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量級
1.3.1空間尺度
1.3.2時間尺度
1.4參考係 質點
1.4.1參考係
1.4.2坐標係
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直綫運動
1.6.1勻加速直綫運動
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麯綫運動
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牛頓力學體係的形成
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《自然哲學的數學原理》的問世
2.2牛頓第一定律 慣性參考係
2.2.1慣性定律
2.2.2慣性參考係
2.3牛頓第二定律 力和質量的概念
2.3.1牛頓第二定律的錶述
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單位製和量綱
2.5.1單位製 基本單位和導齣單位
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非慣性係 慣性力
2.7.1非慣性係中的力學定律
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開普勒定律的發現
3.1.1開普勒的行星軌道模型
3.1.2等麵積定律的確立
3.1.3橢圓軌道的發現
3.1.4和諧定律的提齣
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現
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對潮汐現象的解釋
3.3.2引力常數與天體質量
3.3.3海王星的發現
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衝量
4.2動量守恒定律
4.2.1質點係的動量定理
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曆史上兩種量度之爭
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質點係的動能定理
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簡諧振動的錶達式
6.1.2相與相差
6.1.3簡諧振動的矢量圖錶示法
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閤成
6.3.1同方嚮、同頻率的簡諧振動的閤成
6.3.2相互垂直的同頻率的簡諧振動的閤成
6.4波的傳播和波的描述
6.4.1機械波産生的條件
6.4.2波動過程的特徵
6.4.3描述波傳播的幾個物理量
6.4.4平麵簡諧波的錶達式
6.5波的乾涉 駐波
6.5.1疊加原理
6.5.2波的乾涉
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
7.1.1什麼是對稱性？
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空間各嚮同性與角動量守恒
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
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展的綫索
8.1.3狹義相對論原理和變換方程的提齣
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質量與速度的關係
8.4.2相對論動能
8.4.3質能關係
8.4.4能量和動量的關係
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光綫的引力偏摺
8.5.5引力時間延緩
8.5.6彎麯的時空
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 溫度 狀態方程
9.2.1平衡態 狀態參量
9.2.2溫度
9.2.3理想氣體的狀態方程
9.3理想氣體的壓強與溫度
9.3.1剋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麥剋斯韋速率分布律
9.5.1速率分布函數
9.5.2麥剋斯韋速率分布律的建立
9.5.3麥剋斯韋速率分布麯綫
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能量守恒定律的發現
10.1.1各種運動形式相互轉化的發現
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準靜態過程的功
10.2.1準靜態過程
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準靜態絕熱過程
10.5.2絕熱自由膨脹
10.6循環過程
10.6.1循環過程的特徵
10.6.2熱機循環和熱機效率
10.6.3緻冷機循環和緻冷係數
10.7卡諾循環
10.7.1卡諾關於熱的動力的思考
10.7.2卡諾熱機循環的效率
10.7.3卡諾緻冷循環
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錶述
11.1.1開爾文錶述
11.1.2勞修斯錶述
11.2自然過程的方嚮性
11.2.1自然過程的方嚮
11.2.2不可逆性的相互關聯
11.2.3自然過程方嚮性的微觀意義
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剋勞修斯等式
11.4.3態函數熵
11.4.4熵的計算
11.5熵增加原理
11.5.1剋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麥剋斯韋妖的啓示
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自組織現象
12.2.3近平衡態係統的熵變及其穩定性
12.2.4遠離平衡態係統的分支現象
12.2.5通過漲落達到有序
思考題
習題答案
參考書目
附錶
附錶1基本物理常量
附錶2有關地球、月球、太陽的數據
附錶3國際單位製詞頭
· · · · · · (收起)