內容提要
本書以一卷本的形式簡明介紹普通物理學的基本知識，兼顧物理學在當代其他自然科學和生命醫學以及工程技術領域內的套用。內容覆蓋經典物理的力學、熱學、電磁學與光學以及近代量子物理的基本規律，同時以閱讀材料的形式有選擇地介紹近年物理學的重要進展以及傑出物理學家的生平。
圖書目錄
第一篇 力學
第一章 運動學
§1.1參照系和坐標系
§1.2質點和剛體
§1.3位矢、速度和加速度
1.3.1位置、位矢和位移
1.3.2速度和加速度
1.3.3速度、加速度的直角坐標分量表示式
1.3.4質心
§1.4曲線運動、切向加速度和法向加速度
1.4.1曲線運動、已知加速度求速度和位矢
1.4.2切向加速度和法向加速度
1.4.3圓周運動、角位移、角速度和角加速度
1.4.4角量和線量的關係
1.4.5剛體繞固定軸的轉動
§1.5相對運動
§1.6力學單位制、量綱
1.6.1力學單位制
1.6.2量綱
附錄1.1微積分簡介
1.1.1導數
1.1.2導數的運算
1.1.3單變數函式的微分
1.1.4積分
附錄1.2矢量
閱讀材料 科學家介紹——伽利略
思考題與習題
第二章 動力學
§2.1牛頓三定律
2.1.1牛頓三定律
2.1.24種基本相互作用
2.1.3接觸力
2.1.4牛頓三定律的套用
2.1.5伽利略相對性原理
2.1.6非慣性系中的慣性力
§2.2動量和動量守恆定律
2.2.1動量、衝量和動量定理
2.2.2動量守恆定律
2.2.3質心運動定理
2.2.4變質量體系的運動方程、火箭
§2.3角動量和角動量守恆定律
2.3.1質點的角動量和剛體定軸轉動的角動量
2.3.2平行軸定理
2.3.3力矩
2.3.4質點和定軸轉動剛體的角動量定理、轉動定律
2.3.5角動量守恆定律
閱讀材料 2.1科學家介紹——牛頓
閱讀材料 2.2引力波
閱讀材料 2.3關於慣性力——從月亮繞地球轉還是地球繞月亮轉說起
思考題與習題
第三章 功與能、機械能守恆定律
§3.1功和功率
3.1.1力的功和功率
3.1.2力矩的功和功率
§3.2幾種力的功、勢能
3.2.1保守力的功
3.2.2摩擦力的功
3.2.3功和參照系的關係
3.2.4勢能
§3.3動能定理
3.3.1質點的動能和動能定理
3.3.2剛體定軸轉動的動能定理
§3.4機械能守恆定律
3.4.1功能原理
3.4.2機械能守恆定律
3.4.3功和能的定理與參照系的關係
3.4.4剛體的平面運動
§3.5碰撞
3.5.1碰撞與守恆定律
3.5.2彈性碰撞和完全非彈性碰撞
§3.6進動
閱讀材料 人為何能前行
思考題與習題
第四章 狹義相對論基礎
§4.1狹義相對論的基本假設
4.1.1愛因斯坦的基本假設
4.1.2洛倫茲變換
4.1.3狹義相對論的時空性質
§4.2相對論速度變換
§4.3相對論質量、動量和能量
4.3.1相對論質量和動量
4.3.2相對論能量
閱讀材料 4.1科學家介紹——愛因斯坦
閱讀材料 4.2宇宙大爆炸理論和實驗證據
閱讀材料 4.3正、負電子對撞機
思考題與習題
第五章 流體力學
§5.1流體運動的描述
5.1.1流場、流線和流管
5.1.2定常流動和不定常流動
§5.2定常流動的連續性方程
§5.3伯努利方程
5.3.1理想流體
5.3.2伯努利方程
5.3.3伯努利方程的套用舉例
§5.4實際流體的運動規律
5.4.1粘滯流體的能量方程
5.4.2湍流和雷諾數
5.4.3泊肅葉定律
閱讀材料 血液的流動和血壓
思考題與習題
第二篇 熱學
第六章 氣體分子運動論
§6.1理想氣體狀態方程
6.1.1狀態參量
6.1.2理想氣體狀態方程
§6.2理想氣體的壓強公式
6.2.1理想氣體的微觀模型和等機率假說
6.2.2理想氣體的壓強公式
6.2.3溫度的統計意義
§6.3麥克斯韋速率分布律
6.3.1統計規律性與分布函式
6.3.2麥克斯韋速率分布律
6.3.3最概然速率、平均速率和方均根速率
6.3.4驗證麥克斯韋速率分布律的實驗
§6.4玻耳茲曼分布律
6.4.1重力場中大氣密度和壓強隨高度的分布
6.4.2麥克斯韋玻耳茲曼分布律
§6.5能量按自由度均分定理
6.5.1自由度
6.5.2能量按自由度均分定理
6.5.3理想氣體的內能及熱容量
§6.6氣體的輸運過程
6.6.1氣體分子碰撞頻率和平均自由程
6.6.2氣體的輸運過程
§6.7物質透過生物膜的輸運
6.7.1物質透過生物膜的輸運
6.7.2膜電位
閱讀材料 血液透析
思考題與習題
第七章 熱力學
§7.1熱力學第一定律
7.1.1熱力學過程
7.1.2功和熱量
7.1.3熱力學第一定律
§7.2熱力學第一定律的套用
7.2.1理想氣體的等容過程
7.2.2理想氣體的等壓過程
7.2.3理想氣體的等溫過程
7.2.4理想氣體的絕熱過程
7.2.5人體的新陳代謝
§7.3循環過程、卡諾循環
7.3.1循環過程和熱機的效率
7.3.2卡諾循環
§7.4熱力學第二定律
7.4.1自然現象的不可逆性
7.4.2熱力學第二定律
7.4.3卡諾定理
7.4.4熵和熵增加原理
7.4.5熱力學第二定律的統計意義
思考題與習題
第三篇 電磁學
第八章 靜電場
§8.1庫侖定律
§8.2電場強度
8.2.1電場和電場強度
8.2.2場強疊加原理
§8.3高斯定理
8.3.1電場線
8.3.2電通量
8.3.3高斯定理及其套用
§8.4靜電場的環路定理、電勢
8.4.1靜電場的環路定理
8.4.2電勢差和電勢
8.4.3場強與電勢的關係
8.4.4關於電勢零點的討論
§8.5導體的靜電平衡、電容器
8.5.1導體的靜電平衡條件
8.5.2導體表面的電荷分布和電場強度
8.5.3尖端效應和靜電禁止
8.5.4電容、電容器
§8.6穩恆電流、基爾霍夫定律
8.6.1電流的連續性方程、穩恆電流
8.6.2歐姆定律、電動勢
8.6.3基爾霍夫定律
閱讀材料 8.1電泳與太空製藥
閱讀材料 8.2導電高聚物
閱讀材料 8.3閃電的物理學
思考題與習題
第九章 磁場
§9.1磁場的高斯定理
9.1.1電流的磁效應
9.1.2磁場、磁感應強度和磁感應線
9.1.3磁感通量和磁場的高斯定理
§9.2磁場對電流的作用、磁矩
9.2.1安培公式
9.2.2磁場對平面載流線圈的作用、磁矩
§9.3畢奧薩伐爾定律
9.3.1畢奧薩伐爾定律
9.3.2畢奧薩伐爾定律的套用
§9.4安培環路定理
9.4.1安培環路定理
9.4.2安培環路定理的套用
§9.5帶電粒子在電場和磁場中的運動
9.5.1洛倫茲力
9.5.2帶電粒子在磁場中的運動
9.5.3回旋加速器
9.5.4質譜儀
9.5.5霍耳效應
閱讀材料 9.1磁流體發電
閱讀材料 9.2相對論效應不必在高速時顯現——淺談電與磁的相對性
思考題與習題
第十章 電磁感應
§10.1電磁感應定律
10.1.1電磁感應現象
10.1.2楞次定律
10.1.3法拉第電磁感應定律
§10.2動生電動勢和感生電動勢
10.2.1動生電動勢
10.2.2感生電動勢和感生電場
§10.3自感與互感
10.3.1自感應
10.3.2互感應
§10.4自感磁能和互感磁能
10.4.1自感磁能
10.4.2互感磁能
閱讀材料 10.1動物的磁感覺
閱讀材料 10.2大腸桿菌的物理學
閱讀材料 10.3核磁共振
思考題與習題
第十一章 物質中的電場和磁場
§11.1電介質、介質中的高斯定理
11.1.1電介質的極化
11.1.2極化強度和極化電荷密度
11.1.3電位移，電介質中的高斯定理
§11.2磁介質、介質中的安培環路定理
11.2.1磁介質和磁化強度矢量
11.2.2磁化電流
11.2.3磁介質中的安培環路定理
11.2.4鐵磁質
§11.3靜電場和靜磁場的能量
11.3.1靜電場的能量
11.3.2靜磁場的能量
閱讀材料 11.1超導體
閱讀材料 11.2科學家介紹——巴丁和庫珀軼事
思考題與習題
第十二章 電磁場和電磁波
§12.1麥克斯韋方程組
12.1.1位移電流與感生磁場
12.1.2麥克斯韋方程組
§12.2電磁波的產生和傳播
§12.3電磁波的能量和動量
12.3.1電磁場的能量密度和能流密度
12.3.2電磁波的動量
§12.4電磁波的輻射
12.4.1輻射電磁波的條件
12.4.2電偶極輻射和磁偶極輻射
12.4.3軔致輻射
12.4.4同步輻射
§12.5電磁波譜
閱讀材料 生命系統的超微弱光子輻射
思考題與習題
第四篇 光學
第十三章 振動與波
§13.1一維簡諧振動
§13.2阻尼振動、受迫振動與共振
§13.3簡諧振動的合成
13.3.1同方向、同頻率簡諧振動的合成
13.3.2同方向、頻率相近的簡諧振動的合成
13.3.3振動的諧波分析
13.3.4同頻率、振動方向垂直的兩個簡諧振動的合成
§13.4機械波的產生和傳播
§13.5波的干涉、駐波
13.5.1波的干涉
13.5.2駐波
§13.6都卜勒效應
閱讀材料 13.1超音波在醫學上的套用
閱讀材料 13.2聲音在哪裡——人耳如何對聲源定位
思考題與習題
第十四章 光的衍射與干涉
§14.1惠更斯菲涅耳原理
§14.2單縫夫琅和費衍射
§14.3圓孔夫琅和費衍射與光學儀器的分辨本領
§14.4光柵衍射
14.4.1主極大的位置與光強
14.4.2缺級
14.4.3光柵的色散
§14.5X光衍射
§14.6薄膜干涉
14.6.1等厚與等傾薄膜干涉
14.6.2劈尖干涉
14.6.3牛頓環
14.6.4麥可遜干涉儀
14.6.5增透膜
§14.7全息照相
閱讀材料 物種在分子水平上發生變異
思考題與習題
第十五章 光的偏振
§15.1自然光與偏振光
§15.2反射光的偏振、布儒斯特角
§15.3晶體的雙折射
15.3.1光軸在入射面內與晶體表面成一夾角，斜入射
15.3.2光軸平行於晶體表面，正入射
15.3.3光軸垂直於晶體表面，正入射
§15.4橢圓偏振光
§15.5偏振光的干涉
§15.6旋光性
閱讀材料 光學顯微鏡的進展
思考題與習題
第五篇 近代物理
第十六章 量子物理基礎
§16.1黑體輻射與普朗克的量子假說
§16.2德布羅意波
§16.3薛丁格方程
閱讀材料 16.1單光子
閱讀材料 16.2抓住原子的“機械手”——掃描隧穿顯微鏡
閱讀材料 16.3微型機器向我們走來
閱讀材料 16.4對單個生物分子的機械操控
思考題與習題
第十七章 原子與分子
§17.1氫原子
§17.2多電子原子
§17.3分子結構和分子光譜
閱讀材料 17.1科學家介紹——居里夫人鮮為人知的另一面
閱讀材料 17.2電子的質量是如何確定的
閱讀材料 17.3施特恩與蓋拉赫實驗和電子自旋
思考題與習題
第十八章 雷射
§18.1雷射的產生
§18.2雷射的套用
閱讀材料 18.1雷射冷卻、原子捕陷與玻色愛因斯坦凝聚
閱讀材料 18.2天文望遠鏡的進展——雷射燈標天文望遠鏡及哈勃天文望遠鏡
閱讀材料 18.3適應光學用於眼科
閱讀材料 18.4光速的測定及長度單位——米的新定義
閱讀材料 18.5銫原子鐘
閱讀材料 18.6雷射唱片放音機中的光學系統及光學存儲器
閱讀材料 18.7液面反射望遠鏡
第十九章 凝聚態
§19.1晶體的結構與能帶
§19.2固體的電導
§19.3準晶體
§19.4介觀體系
閱讀材料 19.1負折射和光子晶體
閱讀材料 19.2碳納米管和石墨烯
附表
附表1基本物理常量1986年的推薦值
附表2保留單位和標準值
習題答案
主要參考書目
