2力矩与角动量定理
4.3.3角动量守恒定律
思考题
习题
第5章 功和能
5.1历史上两种量度之争
5.2功 动能
5.2.1功
5.2.2动能 动能定理
5.3保守力 势能
5.3.1保守力的功
5.3.2势能
5.4功能原理 机械能守恒定律
5.4.1质点系的动能定理
5.4.2功能原理
5.4.3机械能守恒定律
5.4.4三种宇宙速度
思考题
习题
第6章 振动与波动
6.1简谐振动的描述
6.1.1简谐振动的表达式
6.1.2相与相差
6.1.3简谐振动的矢量图表示法
6.2阻尼振动和受迫振动
6.2.1阻尼振动
6.2.2受迫振动共振
6.3同频率的简谐振动的合成
6.3.1同方向、同频率的简谐振动的合成
6.3.2相互垂直的同频率的简谐振动的合成
6.4波的传播和波的描述
6.4.1机械波产生的条件
6.4.2波动过程的特征
6.4.3描述波传播的几个物理量
6.4.4平面简谐波的表达式
6.5波的干涉 驻波
6.5.1叠加原理
6.5.2波的干涉
6.5.3驻波
思考题
习题
第7章 力学的新进展
7.1守恒定律与对称性
7.1.1什么是对称性？
7.1.2物理定律的对称性
7.1.3空间均匀性与动量守恒
7.1.4空间各向同性与角动量守恒
7.1.5时间均匀性与机械能守恒
7.2混沌与牛顿力学的内在随机性
7.2.1混沌现象举例
7.2.2吸引子
7.2.3倍周期分岔
7.2.4费根鲍姆数
思考题
第8章 相对论
8.1狭义相对论的建立
8.1.1物理思想史背景
8.1.2爱因斯坦相对论思想发展的线索
8.1.3狭义相对论原理和变换方程的提出
8.2时间膨胀和长度缩短
8.2.1同时性的相对性
8.2.2时间膨胀
8.2.3长度缩短
8.3洛伦兹变换和速度变换
8.3.1洛伦兹变换公式
8.3.2速度变换
8.4相对论质量、动能和能量
8.4.1质量与速度的关系
8.4.2相对论动能
8.4.3质能关系
8.4.4能量和动量的关系
8.5广义相对论与近代宇宙论简介
8.5.1引力质量与惯性质量的等同性
8.5.2等效原理
8.5.3广义相对性原理和马赫原理
8.5.4光线的引力偏折
8.5.5引力时间延缓
8.5.6弯曲的时空
8.5.7膨胀的宇宙
8.6爱因斯坦的科学思想方法
思考题
习题
第2篇 热学
第9章 气体动理论
9.1热学的起源
9.1.1热学的研究对象
9.1.2中国古代热学的成就
9.1.3近代热学的开端
9.1.4对热的本性的认识
9.2平衡态 温度 状态方程
9.2.1平衡态 状态参量
9.2.2温度
9.2.3理想气体的状态方程
9.3理想气体的压强与温度
9.3.1克劳修斯对理想气体压强公式的推导
9.3.2温度的微观意义
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理想气体的内能
9.5麦克斯韦速率分布律
9.5.1速率分布函数
9.5.2麦克斯韦速率分布律的建立
9.5.3麦克斯韦速率分布曲线
9.6玻耳兹曼分布律
9.6.1玻耳兹曼分布律
9.6.2重力场中粒子按高度的分布
9.7气体分子的平均自由程
9.7.1平均碰撞频率
9.7.2平均自由程
9.8气体内的输运过程
9.8.1热传导
9.8.2扩散
9.8.3内摩擦
思考题
习题
第10章 热力学第一定律
10.1能量守恒定律的发现
10.1.1各种运动形式相互转化的发现
10.1.2迈耶、焦耳和亥姆霍兹的贡献
10.1.3能量原理的确立
10.2准静态过程的功
10.2.1准静态过程
10.2.2功
10.3热量 热力学第一定律
10.3.1热量
10.3.2内能
10.3.3热力学第一定律
10.4热容
10.4.1热容的定义
10.4.2理想气体的热容
10.5绝热过程
10.5.1准静态绝热过程
10.5.2绝热自由膨胀
10.6循环过程
10.6.1循环过程的特征
10.6.2热机循环和热机效率
10.6.3致冷机循环和致冷系数
10.7卡诺循环
10.7.1卡诺关于热的动力的思考
10.7.2卡诺热机循环的效率
10.7.3卡诺致冷循环
思考题
习题
第11章 热力学第二定律
11.1热力学第二定律的两种表述
11.1.1开尔文表述
11.1.2劳修斯表述
11.2自然过程的方向性
11.2.1自然过程的方向
11.2.2不可逆性的相互关联
11.2.3自然过程方向性的微观意义
11.3可逆过程 卡诺定理
11.3.1可逆过程
11.3.2卡诺定理
11.4熵的概念及其计算
11.4.1热变换的等效值
11.4.2克劳修斯等式
11.4.3态函数熵
11.4.4熵的计算
11.5熵增加原理
11.5.1克劳修斯对熵增加原理的证明
11.5.2熵增加原理举例
11.6熵与热力学概率
11.7熵与“热寂”
思考题
习题
第12章 热学的新进展
12.1熵与信息
12.1.1麦克斯韦妖的启示
12.1.2信息
12.1.3信息量
12.1.4熵与信息
12.1.5遗传与信息
12.2耗散结构
12.2.1两类有序结构
12.2.2自组织现象
12.2.3近平衡态系统的熵变及其稳定性
12.2.4远离平衡态系统的分支现象
12.2.5通过涨落达到有序
思考题
习题答案
参考书目
附表
附表1基本物理常量
附表2有关地球、月球、太阳的数据
附表3国际单位制词头
· · · · · · (收起)