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（下册）2

第9章 热运动的统计描述2

第Ⅳ篇 热学2

§9.1 热现象与热运动3

一、热现象3

〈物理趣闻〉壮观的“和平”号“流星雨”4

二、热现象的宏观规律4

三、分子热运动的物理图象6

〈物理之窗〉新中国55年来的重大科技成果10

§9.2 统计规律10

一、统计规律的概念10

第Ⅰ篇 工科物理导论10

关于“大学物理”课学习方法的对话10

目录10

（上册）10

二、生活中的统计规律11

三、统计规律的描述12

第1章 物理世界13

一、物理学理论14

§1.1 物理学导论14

四、统计规律的特点15

二、物理学理论的统一15

一、平衡态与状态参量17

§9.3 理想气体状态方程17

三、支配宇宙运行的四种基本相互作用17

二、理想气体状态方程18

四、粒子物理的标准模型18

〈课间小憩〉真实气体的范德瓦耳斯方程19

〈热门话题〉夸克及“渐近自由”现象20

§9.4 压强和温度的微观意义20

一、理想气体的微观模型20

二、压强的微观本质21

一、物理学为技术的形成提供科学原理22

§1.2 物理学与工程技术22

一、宏观、微观、介观、宇观23

§1.3 物质的物理图象23

三、物理学左右技术的实施方案23

二、物理学影响技术进行的路线23

三、温度的微观本质23

〈课间小憩〉梦幻神奇的纳米技术25

§9.5 理想气体的内能25

一、运动自由度26

二、物质形态的分类27

二、能量均分定理27

三、理想气体的内能28

一、分子速率分布的实验测定30

§9.6 麦克斯韦速率分布律30

三、实物与场32

二、麦克斯韦速率分布律32

§1.4 中华人民共和国法定计量单位33

一、法定计量单位的构成34

三、三种统计速率35

〈趣味物理〉方均根速率与大气成分37

四、麦克斯韦速度分布律37

二、量纲和量纲分析37

§9.7 玻耳兹曼能量分布律38

一、玻耳兹曼能量分布律38

二、重力场中粒子按高度的分布39

内容提要40

练习1 物理世界40

§9.8 平均自由程与碰撞频率40

内容提要43

练习9 热运动的统计描述44

第Ⅱ篇 力学45

第2章 时间 空间与运动学45

§2.1 质点运动学的基本概念46

一、理想模型 模型化方法46

二、参考系 坐标系47

四、空间49

三、时间49

第10章 热力学50

§10.1 准静态过程51

一、准静态过程52

二、准静态过程的功53

五、速度54

三、热量Q56

§10.2 热力学第一定律57

一、等体过程58

二、等压过程59

六、加速度60

三、等温过程62

四、绝热过程64

五、多方过程66

〈物理之窗〉液化气体68

一、运动描述的相对性 伽利略变换68

§2.2 质点运动的描述68

§10.3 循环过程70

一、循环过程的一般概念70

二、描述运动的一般方法72

二、卡诺循环74

§2.3 质点运动学的解题思路方法77

二、运动学的解题方法77

一、运动学的两类问题77

§10.4 热力学第二定律78

二、热力学第二定律及其微观意义79

一、自然过程的不可逆性79

一、宏观态与微观态81

§10.5 熵与熵增加原理81

〈趣味物理〉枪打落猴81

二、热力学概率与熵84

三、熵增加原理85

〈物理学家〉L．玻耳兹曼86

四、克劳修斯熵公式87

§2.4 圆周运动的角量描述88

一、圆周运动的角量描述88

五、熵与能量89

二、角量和线量的关系90

内容提要90

三、角量和线量的矢量关系91

练习10 热力学92

内容提要94

练习2 时间、空间与运动学96

第Ⅴ篇 波动101

第11章 简谐运动101

§11.1 简谐运动及其特征102

一、弹簧振子及其运动分析102

二、简谐运动的特征103

三、常见的几种简谐运动105

第3章 牛顿运动定律105

§3.1 物体运动状态变化的原因106

一、力的概念106

二、介绍几种常见的力107

§11.2 简谐运动的描述方法110

一、简谐运动方程110

〈趣味物理〉斜拉桥的奥妙111

§3.2 牛顿运动定律112

一、牛顿第二定律112

〈物理学家〉I．牛顿114

二、物体具有保持运动状态不变的属性116

三、力的相互作用性116

四、牛顿运动定律的适用范围117

二、振动曲线119

§3.3 质点动力学的两类问题及解题方法119

三、旋转矢量120

§11.3 简谐运动的合成124

一、两个同方向、同频率简谐运动的合成124

二、两个同方向、不同频率简谐运动的合成 拍现象128

〈趣味物理〉摩擦的巧用130

三、两个相互垂直的简谐运动的合成130

内容提要133

§11.4 阻尼振动 受迫振动135

一、阻尼振动135

练习3 牛顿运动定律135

二、受迫振动137

〈课间小憩〉火车的危险速率138

内容提要139

第4章 守恒定律140

练习11 简谐运动140

§4.1 力的时间累积效应141

一、质点的动量定理141

二、质点系的动量定理146

三、动量守恒定律147

四、质心148

五、动量守恒定律在高科技发展中的应用149

第12章 波的传播规律151

一、弹性介质模型152

§12.1 机械波传播的物理图象152

二、横波与纵波153

三、机械波传播的物理图象154

一、波动的几何描述155

§12.2 波动的描述方法155

二、外力对定点的力矩156

一、质点对定点的动量矩156

§4.2 质点的动量矩定理和动量矩守恒定律156

二、波动曲线157

三、质点对定点的动量矩定理157

四、质点的动量矩守恒定律158

五、动量矩守恒与行星运动159

三、波动方程160

〈课间小憩〉彗-木世纪相撞162

§4.3 力的空间累积效应164

一、功的概念164

二、质点的动能定理167

§12.3 波的能量特征167

§12.4 波的干涉168

一、波的叠加原理169

〈物理趣闻〉孤立波与孤立子169

二、波的干涉170

三、保守力的功 势能171

三、驻波175

四、质点系的功能原理178

〈课间小憩〉音乐声学179

五、机械能守恒与转换定律182

§12.5 波的衍射183

〈物理之窗〉对称性和守恒定律183

六、普遍能量守恒与转换定律184

§12.6 多普勒效应185

一、机械波的多普勒效应185

二、电磁波的多普勒效应188

一、声压、声强和声强级189

§12.7 声波189

〈研究进展〉声辐射压与声悬浮技术192

内容提要192

练习4 守恒定律194

二、超声波的原理和应用195

§12.8 电磁波198

一、电磁波的理论预见198

二、赫兹实验199

三、电磁波的基本性质201

四、玻印廷矢量S202

第5章 刚体的定轴转动203

五、电磁波谱203

§5.1 刚体运动的基本概念204

一、刚体模型204

二、刚体的运动204

〈课间小憩〉红外技术204

内容提要205

三、转动惯性的量度——转动惯量206

练习12 波的传播规律208

一、刚体定轴转动的特点与研究思路209

§5.2 刚体定轴转动的运动学规律209

二、刚体定轴转动的运动学规律210

一、刚体定轴转动的转动定律214

§5.3 刚体定轴转动的动力学规律214

第13章 光的波动性218

〈趣味物理〉水利工程中的弧形闸门219

§13.1 几何光学简介219

一、光线 光速219

二、几何光学的基本定律221

二、刚体定轴转动的动量矩定理 动量矩守恒定律221

三、几种光学器件的成像原理224

三、刚体定轴转动的功能原理 机械能守恒定律226

四、光学仪器232

〈课间小憩〉旋进与导航234

一、原子发光机理 波列235

§13.2 光波的物理图象235

二、光程236

内容提要236

§13.3 光的干涉238

一、光干涉的一般论述238

练习5 刚体的定轴转动238

二、杨氏双缝干涉240

三、薄膜干涉244

第Ⅲ篇 电磁学247

第6章 静电场247

一、电荷的量子化248

§6.1 电荷及其相互作用248

二、起电 电荷守恒定律249

三、点电荷间的相互作用规律250

§6.2 从力的观点描述电场的物质性——电场强度E251

一、电场强度E252

四、迈克尔逊干涉仪252

二、电场线253

三、电场强度的计算方法254

§13.4 光的衍射255

一、单缝的夫琅禾费衍射256

二、光栅的夫琅禾费衍射263

一、电场强度通量Фc263

§6.3 静电场的高斯定理263

二、高斯定理265

三、运用高斯定理简便计算E的思路和方法267

一、静电场力做功的特性272

〈趣味物理〉无镜头摄影技术272

§6.4 从功能观点描述电场的物质性——电势U272

二、电势U273

三、X射线的衍射274

三、静电场的环路定理274

四、光学仪器的分辨率275

四、电势的计算方法275

〈课间小憩〉相控阵雷达278

§13.5 光的偏振性280

一、自然光和偏振光280

五、等势面281

二、起偏与检偏282

六、电场强度和电势的关系 电势梯度282

三、马吕斯定律283

四、布儒斯特定律284

五、双折射现象285

一、静电感应与静电平衡286

六、偏振光的应用286

§6.5 静电场中的导体286

内容提要287

二、表面电荷的分布特性287

三、静电屏蔽289

练习13 光的波动性290

〈课间小憩〉等电势与高压带电作业291

§6.6 静电场中的电介质298

一、电介质的极化298

〈课间小憩〉导电性塑料300

二、电极化强度300

三、电介质中的电场强度301

四、有电介质时的电场基本定理302

〈物理之窗〉新型智能材料——电流变液305

第14章 相对论306

第Ⅵ篇 近代物理306

一、两条基本原理307

§14.1 狭义相对论的两条基本原理和洛伦兹变换307

一、孤立导体的电容307

§6.7 导体的电容 电场能量307

二、电容器307

〈物理学家〉A．爱因斯坦309

二、洛伦兹变换310

三、电容器的串、并联310

四、电场能量313

§14.2 相对论时空观316

一、同时性的相对性317

二、时间度量的相对性 时间膨胀318

内容提要321

〈趣味物理〉孪生子效应321

三、空间度量的相对性 长度收缩322

练习6 静电场325

四、两种时空观326

§14.3 相对论动力学结论327

一、相对论性动量327

二、相对论运动方程329

三、质量和能量的关系330

四、动量和能量的关系332

第7章 恒定磁场336

§14.4 广义相对论简介336

一、等效原理336

一、电流的形成337

§7.1 恒定电流的基本概念337

二、广义相对论的相对性原理337

二、电流密度338

三、欧姆定律的微分形式339

三、广义相对论的预言和验证339

四、电源电动势340

〈热门话题〉暗物质和暗能量341

二、激发磁场的场源341

一、磁现象341

§7.2 磁场341

内容提要343

三、从力的观点描述磁场的物质性——磁感强度B344

练习14 相对论345

〈课间小憩〉地磁场346

§7.3 电流激发磁场的基本规律347

一、毕奥-萨伐尔定律347

第15章 光的量子性350

一、黑体辐射351

§15.1 普朗克量子论351

二、普朗克量子论353

二、运动电荷产生的磁场354

§7.4 表述磁场性质的两条定理355

〈物理学家〉M．普朗克355

一、高斯定理356

§15.2 爱因斯坦的光子学说357

二、安培环路定理357

一、光电效应的实验规律357

二、爱因斯坦的光子学说359

三、运用安培环路定理简便计算B的思路和方法359

§7.5 磁场对运动电荷和载流导线的作用364

一、带电粒子在磁场中的运动364

§15.3 康普顿效应365

二、霍耳效应366

三、磁场对载流导线的作用 安培定律369

§15.4 玻尔氢原子理论370

一、氢原子光谱规律370

二、玻尔氢原子理论371

〈物理学家〉N．玻尔373

四、磁场对载流线圈的作用 磁力矩373

五、磁力（磁力矩）的功375

〈趣味物理〉电磁轨道炮377

§7.6 磁介质对磁场的影响379

内容提要379

一、三类磁介质379

二、磁介质的磁化380

三、介质中的安培环路定理381

练习15 光的量子性381

四、铁磁质382

第16章 量子力学引论385

内容提要385

练习7 恒定磁场386

§16.1 实物粒子的波粒二象性386

一、德布罗意波387

〈物理学家〉L．德布罗意388

二、物质波的实验验证389

〈趣味物理〉德布罗意波与玻尔的量子条件393

§16.2 不确定关系394

〈物理学家〉W．海森伯397

第8章 电磁感应及电磁场398

一、实验现象观察399

§8.1 电磁感应的实验研究399

§16.3 物质波波函数的统计解释400

二、实验结果分析400

一、波函数400

二、玻恩对物质波的统计解释401

§8.2 电磁感应的基本定律401

一、法拉第电磁感应定律401

§16.4 薛定谔方程402

〈物理学家〉M．法拉第404

一、一维无限深方势阱405

§16.5 薛定谔方程的应用405

二、楞次定律408

二、势垒和隧道效应409

§8.3 动生电动势409

〈物理之窗〉扫描隧穿显微镜（STM）412

一、感应电场 感生电动势413

§8.4 感生电动势413

§16.6 氢原子的量子力学描述414

一、氢原子的定态薛定谔方程414

二、氢原子中电子运动的若干结论415

§16.7 多电子原子中的电子分布418

一、斯特恩-盖拉赫实验电子自旋418

二、四个量子数419

二、涡电流420

三、多电子原子的壳层结构420

内容提要423

〈物理之窗〉电磁悬浮技术423

§8.5 互感与自感424

一、互感424

练习16 量子力学引论425

二、自感428

第17章 量子理论的应用429

一、激光的形成机理430

§17.1 激光430

§8.6 磁场的能量431

二、激光器的结构433

〈物理之窗〉阿尔法磁谱仪434

§8.7 麦克斯韦电磁场理论435

〈课间小憩〉我国第一台激光器436

三、激光器件436

一、位移电流436

二、全电流安培环路定理438

〈物理前沿〉自由电子激光439

四、激光的特性与应用440

〈物理学家〉J．麦克斯韦441

〈趣味物理〉激光冷冻和俘陷原子441

三、麦克斯韦方程组442

§17.2 固体的能带理论443

一、固体的能带444

内容提要445

练习8 电磁感应及电磁场447

二、导体、半导体和绝缘体的能带结构447

三、半导体的导电机理449

〈课间小憩〉诱人的CD技术454

附录456

附录Ⅰ 基本物理常量及有关数据的计算用值456

§17.3 超导电性457

一、超导体的主要电磁特性457

附录Ⅱ 常用数学公式457

二、第二类超导体和磁通量子化459

三、BCS理论460

四、约瑟夫森效应460

索引461

〈课间小憩〉超导研究的发展历程462

内容提要463

练习17 量子理论的应用464

附录466

附录Ⅰ 基本物理常量及有关数据的计算用值466

附录Ⅱ 常用数学公式468

附录Ⅲ 1901—2005年诺贝尔物理学奖获得者471