概 述篇

第0章 概述物理学

0.1物理学和物质世界

0.1.1物质世界

0.1.2关于两个前沿的基本理论

0.1.3物理学使人们深刻认识物质世界

0.2物理学与科学思维

0.2.1物理学的研究方法

0.2.2物理学家的科学态度

0.3物理学与其他的学科发展

0.3.1物理学为其他学科创立原理和技术

0.3.2物理学为一切学科提供了基本的实验手段和基本研究方法

0.3.3物理知识是促进各学科发展的重要基础知识

0.4物理学中的基本研究思路

0.4.1物理学的分支

0.4.2物理学研究问题的共同思路

力 学篇

第1章 牛顿运动定律

1.1理想模型 自由度

1.1.1质点 刚体

1.1.2机械运动的基本形式 自由度

1.2质点运动的描述

1.2.1描述质点运动的物理量

1.2.2运动的坐标表述

1.3质点运动学问题举例

1.3.1直线运动

1.3.2抛体运动

1.3.3圆周运动

1.4牛顿运动定律

1.4.1牛顿运动定律

1.4.2牛顿运动定律与惯性参考系

1.5牛顿运动定律的应用举例

1.6非惯性系中的惯性力

1.6.1加速平动参考系中的惯性力

1.6.2均匀转动参考系中的惯性力——惯性离心力、科里奥利力

1.6.3地球因公转、自转引起的力学现象

习题

教学参考1-1矢量的基本运算和单位矢量的变化率

教学参考1-2常见力

教学参考1-3科里奥利力

第2章 运动与时空

2.1相对性原理和变换

2.1.1力学相对性原理和伽利略变换

2.1.2狭义相对论的基本原理

2.1.3爱因斯坦-洛伦兹变换

2.2狭义相对论的运动学效应

2.2.1时间膨胀（运动时钟变慢）

2.2.2长度缩短（运动尺度收缩）

2.2.3时空不变量

2.3相对论速度变换

2.4狭义相对论质量和动量

2.4.1相对论性质量和动量

2.4.2狭义相对论运动方程

2.4.3相对论性动能和能量

2.4.4相对论动量能量关系

2.5广义相对论简介

2.5.1等效原理

2.5.2广义相对性原理

2.5.3史瓦西场中固有时与真实距离

2.5.4史瓦西半径和黑洞

2.5.5广义相对论的可观测效应

习题

教学参考2-1洛伦兹变换的导出

第3章 对称性与守恒定律

3.1动量定理和动量守恒定律

3.1.1质点的动量定理

3.1.2质点系的动量定理

3.1.3动量守恒定律

3.2角动量定理和角动量守恒定律

3.2.1质点对定点的角动量

3.2.2质点的角动量定理和质点的角动量守恒

3.2.3质点系的角动量定理和角动量守恒定律

3.3动能定理和机械能守恒定律

3.3.1功和功率

3.3.2质点的动能定理

3.3.3质点系的动能定理

3.3.4一对内力的功

3.3.5保守力

3.3.6势能

3.3.7机械能守恒定律

3.4对称性与守恒定律

3.4.1对称性和对称操作（变换）

3.4.2对称性和因果律——对称性原理

3.4.3对称性与守恒定律

3.5质心和质心运动定理

3.5.1质心

3.5.2质心的速度

3.5.3质心运动定理

3.6质心参考系

3.6.1质心参考系

3.6.2质心系中的动力学规律

3.7刚体的定轴转动

3.7.1刚体的定轴转动

3.7.2定轴转动的基本方程

3.7.3转动惯量及其计算

3.7.4转动动能和力矩的功

3.7.5刚体定轴转动的角动量守恒

3.8牛顿力学的内在随机性

习题

教学参考3-1定轴转动定律和力矩的功

教学参考3-2旋进

波 动篇

第4章 振动

4.1简谐振动的描述

4.1.1简谐振动的特征

4.1.2谐振动的旋转矢量图示

4.1.3谐振动的运动微分方程

4.1.4谐振动的能量

4.2同方向简谐振动的合成

4.3垂直方向谐振动的合成

习题

教学参考4-1阻尼振动

教学参考4-2受迫振动

第5章 波动

5.1平面简谐波的描述

5.1.1波的产生

5.1.2平面简谐波的传播

5.1.3平面简谐波的余弦表达式（波函数）

5.1.4简谐波的复数表示 复振幅

5.1.5波的能量

5.2波的衍射

5.2.1惠更斯原理

5.2.2惠更斯原理给出所有波都具有衍射现象

5.2.3惠更斯作图法的应用举例

5.3波的干涉

5.3.1波的叠加原理和线性方程

5.3.2波的干涉现象

5.3.3驻波

5.4多普勒效应

5.4.1机械波的多普勒效应

5.4.2光波的多普勒效应

5.5光的横波性与偏振现象

5.5.1平面电磁波的波动方程和表达式

5.5.2基本偏振态

5.5.3光在各向同性介质表面反射折射时的偏振现象

5.5.4散射光的偏振现象

5.5.5光在各向异性晶体中的双折射现象

5.6光的干涉

5.6.1获得相干光的基本原则

5.6.2光程

5.6.3典型干涉实验

5.6.4椭圆偏振光 圆偏振光

5.7光的衍射

5.7.1光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理

5.7.2单缝的夫琅禾费衍射

5.7.3光栅的夫琅禾费衍射

5.7.4圆孔的夫琅禾费衍射

5.7.5 X射线的衍射

习题

电 磁篇

第6章 恒定电场和恒定磁场

6.1真空中的静电场

6.1.1电荷量守恒定律和库仑定律

6.1.2电场和电场强度

6.1.3电场强度的计算

6.1.4静电场的性质方程之一——高斯定理

6.1.5静电场的性质方程之二——环路定理

6.1.6电势的计算

6.1.7等势面与电力线

6.2导体存在时的静电场

6.2.1金属导体的静电平衡

6.2.2导体的应用之一——静电屏蔽

6.2.3导体的应用之二——电容器的电容

6.3有电介质时的静电场

6.3.1电介质的极化可改变场的分布

6.3.2自由电荷和极化电荷共同产生电场

6.3.3电介质存在时的高斯定理

6.3.4电场能量密度

6.4恒定电流的电场

6.4.1电流 电流的连续性方程

6.4.2恒定电流的电场性质

6.4.3恒定电场和恒定电流的关系

6.4.4电动势 电源的作用

6.5真空中的稳恒磁场

6.5.1基本磁现象 磁性的起源

6.5.2磁场 磁感应强度

6.5.3磁感强度的计算

6.5.4稳恒磁场的性质方程

6.5.5应用安培环路定理求典型电流的磁场

6.5.6洛伦兹（磁）力的应用

6.5.7载流导线在磁场中受力 安培力

6.6磁介质

6.6.1磁介质对磁场的影响

6.6.2有介质时的磁场性质方程

习题

第7章 电磁场的统一性和相对性

7.1感生电场

7.1.1法拉第电磁感应定律

7.1.2感生电动势和感生电场

7.1.3实际电路中的感生电场

7.1.4磁场能量

7.2感生磁场

7.2.1电流概念的推广 全电流定理

7.2.2感生磁场

7.3麦克斯韦电磁场方程组

7.3.1麦克斯韦电磁场方程组的积分形式

7.3.2麦克斯韦电磁场方程组的微分形式

7.3.3麦克斯韦方程组与宏观电磁理论

7.4电磁场的物质性 统一性 相对性

7.4.1电磁场的物质性

7.4.2电磁场的统一性和相对性

7.4.3电磁场量的相对论变换

习题

统计量子篇

第8章 热学基础概念

8.1概述

8.1.1热学的研究对象

8.1.2热力学和统计物理

8.1.3系统的理想特征

8.1.4理想气体状态方程

8.2分子动理论的理想气体压强公式

8.2.1平衡态下气体分子微观量分布的等概率假设

8.2.2理想气体的微观图像

8.2.3气体分子动理论的压强公式

8.2.4温度的本质

8.2.5理想气体分子运动的方均根速率

8.3能量均分定理 理想气体的内能

8.3.1能量按自由度均分定理

8.3.2分子的平均动能

8.3.3理想气体的内能

8.4分布函数 麦克斯韦速率分布率

8.4.1分布函数

8.4.2麦克斯韦速率分布函数

8.4.3平均速率（速率的算术平均值）和方均根速率

8.4.4玻耳兹曼粒子密度分布律

8.5平均自由程和平均碰撞次数

8.6范德瓦耳斯气体方程

8.7热力学第一定律

8.7.1热力学第一定律

8.7.2热力学第一定律对理想气体准静态过程的应用

8.7.3自由膨胀

8.7.4循环过程 卡诺循环

8.8热力学第二定律

8.8.1自然过程的不可逆性

8.8.2热力学第二定律的宏观表述

8.8.3热力学第二定律的微观解释

8.8.4熵增加原理

8.8.5克劳修斯熵公式

习题

第9章 量子物理基础

9.1量子概念的形成

9.1.1黑体辐射 普朗克的能量子假说

9.1.2光电效应 爱因斯坦的光量子假说

9.1.3氢光谱 玻尔的量子论

9.2量子力学的基本原理

9.2.1德布罗意波 实物粒子的波粒二象性

9.2.2玻恩的统计假设 概率波

9.2.3不确定关系 力学量的统计不确定性

9.2.4薛定谔方程

9.2.5定态薛定谔方程

9.3量子力学重要结果举例

9.3.1体会量子力学解题过程 一维无限深方势阱中的粒子

9.3.2隧道效应 扫描隧道显微镜

9.3.3氢原子的量子力学结果

9.3.4电子自旋角动量 四个量子数

9.3.5原子核外电子的排布

9.4量子力学仍在发展

习题

第10章 耗散结构和社会科学

10.1耗散结构及其意义

10.1.1自组织现象

10.1.2开放系统的熵变

10.1.3研究耗散结构的意义

10.1.4西方和东方文化传统

10.2耗散结构的基元

10.3耗散结构的结构特征

10.3.1结构的层次性和自相似性

10.3.2耗散结构的开放特性

10.3.3耗散结构基元间的相互作用

10.3.4耗散结构和超循环

10.3.5耗散结构的时间响应特征

10.4耗散结构的状态特征

10.4.1耗散结构状态分类

10.4.2耗散结构稳态的特征

10.4.3耗散结构的混沌状态特征

10.4.4位垒和位垒参数

10.4.5耗散结构的稳定度

10.4.6混沌边缘状态

10.5耗散结构的演化特性

10.5.1量子跃迁

10.5.2耗散结构的突变

10.5.3耗散结构的渐变

10.5.4小结构突变对结构的影响

10.5.5耗散结构突变对内部结构和环境的影响

10.5.6渐变的积累导致突变的发生

10.5.7耗散结构演化的结构性、层次性、自相似性

10.5.8耗散结构演化的可预测性

10.6耗散结构的生成、变异和解体

10.6.1耗散结构形成的过程

10.6.2耗散结构生成过程的结构性、层次性、自相似性

10.6.3涌现性及耗散结构特征的结构性、层次性、自相似性

10.6.4耗散结构的变异

10.6.5耗散结构的解体

10.6.6创生的宇宙、创生的规律、没有终极意义的科学探索

10.7类比分析当今经济学

10.7.1经济学基元分析

10.7.2广义帕累托均衡

10.7.3新的人性

10.7.4有形手无形手

10.7.5做事方法，做人道理

习题

附录Ⅰ数值表

附录Ⅱ部分题解