品味创新拥抱自然--审阅《物理学概论》的一些随想(代序)
前 言
第一章 人类社会为什么变化这么快?--物理学改变世界
第一节 物理学在改变着世界
一、物理学加速社会经济的发展
二、物理学改善人们的生活方式
三、物理学改变人们对世界的认识
第二节 什么是物理学?
一、物理学研究的对象和范围
二、时间和空间
三、物质结构及其运动规律
四、物质间的相互作用
第三节 物理学是自然科学的基础
一、物理学在科学技术中的地位
二、物理学是知识经济的基础
三、物理学是科学的世界观和方法论的基础
第四节 物理学的分支学科
思考题与问答题(一)
第二章 对物体运动规律的思考--经典力学的建立
第一节 人类宇宙观的发展
一、古代人类对天体运动的认识
二、从哥白尼到开普勒
三、伽利略与经典力学的诞生
第二节 经典力学对运动的描述：
一、描述质点运动的基本概念和基本物理量
二、运动叠加原理
三、抛体运动
四、曲线运动中的切向加速度和法向加速度
五、圆周运动
第三节 牛顿运动定律
一、牛顿及其成就
二、牛顿运动三定律
三、几种常见的力
四、牛顿的科学思想方法
思考题与问答题(二)
第三章 守恒定律与对称性
第一节 三大守恒定律
一、能量守恒定律--一切自然现象所遵循的规律
二、动量守恒定律人造卫星的发射
三、角动量守恒定律行星运行轨道
第二节 守恒定律与对称性
一、对称性与对称操作
二、物理定律的对称性
三、对称性与守恒定律
四、守恒定律与对称性在物理学中的地位与作用
第三节 对称性破缺
一、对称性的自发破缺
二、弱相互作用宇称不守恒
思考题与问答题(三)
第四章 周期运动的基本形式--机械振动与机械波
第一节 简谐运动及其描述
一、简谐运动的基本特征及其表达式
二、简谐运动的能量
三、描述简谐运动的基本物理量
第二节 阻尼振动受迫振动共振
一、阻尼振动
二、受迫振动 共振
第三节 机械波
一、机械波产生的条件
二、横波与纵波
三、波传播过程中的基本概念和基本物理量
第四节 平面简谐波波的能量
一、平面简谐波的表达式
二、波动表达式的物理意义
三、波在传播过程中质元振动的相位差
四、波的能量 波的强度--能流密度
第五节 波的衍射、反射和折射
一、惠更斯原理
二、波的衍射
三、波的反射
四、波的折射
第六节 波的干涉
一、波的叠加原理
二、波的干涉 相干条件 相干波
三、相干波的干涉加强与减弱
第七节 多普勒效应
一、声源不动、观察者相对于媒质以速度运动
二、观察者不动，声源相对于介质以速度运动
思考题与问答题(四)
第五章 “永动机”带来的启示--热力学熵
第一节 蒸汽机带来的学问--热运动的基本规律
一、热是什么--热运动说和热质说
二、放之四海皆准--能量守恒
三、来自实践--瓦特与蒸汽机
四、第二类永动机之梦的破灭--热力学第二定律
第二节 宏观不可逆性与熵的概念
一、宏观不可逆性
二、熵概念的引入
三、对熵本质的认识
四、熵恒增===能贬值(能“质”的衰退)
第三节 妖精的启示--熵与信息
一、热力学概率与熵
二、麦克斯韦妖
三、熵与信息
第四节 熵概念的拓展
一、不可逆与自组织
二、熵与生命
三、热寂说
四、熵与经济和社会
五、地球系统--Gaia假设与自然观
思考题与问答题(五)
第六章 电磁学理论简介信息传播
第一节 电磁现象的早期研究
一、人类对电和磁的认识
二、创造性的科学思维--引入磁感线与场的概念
三、静电场与稳恒磁场
第二节 电磁感应
一、电磁感应现象的发现
二、亨利和楞次的贡献
三、法拉第电磁感应定律
第三节 电磁波
一、一场伟大的变革
二、麦克斯韦方程组的建立
三、电磁场理论建立过程中的思想方法给人们带来的启示
四、预言电磁波 光的电磁理论
五、赫兹实验
第四节 信息的载体--无线电波
一、无线电波的产生与传播
二、无线电通讯
三、雷达、微波通讯和光纤通讯
思考题与问答题(六)
第七章 是波还是粒子?--光本性的研究
第一节 几何光学简介
一、光的直进定律
二、光的反射折射定律全反射
三、透 镜
四、光的色散和吸收现象
第二节 光的波动理论的崛起
一、光的干涉
二、光的衍射
三、光的偏振
第三节 光的波粒二象性
一、光电效应 光的波动说遇到的困难
二、黑体辐射“能量子”概念的提出
三、爱因斯坦的“光量子”假设 光电效应方程
四、康普顿效应
五、光的波粒二象性
思考题与问答题(七)
第八章 时间与空间交融--相对论简介
第一节 狭义相对论基础
一、伽利略变换 绝对时空观
二、狭义相对论原理 洛仑兹变换
三、狭义相对论力学的一些重要的结论
四、改变世界的方程--质能关系
五、核 能
第二节 广义相对论简介
一、广义相对论产生的背景
二、光线在空中拐弯了
三、弯曲的时空
四、引力红移 引力时间延缓
五、水星轨道近日点的进动
六、引力波
七、相对论遇到的挑战
思考题与问答题(八)
第九章 微观世界探秘--物质结构
第一节 开启微观世界研究的门户--奇葩怒放的三大发现
一、X射线的发现
二、放射性的发现
三、电子的发现
四、卢瑟福的“原子核式结构”
第二节 原子核的奥秘
一、中子的发现
二、一种新的相互作用力--核力
三、核子结构
四、神秘的反物质
第三节 探索微观世界奥秘的近代技术
一、电子显微镜
二、扫描隧道显微镜
第四节 神奇的同步辐射
一、同步辐射
二、我国的同步辐射事业
思考题与问答题(九)
第十章 量子风云录--量子物理基础
第一节 玻尔的贡献
一、玻尔模型的建立
二、玻尔模型的贡献与困难
三、哥本哈根精神
第二节 德布罗意波
一、“狮身人面像”--实物粒粒子的波粒二象性
二、物质走向微小时行踪的诡秘--不确定关系
三、物质波的提出
第三节 描写物质波的波动方程及波函数的统计解释
一、波函数及其统计意义
二、薛定谔方程
思考题与问答题(十)
第十一章 物理学家的思维方法
第一节 问题--物理学发现之源
一、从科学实践与科学理论的矛盾中产生问题
二、从科学理论内部的矛盾中产生问题
第二节 极端思维--物理学家的重要创新思维
第三节 类比思维--物理学家创新的钥匙
一、类比是提出假设的重要途径
二、类比推理能有效激发科学家的想象
三、类比可导致技术上的发明创造
思考题与问答题(十一)
结束语 物理学的认识论和方法论
一、物理学的认识论
二、物理学的方法论
三、科学是柄双刃剑
专题选读I 宇宙的起源和演化
专题选读Ⅱ 激光
专题选读Ⅲ 超导技术及其应用
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