大学物理概念简明教程

目录
第1章质点机械运动状态的描述
本章引入和导读
1.1质点——描述物体机械运动的一个理想模型
——什么是质点？为什么要引入质点模型？
1.2描述物体机械运动状态的物理量
——什么是位移、速度和加速度？
1.2.1标量和矢量
1.2.2位置矢量和位移矢量
1.2.3平均速度和瞬时速度
1.2.4平均加速度和瞬时加速度
1.3物体机械运动的相对性
——在不同参考系中描述同一个物体的运动结果相同吗？
1.4物体机械运动的分类
——物体的机械运动有哪几种分类？
1.4.1直线运动和曲线运动
1.4.2匀速运动和变速运动
1.5中学物理和大学物理运动学的几点比较
——中学物理与大学物理运动学有哪些不同？
思考题
习题
第2章物体机械运动状态变化原因的描述
本章引入和导读
2.1牛顿提出的绝对时间和绝对空间
——什么是牛顿提出的经典时空观？
2.2牛顿三大运动定律
——什么是牛顿三大运动定律的整体性和公理性？
2.2.1牛顿**定律： 惯性以及力和运动状态变化的定性关系
2.2.2牛顿第二定律： 动量以及力和运动状态变化的定量关系
2.2.3牛顿第三定律： 两个物体之间真实作用力相互作用的对称性
2.2.4牛顿三大定律的整体性及其相互关系
2.2.5牛顿三大定律是一个完整的逻辑化公理体系
2.3从行星运动三大定律到万有引力定律
——牛顿是怎样提出“万有引力定律”的？
2.3.1开普勒和行星运动三大定律
2.3.2牛顿提出的万有引力定律
2.4牛顿三大定律的提出是经典力学的伟大成就
——什么是科学史上的**次大统一？
思考题
习题
第3章质点的动量、角动量及其守恒定律
本章引入和导读
3.1质点的动量、动量定理和动量守恒定律
——为什么说动量是物体机械运动的矢量量度？
3.1.1质点的动量和动量定理——力的时间累积效应
3.1.2碰撞现象和质点的动量守恒定律
3.1.3动量守恒定律和牛顿定律的关系
3.2角动量、角动量定理和角动量守恒定律
——为什么说角动量是物体相对于定点运动的矢量量度？
3.2.1角动量和角动量定理——力矩的时间累积效应
3.2.2角动量守恒定律和有心力
3.3动量和角动量的几点比较
思考题
习题
第4章机械能和机械能守恒定律
本章引入和导读
4.1外力的功、动能定理和机械能守恒定律
——为什么说动能是物体机械运动的标量量度？
4.1.1功的一般定义和动能定理
4.1.2保守力的功和质点的势能
4.1.3系统的机械能定理和机械能守恒定律
4.2普遍的能量守恒定律
思考题
习题
第5章具有周期性运动行为的振动和波动的描述
本章引入和导读
5.1简谐振动的运动学描述
——什么是描述简谐振动的三个特征量？
5.1.1简谐振动的一个理想化模型——谐振子的运动
5.1.2简谐振动的旋转矢量图示法
5.1.3简谐振动的速度和加速度
5.1.4简谐振动的初始条件
5.1.5单摆的运动
5.2简谐振动的机械能
——什么是简谐振动的动能和势能？
5.3两个简谐振动的合成
——相位差在振动合成中有着怎样的重要作用？
5.3.1两个位移同方向、同频率的简谐振动的合成
5.3.2两个位移方向互相垂直、同频率的简谐振动的合成
5.4受阻力和外力驱动作用时的实际振动
——阻力和外力怎样影响简谐振动？
5.4.1阻尼振动的利和弊
5.4.2受迫振动的利和弊
5.5简谐波动的描述
——振动的信息和能量是怎样传播的？
5.5.1机械波动是机械振动的传播
5.5.2简谐波动的分类： 横波和纵波
5.5.3平面简谐波的运动方程
5.6简谐波动的能量和能量的传播
——波动的能量和振动的能量有什么区别？
5.6.1简谐波动的动能和势能
5.6.2简谐波动的能量流
5.7两个简谐波动的合成
——什么是波动的相长干涉和相消干涉?
5.7.1两列简谐波的相长干涉和相消干涉
5.7.2驻波——波的干涉的一个特例
5.8多普勒效应
——什么是电子警察和频率红移？
思考题
习题
第6章刚体机械运动状态的描述
本章引入和导读
6.1刚体运动及其分类
——什么是刚体？怎样对刚体运动进行分类？
6.1.1刚体是固态物体的一个理想模型
6.1.2刚体运动的分类——平动和定轴转动
6.2怎样描述刚体定轴转动的运动状态
——什么是刚体定轴转动的角量和线量？
6.2.1刚体的转动角位移及其运动方程
6.2.2刚体的转动角速度和角加速度
思考题
习题
第7章刚体机械运动状态变化原因的描述
本章引入和导读
7.1刚体的质心和质心运动定理
——怎样建立刚体运动定理与质点运动定理的类比？
7.1.1刚体的质心
7.1.2刚体的质心运动定理
7.2刚体定轴转动的角动量和角动量定理
——怎样建立刚体的转动动力学与质点动力学之间的类比？
7.2.1刚体的转动惯性和转动惯量
7.2.2刚体定轴转动的角动量和角动量定理
7.3刚体定轴转动的动能和动能定理
——怎样建立刚体转动动能定理与质点动能定理的类比？
思考题
习题
第8章物体热运动状态和状态变化过程的描述
本章引入和导读
8.1热学研究的对象、内容和热力学系统的分类
——什么是热力学系统及其分类？
8.1.1热学研究的对象和内容
8.1.2热力学系统的分类
8.2热力学平衡状态
——什么是静中有动的统计平衡态？
8.3热平衡定律和温度
——什么是温度的科学定义？
8.3.1对物体的冷热程度的感觉判断
8.3.2热平衡定律和温度的科学定义
8.4温标和温度计
——什么是温度的定量表示方式？
8.5气体的状态方程
——什么是热力学系统的静态描述？
8.6动中有静的准静态过程
——什么是热力学过程的动态描述？
8.6.1从静态描述到动态描述
8.6.2引起系统状态变化的两种方式
8.6.3动中有静的准静态过程
思考题
第9章热力学状态和状态变化的统计描述
本章引入和导读
9.1关于分子个体行为和集体行为的基本假设
——什么是分子动理论的基本假设？
9.2气体压强和温度的微观解释
——什么是压强和温度的统计意义？
9．2．1气体压强的微观解释
9．2．2气体温度的微观解释
9.3分子无规则运动的速度分布函数
——什么是大量分子无规则运动速度呈现的统计规律？
9．3．1麦克斯韦速度分布函数
9．3．2三个特征速率
9.4能量按自由度均分定理
——什么是大量分子无规则运动能量呈现的统计规律？
9．4．1能量按自由度均分定理
9．4．2理想气体的内能与热容
思考题
习题
第10章热力学过程中能量转化和守恒的描述
本章引入和导读
10.1内能和热力学**定律
——什么是热力学系统的内能？
10.2热力学**定律对理想气体的应用
——怎样得出准静态过程的功、热量和内能？
10．2．1准静态单一过程的功
10．2．2准静态单一过程的热容和热量
10．2．3准静态单一过程内能的改变
10.3准静态单一过程的过程方程
——什么是单一过程的过程方程？
10.4准静态循环过程及其效率
——什么是准静态循环过程的效率？
10.5卡诺循环——一个理想化的循环过程
——什么是卡诺循环及其效率？
10.6能量守恒和转化的思想是物理学的重要思想
——什么是做功和热传递的量的等当性和质的可转化性？
思考题
习题
第11章热力学过程中能量传递和转化方向性的描述
本章引入和导读
11.1不可逆过程和可逆过程
——什么是自然界实际过程的方向性？
11.2热力学第二定律的两种典型表述
——为什么热力学第二定律的地位高于热力学**定律？
11.3不可逆过程是能量品质不断降低的过程
——为什么热能不如其他形式的能量有用？
11.4熵和熵增加原理
——在热力学中熵的地位为什么比内能更重要？
11．4．1一个比内能更重要的状态函数——熵
11．4．2熵增加原理： 宇宙的熵增加
11.5热力学第二定律的微观解释和熵的微观意义
——为什么系统越无序它的熵就越大？
11.6热力学第三定律和零熵
——为什么绝对零度是不可能达到的？
11.7人类对大自然的尊重和敬畏
——热力学定律否定性表述的重要意义是什么？
思考题
习题
第12章静电力和静电场的描述
本章引入和导读
12.1对场的认识的深化是电磁学中的一条思想主线
——对电磁力的研究为什么需要从头开始？
12.2电荷的分类和电荷守恒定律
——物体带电现象的产生或消失的实质是什么？
12．2．1电荷和起电
12．2．2电量和电荷守恒
12.3静电力的库仑定律
——什么是点电荷库仑定律的完整表述？
12.4静电场的物理描述方式
——什么是电场强度和电势？
12．4．1静电场状态的物理描述方式
12．4．2电场力、电场强度和电场强度叠加原理
12．4．3电势能、电势和电势叠加原理
12．4．4电场强度和电势的关系
12.5典型的带电体产生的电场强度和电势
——求电场强度和电势的从部分到整体的方法是什么？
12.6静电场的几何描述方式
——什么是电场线和电通量？
12．6．1电场线
12．6．2电通量
12．6．3等势面
12.7静电场的高斯定理
——求电场强度和电势从整体到部分的方法是什么？
12．7．1静电场的高斯定理
12．7．2高斯定理提供了计算电场强度从整体到部分的方法
12.8静电场与导体和电介质的相互作用
——静电场与物质的相互作用是什么？
12．8．1物质导电性能的分类
12．8．2静电场与导体的相互作用
12．8．3静电场与电介质的相互作用
12．8．4真空中的电容器及其电容
12．8．5充满电介质的电容器及其电容
12．8．6电介质存在时的高斯定理
12.9电容器的能量和静电场的能量
——什么是静电场的能量？
思考题
习题
第13章稳恒电流和磁场的描述
本章引入和导读
13.1电流强度、电流密度和欧姆定律的微观形式
——怎样更细致地描述电流的大小？
13．1．1电流强度和电流密度及其相互关系
13．1．2欧姆定律的微观形式
13.2磁场的物理描述方式和几何描述方式
——什么是磁感应强度、磁感应线和磁通量？
13．2．1磁感应强度
13．2．2磁感应线和磁通量
13.3从电流元的磁场到稳恒电流产生的磁场
——计算磁场的从部分到整体的方法是什么？
13．3．1电流元产生的磁场： 毕奥萨伐尔定律
13．3．2毕奥萨伐尔定律的应用举例
13.4描述磁场特征的两大重要定理
——什么是磁场中的高斯定理和安培环路定理？
13．4．1磁场中的高斯定理
13．4．2磁场中的安培环路定理
13．4．3安培环路定理的应用举例
13.5磁场对运动电荷和电流的作用
——什么是磁场对运动电荷和对载流导线的作用？
13．5．1磁场对运动电荷的作用
13．5．2霍尔效应
13．5．3磁场对载流导线的作用
13．5．4磁场对载流线圈的作用
13.6磁场与物质的相互作用
——磁介质是怎样被磁化，又是怎样影响外磁场的？
13．6．1磁介质的磁化及其分类
13．6．2磁介质磁化对磁场的影响
思考题
习题
第14章电磁感应现象的描述和麦克斯韦方程组
本章引入和导读
14.1磁生电
——感应电动势是怎样产生和判定的？
14．1．1磁场的变化产生电场
14．1．2动生电动势和感生电动势
14．1．3自感现象、互感现象和磁场的能量
14.2电场和磁场的统一性和麦克斯韦方程组
——什么是电场和磁场的内在联系？
14．2．1位移电流假说的提出
14．2．2电场和磁场的内在联系
14．2．3电磁波的产生和传播
14．2．4电磁波频率的“家谱”及其分类
14.3麦克斯韦方程组的重要地位和作用
——什么是科学史上第二次大统一？
思考题
习题
第15章光的本性的物理描述
本章引入和导读
15.1光的微粒说对光的直线传播现象的理论描述
——什么是光的微粒说？
15．1．1从光的微粒说的萌芽到光的粒子流假设
15．1．2微粒说对光的直线传播和反射、折射现象的理论描述
15.2光的波动说对光的干涉现象的理论描述
——什么是光的波动说？
15．2．1从笛卡儿的波动思想到惠更斯的波动说
15．2．2托马斯·杨的波动说和双缝干涉实验
15．2．3波动说对光的薄膜干涉现象的理论描述
15.3光的波动说对光的衍射现象的理论描述
——什么是惠更斯菲涅耳原理？
15．3．1光的衍射现象
15．3．2惠更斯菲涅耳原理
15．3．3波动说对光的衍射现象的理论描述
15.4光的波动说对光的偏振现象的理论描述
——什么是马吕斯定律和布儒斯特定律？
15．4．1光的偏振性
15．4．2自然光、偏振光和偏振光的分类
15．4．3起偏、检偏和马吕斯定律
15．4．4反射光、折射光的偏振和布儒斯特定律
15.5光的量子说对光电效应现象的理论描述
——什么是光的量子说？
15．5．1黑体辐射和能量的量子说假设
15．5．2光电效应现象和光量子假设
思考题
习题
第16章相对论基础
本章引入和导读
16.1从伽利略的相对性原理到爱因斯坦的相对性原理
——两种时空观对两个问题分别给出怎样不同的回答？
16.2一个理想的追光实验和两条基本原理的提出
——经典的时空观是怎样失效的？
16．2．1一个理想的追光实验
16．2．2两条基本原理的提出
16.3同时的相对性
——动钟是怎样变慢的？
16．3．1同时是相对的
16．3．2动钟变慢
16.4长度是相对的
——长度是怎样收缩的？
16.5洛伦兹时空变换和速度变换
——洛伦兹时空变换怎样取代了伽利略变换？
16．5．1洛伦兹时空变换公式
16．5．2洛伦兹速度变换公式
16.6质量和能量本是“一家人”
——质量会改变吗？
16．6．1问题的提出
16．6．2质量与速度的关系
16．6．3能量与质量的关系
16.7广义相对论简介
——什么是广义相对论的基本原理？
16．7．1等效原理
16．7．2等价原理
思考题
习题
第17章量子物理基础
本章引入和导读
17.1黑体辐射的普朗克公式和能量子假设
——能量子的假设是怎样提出来的？
17．1．1一定温度下物体辐射的电磁波能量与波长的关系
17．1．2黑体辐射公式和能量子假设
17.2光电效应和光量子假设
——爱因斯坦对光电效应作出什么样的理论解释？
17．2．1光电效应的实验现象和理论解释
17．2．2光子的能量、动量和波粒二象性
17.3德布罗意和物质波
——物质波、机械波和电磁波有什么不同？
17．3．1物质波假设的提出
17．3．2物质波的实验验证
17.4微观粒子的波动性是非经典的波动
——什么是描述微观粒子波动性的基本方程？
17.5一维无限深方势阱中的粒子波函数及能量
——无限深方势阱里的粒子能量为什么是离散的？
17.6氢原子的波函数及其能级分布
——确定氢原子的定态为什么需要三个量子数？
17.7海森伯的不确定原理
——同时精确测量微观粒子的位置和动量为什么是不可能的？
17．7．1经典力学的确定性和不确定性
17．7．2海森伯的不确定原理
17.8波函数和量子态
——什么是薛定谔猫？
思考题
习题
参考书目