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第一章 质点运动学1

1.1 自然界概述2

1.2 矢量4

1.3 质点运动的描述6

1.4 一维运动10

1.5 二维运动15

物理学前沿：万物至理——超弦理论所描述的宇宙图像31

第二章 质点动力学33

2.1 力的概念和牛顿第一运动定律惯性参考系33

2.2 惯性质量和牛顿第二运动定律35

2.3 单位制和量钢38

2.4 牛顿第三运动定律43

2.5 工程技术中常见的几种力45

2.6 万有引力定律49

2.7 自然界的四种基本力52

2.8 牛顿定律的应用54

2.9 力学相对性原理65

2.10 惯性力68

物理学前沿：宇宙有限还是无限——夜里为什么天黑78

第三章 动量80

3.1 质心和质心运动定律80

3.2 冲量和动量定律86

3.3 质点系的动量90

3.4 洞见平移对称性和动量守恒定律93

3.5 火箭运动98

评述：实践是检验真理的唯一标准·什么是物理学定律103

第四章 功与能105

4.1 恒力与变力所做的功105

4.2 动能和动能定理110

4.3 一对作用力与反作用力作功之和117

4.4 保守力和非保守力、质点系的势能119

4.5 保守力和势能之间的关系123

4.6 质点系的机械能定理和机械能守恒126

4.7 时间平移对称性和能量守恒定律130

4.8 碰撞132

物理学前沿：21世纪的新概念武器——动能武器和导弹防御系统(TMD与NMD)144

5.1 力矩146

第五章 角动量146

5.2 质点的角动量148

5.3 质点系的角动量151

5.4 空间旋转对称性和角动量守恒定律153

物理学前沿：人存原理161

第六章 刚体的定轴转动163

6.1 刚体的运动163

6.2 刚体转动动力学167

6.3 力矩的功和刚体定轴转动的动能定理175

6.4 刚体定轴转动的角动量178

6.5 有一个定点的对称重陀螺180

物理学前沿：对称与不对称187

7.1 简谐振动193

第七章 振动193

7.2 阻尼谐振动207

7.3 受迫振动210

7.4 简谐振动的合成213

7.5 谐振分析216

7.6 耦合振动221

7.7 非线性振动和混沌现象224

物理学前沿：什么是分岔240

第八章 波动241

8.1 描述波动的基本概念241

8.2 简谐波245

8.3 线性波动方程·孤子248

8.4 波的功率252

8.5 波的传播257

8.6 波的叠加和干涉，驻波260

8.7 复波267

8.8 声波269

8.9 多普勒效应274

物理学前沿：1/f波动和情感工学279

第九章 狭义相对论基础282

9.1 狭义相对论产生的历史背景和实验基础283

9.2 狭义相对论的基本原理和洛伦兹变换286

9.3 相对论的时空理论292

9.4 相对论动力学296

9.5 广义相对论简介306

物理学前沿：遨游宇宙，穷尽碧落非虚幻；纵横古今，时光倒流不是梦311

第十章 温度313

10.1 宏观描述与微观描述313

10.2 温度和热力学第零定律315

10.3 理想气体的宏观描述317

物理学前沿：宇宙大爆炸319

第十一章 气体动理论322

11.1 理想气体的分子模型322

11.2 能量按自由度均分定理328

11.3 分子速率的分布331

11.4 玻尔兹曼分布律341

11.5 分子的平均自由程346

11.6 气体内的输运现象348

11.7 布朗运动354

11.8 实际气体和范德瓦尔斯方程356

物理学前沿：团簇物理和富勒烯362

第十二章 热和热力学第一定律365

12.1 传热于做功366

12.2 内能和热力学第一定律368

12.3 热容与焓370

12.4 理想气体的绝热过程375

12.5 循环过程和卡诺循环379

物理学前沿：诺贝尔奖得主朱棣文的冷原子389

第十三章 熵与热力学第二定律393

13.1 热力学第二定律393

13.2 热力学第二定律的统计意义396

13.3 不可逆过程中的熵和熵增加原理399

13.4 克劳修斯熵公式和热力学第二定律的最普遍表述401

13.5 熵增加原理和能量“品位”的衰退409

13.6 绝对零度与热力学第三定律414

13.7 信息熵[1-5，43，53]415

物理学前沿：让原子“齐声歌唱”——超冷原子的玻色-爱因斯坦凝聚421

第十四章 静电场423

14.1 电荷和物质423

14.2 库仑定律425

14.3 电场和电场强度426

14.4 高斯定律及其应用434

14.5 静电场的保守性和电势443

14.6 电场强度和电势之间的关系，电势梯度453

高级课题：矢量分析初步461

第十五章 静电场中的导体和电介质465

15.1 导体的静电特性465

15.2 电容器和电容470

15.3 电介质的静电特性473

15.4 电介质中的高斯定律480

15.5 静电场的能量484

物理学前沿：能“看到”和处理单个原子的火眼金睛——扫描隧道显微镜(STM)492

第十六章 稳恒电流495

16.1 电荷的流动和电流密度495

16.2 电阻和欧姆定律499

16.3 电动势和基尔霍夫第二定律502

16.4 电容器的充电与放电506

物理学前沿：高温超导电性511

第十七章 恒定磁场513

17.1 磁场的描述513

17.2 作用在载流导体上的磁力516

17.3 磁场作用在电流回路上的力矩518

17.4 电荷在电磁场中的运动521

17.5 磁场的源525

17.6 安培环路定律532

17.7 磁通量和磁场的高斯定律538

17.8 霍尔效应539

物理学前沿：霍尔效应和磁流体发电546

第十八章 物质的磁性549

18.1 磁介质及其磁化550

18.2 磁介质中的磁场555

18.3 铁磁性558

18.4 地球的磁场561

物理学前沿：阿哈罗诺夫-玻姆效应563

第十九章 电磁感应566

19.1 法拉第感应定律566

19.2 动生电动势570

19.3 感生电动势和感应电场574

19.4 电感577

19.5 磁场的能量582

物理学前沿：自然界的手征性590

20.1 位移电流593

第二十章 麦克斯韦方程组和电磁波593

20.2 麦克斯韦方程组597

20.3 电磁波602

20.4 电磁振荡611

20.5 电磁波的发射614

20.6 电磁波谱616

物理学前沿：21世纪的新概念武器——超强高频电磁脉冲发生器618

第二十一章 波动光学620

21.1 光的相干性620

21.2 杨氏双缝实验624

21.3 薄膜干涉628

21.4 迈克耳孙干涉仪634

21.5 光场的空间相干性和时间相干性635

21.6 单缝衍射638

21.7 衍射光栅645

21.8 分辨率极限650

21.9 X射线晶体衍射651

21.10 光的偏振652

21.11 全息术659

物理学前沿：信息化社会的关键支柱——光电子技术665

第二十二章 原子物理学的基本现象和量子观念666

22.1 黑体辐射和普朗克常数666

22.2 光电效应672

22.3 康普顿散射675

22.4 原子的大小和稳定性677

物理学前沿：真空的秘密和赵忠尧所发现的电子对产生与湮没效应686

第二十三章 量子力学基础688

23.1 德布罗意波689

23.2 不确定性原理和不确定性关系694

23.3 薛定谔方程698

23.4 薛定谔方程的应用703

23.5 氢原子和元素周期表710

23.6 全同粒子和量子统计法717

23.7 激光718

物理学前沿：量子计算机725

第二十四章 凝聚态物质727

24.1 金属的自由电子模型727

24.2 固体的能带理论734

24.3 半导体738

物理学前沿：纳米世界744

第二十五章 原子核746

25.1 原子核的性质746

25.2 核模型750

25.3 放射性和核衰变753

25.4 核反应756

25.5 物质的基本构成基元760

物理学前沿之一：核数据763

物理学前沿之二：造一颗原子弹，难吗？765

参考文献768

附录771