基礎物理學（簡體書）

《面向21世紀課程教材?普通高等教育"十一五"國家級規劃教材:基礎物理學(第2版)上冊》可作為高等學校非物理類專業基礎物理課程的教材，也可供其他專業的師生及科技人員參考。

緒論
§1 物理學研究的對象
一、物質與運動
二、自然界物質的層次結構
三、物質問的基本相互作用
§2 物理學發展簡史
一、物理學的萌芽
二、經典物理學的建立和完善
三、近代物理的產生和發展
§3 物理學對社會進步和科技發展的作用
第一章 質點的運動與牛頓定律
§1.1 質點和質點的運動
一、質點
二、長度和時間的測量基準
三、參考系和坐標系
四、位矢
五、位移
六、速度
七、加速度
八、速度、加速度的分量式(一)
九、角速度
十、速度、加速度的分量式(二)
十一、相對運動
十二、例題
§1.2 牛頓運動定律
一、牛頓運動定律
二、慣性運動和加速運動
三、慣性參考系
四、質量和力
五、作用和反作用
六、幾種常見的力
七、慣性力
八、量綱
九、例題
§1.3 伽利略相對性原理
思考題
習題
第二章 狹義相對論的時空概念
§2.1 愛因斯坦的基本假設
一、牛頓力學的時空性質
二、愛因斯坦的基本假設和洛倫茲變換
§2.2 洛倫茲變換和相對論時空性質
一、同時的相對性
二、長度的收縮
三、時間的延緩
四、速度變換
五、四維時空
六、例題
思考題
習題
第三章 守恒定律(一)
§3.1 動量和動量守恒
一、動量和動量定理
二、一對質點的動量守恒
三、質點系
四、質心
五、例題
§3.2 功與能機械能守恒
一、功
二、動能
三、勢能和保守力
四、幾種保守力和非保守力
五、質點系的勢能
六、機械能和機械能守恒
七、勢能曲線
§3.3 粒子碰撞 守恒定律應用舉例
一、彈性正碰和斜碰
二、反應
三、質心參考系
四、守恒定律應用舉例
§3.4 相對論的質量、動量和能量
一、相對論的動量一速度關系
二、相對論的質量一能量關系
三、例題
思考題
習題
第四章 守恒定律(二)
§4.1 角動量和角動量守恒
一、力矩
二、角動量定理
三、角動量守恒
§4.2 行星運動
一、用有效勢能解行星運動問題
二、約化質量
三、例題
§4.3 盧瑟福α粒子散射
一、兩種原子模型
二、α粒子的散射過程
§4.4 剛體運動
一、剛體的運動
二、剛體的動力學
三、例題
§4.5 守恒與對稱
思考題
習題
第五章 彈性體和流體
§5.1 固體的彈性
一、彈性體與流體
二、應力和應變
三、應力一應變曲線
§5.2 流體的運動
一、流體運動的描述
二、連續性方程
三、伯努利方程
四、實際流體
五、例題
思考題
習題
第六章 振動
§6.1 簡諧振動
一、彈簧振子
二、簡諧振動的特征量
三、簡諧振動的其他表示法
四、簡諧振動的能量
五、線性諧振子
六、幾個例子
七、簡諧振動的一般特征
八、微振動
九、例題
§6.2 振動的合成和分解
一、同方向同頻率的簡諧振動的合成
二、同方向不同頻率的兩個簡諧振動的合成
三、兩個相互垂直的同頻率的簡諧振動的合成
四、兩個相互垂直的不同頻率的簡諧振動的合成李薩如圖形
五、振動的分解
§6.3 阻尼振動
一、阻尼振動方程
二、阻尼振動方程的解
三、品質因數
§6.4 受迫振動
一、受迫振動方程
二、穩態解的振幅、相位與驅動力頻率的關系 共振
三、共振峰的銳度
四、隔振
思考題
習題
第七章 波
§7.1 機械波
§7.2 簡諧波
一、簡諧波
二、波長、頻率和波速
三、波的幾何描述
四、簡諧波的數學表示
五、波矢和三維空間簡諧波的數學表示
六、例題
§7.3 波的產生和傳播
一、波動方程
二、波速
三、波的能量
四、能流密度
五、地震震級和烈度
§7.4 聲波與電磁波
一、聲波
二、電磁波
三、例題
§7.5 惠更斯原理波的衍射、反射和折射
一、惠更斯原理
二、波的衍射
三、波的反射和折射定律
§7.6 波的疊加駐波
一、波的疊加原理
二、駐波
三、簡正模式
四、例題
§7.7 波包
一、相速度和群速度
二、波包
三、色散
四、孤波
§7.8 多普勒效應
一、聲音的多普勒效應
二、光的多普勒效應
三、哈勃關系
四、例題
思考題
習題
第八章 波粒二象性
§8.1 黑體輻射與能量量子化
§8.2 光的粒子性
一、光電效應
二、康普頓效應
三、電磁輻射具有粒子性的其他著名實驗
四、例題
§8.3 實物粒子的波動性
一、德布羅意假設
二、物質波的實驗驗證
三、粒子波動性的應用
四、例題
§8.4 波函數的統計解釋
一、概率的一些基本概念
二、物質波的概率解釋
三、電子和光子的雙縫衍射
§8.5 不確定關系
一、不確定關系
二、例題
思考題
習題
第九章 薛定諤方程
§9.1 薛定諤方程
一、波函數的一些性質
二、自由粒子的波豳數
三、態疊加原理
四、薛定諤方程
§9.2 定態薛定諤方程
一、定態薛定諤方程
二、本征方程和本征值
三、本征函數的標準條件
四、定態波函數的一些性質
§9.3 一維無限深勢阱
一、薛定諤方程
二、能級
三、波函數
四、宇稱
五、例題
§9.4 一維線性諧振子
一、經典的一維諧振子
二、量子力學的一維線性諧振子
三、諧振子的能量
四、波函數和概率密度
§9.5 勢壘貫穿與隧道效應
一、經典力學中的勢壘問題
二、一維方勢壘的薛定諤方程
三、波函數和概率密度函數
四、隧道效應應用舉例
思考題
習題
第十章 原子結構
§10.1 氫原子光譜和玻爾模型
一、原子的核型結構
二、氫原子光譜
三、玻爾模型的量子理論
四、玻爾的氫原子模型和量子化
五、氫原子量子化條件和圓運動參量
六、例題
§10.2 粒子在中心勢場中的運動
一、薛定諤方程
二、角動量算符￡和￡的本征值和本征函數
§10.3 氫原子的能級
一、薛定諤方程
二、定態波函數
三、能級和簡并
四、概率密度和概率分布函數
五、類氫離子的能級
六、能級躍遷及選擇定則
§10.4 磁場中的原子
一、軌道磁矩
二、塞曼效應
三、施特恩-格拉赫實驗
§10.5 電子自旋
一、譜線的精細結構
二、電子自旋
三、自旋角動量算符的本征函數
四、氫原子的定態波函數
五、自旋和軌道磁矩之間的相互作用
六、原子的總角動量
七、磁共振
§10.6 原子殼層結構與元素周期表
一、單電子近似
二、元素周期律與原子殼層結構
三、各個元素的原子殼層結構——元素周期表
四、泡利不相容原理的說明
§10.7 分子
一、化學鍵
二、分子能級和分子光譜
思考題
習題
附錄
基本物理常量
一些常用單位的換算因子

一、牛頓運動定律
牛頓三定律是質點動力學的基本定律。對于那些不能看作質點的一般物體，也都可以把它們看作由許多個質點組成的系統。所以牛頓定律也是研究一般物體動力學問題的基礎。
牛頓和伽利略、笛卡兒、惠更斯等都以觀察和實驗為依據，同時采用理論分析，研究了動力學的基本規律。牛頓做了集大成的工作，總結成了三定律。牛頓特別重視"力"的概念。三定律與他所研究的引力定律一起，構成了他的理論體系的框架，在廣闊的范圍內得到成功的應用。直到20世紀初才在高速領域和微觀領域發現它的局限性。
牛頓三定律的基本內容可以表述如下：
第一定律：任何物體都將保持其靜止或勻速直線運動的狀態，直到其他物體施加于它的作用力迫使它改變這種狀態。
第二定律：物體在受到外力作用時，所獲得的加速度的大小與合外力的大小成正比，并與物體的質量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。
第三定律：任何兩個物體之間的相互作用力，必定大小相等，方向相反，沿著同一直線，分別作用在這兩個物體上。
下面略述幾點與上述內容有關的概念。
二、慣性運動和加速運動
牛頓定律把物體的運動區分為兩類：一類包括靜止的狀態和勻速直線運動的狀態。另一類是有加速度的運動狀態。靜止和勻速直線運動是物體自然的運動狀態，物體自身具有使它的運動狀態保持不變的屬性，這一屬性就是物體的慣性。這種因慣性而保持不變的運動狀態也就稱為慣性運動狀態。但是物體周圍還有其他物體存在，物體與周圍其他物體相互作用，使它受到其他物體施加于它的力。力的作用迫使物體改變原有的運動狀態而獲得加速度。作用于物體的力是改變物體原有運動狀態而進入加速運動狀態的因素。
三、慣性參考系
在三定律的上述表述中，力和慣性顯示突出的作用。其中還隱含著一個重要的概念沒有明顯表達出，這就是"慣性參考系。"
物體是作慣性運動還是作加速運動，取決于它是否從外界受到力的作用。可是從運動學我們知道，物體的運動狀態是與描述運動的參考系相關聯的。選取兩個相對作加速運動的參考系S和S＇來看，設有一物體A對于S沒有加速度，那么，它對于S＇就必定有加速度。