第1章 物理學(xué)：一門基礎(chǔ)科學(xué) 1
1.1 能源是什么？ 2
1.1.1 能源和全球變暖的爭(zhēng)論 3
1.1.2 物理學(xué)和能量 3
1.2 科學(xué)和科學(xué)方法 4
1.2.1 科學(xué)和彩虹 4
1.2.2 什么是科學(xué)方法？ 5
1.2.3 應(yīng)該如何呈現(xiàn)科學(xué)？ 6
日�，F(xiàn)象專欄1.1 咖啡壺故障 6
1.2.4 問(wèn)題討論 7
1.3 物理學(xué)的研究范疇 7
1.3.1 如何定義物理學(xué)？ 7
1.3.2 物理學(xué)的主要分支有哪些？ 8
1.4 測(cè)量和數(shù)學(xué)在物理學(xué)中的作用 9
1.4.1 為什么測(cè)量這么重要？ 9
1.4.2 數(shù)學(xué)能提供什么幫助？ 10
1.4.3 為什么使用公制單位？ 10
1.5 物理學(xué)和日�，F(xiàn)象 11
1.5.1 為什么要研究日�，F(xiàn)象？ 11
日�，F(xiàn)象專欄1.2 按比例調(diào)整原料
用量 11
小結(jié) 13
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 13
概念題 14
練習(xí)題 15
綜合題 15
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 16
第1單元 牛頓革命 17
第2章 運(yùn)動(dòng)的描述 18
2.1 平均速率和瞬時(shí)速率 19
2.1.1 平均速率的定義 20
2.1.2 速率的單位 20
2.1.3 瞬時(shí)速率 21
2.1.4 問(wèn)題討論 22
日�，F(xiàn)象專欄2.1 交通流量的變化 22
2.2 速度 23
2.2.1 速率和速度的區(qū)別 23
2.2.2 矢量 23
2.2.3 怎樣定義瞬時(shí)速度？ 24
2.3 加速度 24
2.3.1 怎樣定義平均加速度？ 24
2.3.2 怎樣定義瞬時(shí)加速度？ 25
2.3.3 加速度的方向 25
2.3.4 汽車速率不變時(shí)能做加速
運(yùn)動(dòng)嗎？ 26
2.4 運(yùn)動(dòng)的圖像表示 27
2.4.1 圖像能告訴我們什么？ 27
2.4.2 速度圖像和加速度圖像 28
2.4.3 能根據(jù)速度圖像求行駛距離嗎？ 29
日�，F(xiàn)象專欄2.2 百米賽跑 29
2.5 勻加速運(yùn)動(dòng) 30
2.5.1 勻加速運(yùn)動(dòng)中的速度怎樣變化？ 30
2.5.2 行駛距離如何隨時(shí)間變化？ 31
小結(jié) 32
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 33
概念題 33
練習(xí)題 35
綜合題 36
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 36
第3章 落體運(yùn)動(dòng)和拋體運(yùn)動(dòng) 37
3.1 重力引起的加速度 39
3.1.1 如何測(cè)量重力加速度？ 39
3.1.2 伽利略和亞里士多德關(guān)于落體運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)有何不同？ 41
3.2 追蹤自由落體 41
3.2.1 速度如何隨時(shí)間變化？ 41
3.2.2 小球在不同時(shí)段下落多大的距離？ 42
3.2.3 下拋小球 43
日�，F(xiàn)象專欄3.1 反應(yīng)時(shí)間 44
3.3 再進(jìn)一步：豎直上拋 45
3.3.1 小球的速度如何變化？ 45
3.3.2 小球能飛多高？ 46
3.4 平拋運(yùn)動(dòng) 47
3.4.1 拋體的軌跡是什么樣的？ 47
3.4.2 飛行時(shí)間由什么決定？ 48
3.5 斜拋和打靶 49
3.5.1 步槍射出的子彈會(huì)下落嗎？ 49
3.5.2 橄欖球的飛行 50
3.5.3 怎樣才能達(dá)到最大的距離？ 50
日�，F(xiàn)象專欄3.2 籃球投籃 51
小結(jié) 52
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 53
概念題 53
練習(xí)題 55
綜合題 55
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 56
第4章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律：運(yùn)動(dòng)的解釋 57
4.1 歷史一瞥 59
4.1.1 亞里士多德怎樣看運(yùn)動(dòng)的成因？ 59
4.1.2 伽利略如何挑戰(zhàn)亞里士多德的
觀點(diǎn)？ 59
4.1.3 牛頓經(jīng)典力學(xué)理論的成就 60
4.2 牛頓第一和第二運(yùn)動(dòng)定律 61
4.2.1 什么是牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律？ 61
4.2.2 力和加速度有什么關(guān)系？ 62
日�，F(xiàn)象專欄4.1 桌布戲法 62
4.2.3 力是怎樣相加合成的？ 63
4.3 質(zhì)量和重量 64
4.3.1 如何比較質(zhì)量的大�。� 64
4.3.2 如何定義重量？ 65
4.3.3 為何重力加速度與質(zhì)量無(wú)關(guān)？ 65
4.4 牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律 66
4.4.1 第三運(yùn)動(dòng)定律怎樣幫助我們
定義力？ 66
4.4.2 如何用第三運(yùn)動(dòng)定律分析所
受的力？ 66
日�，F(xiàn)象專欄4.2 乘坐電梯 67
4.4.3 騾子能夠加速馬車嗎？ 68
4.4.4 什么力使汽車加速？ 68
4.5 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 69
4.5.1 推沙發(fā)時(shí)涉及哪些力？ 69
4.5.2 跳傘運(yùn)動(dòng)員不開(kāi)傘時(shí)會(huì)持續(xù)
加速嗎？ 70
4.5.3 小球扔出后會(huì)發(fā)生什么？ 71
4.5.4 如何分析連接體的運(yùn)動(dòng)？ 71
小結(jié) 73
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 73
概念題 74
練習(xí)題 75
綜合題 76
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 77
第5章 圓周運(yùn)動(dòng)、行星和引力 78
5.1 向心加速度 79
5.1.1 什么是向心加速度？ 79
5.1.2 怎樣求速度的變化量Δv？ 80
5.1.3 如何計(jì)算向心加速度的大��？ 81
5.1.4 什么力產(chǎn)生向心加速度？ 81
5.2 向心力 82
5.2.1 什么力幫助汽車順利通過(guò)彎道？ 82
日�，F(xiàn)象專欄5.1 安全帶，安全氣囊，事故動(dòng)力學(xué) 83
5.2.2 彎道路面傾斜時(shí)情況會(huì)怎樣？ 84
5.2.3 坐摩天輪時(shí)會(huì)遇到哪些力？ 85
5.3 行星運(yùn)動(dòng) 85
5.3.1 早期的天空模型是怎樣的？ 85
5.3.2 哥白尼與托勒密的模型有何區(qū)別？ 87
5.3.3 開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律 88
5.4 牛頓萬(wàn)有引力定律 89
5.4.1 牛頓的突破是什么？ 90
5.4.2 什么是牛頓萬(wàn)有引力定律？ 90
5.4.3 重量與萬(wàn)有引力定律有什么
關(guān)系？ 91
5.5 月球和其他衛(wèi)星 92
5.5.1 如何解釋月相？ 92
5.5.2 月球圍繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道服從開(kāi)普勒定律嗎？ 93
日�，F(xiàn)象專欄5.2 潮汐的解釋 94
5.5.3 人造衛(wèi)星的軌道 95
5.5.4 問(wèn)題討論 96
小結(jié) 96
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 96
概念題 97
練習(xí)題 98
綜合題 99
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 99
第6章 能量和振動(dòng) 101
6.1 簡(jiǎn)單機(jī)械、功和功率 102
6.1.1 什么是簡(jiǎn)單機(jī)械？ 103
6.1.2 怎樣定義功？ 103
6.1.3 任何力都做功嗎？ 104
6.1.4 功和功率有什么關(guān)系？ 104
6.2 動(dòng)能 105
6.2.1 如何定義動(dòng)能？ 105
6.2.2 什么是負(fù)功？ 106
6.2.3 汽車的停車距離 106
6.3 勢(shì)能 107
6.3.1 什么是重力勢(shì)能？ 107
6.3.2 勢(shì)能的實(shí)質(zhì)是什么？ 107
6.3.3 什么是彈性勢(shì)能？ 108
6.3.4 什么是保守力？ 109
6.4 能量守恒 109
6.4.1 擺在擺動(dòng)時(shí)的能量如何變化？ 109
6.4.2 能量守恒是什么意思？ 109
6.4.3 為什么使用能量的概念？ 110
6.4.4 能量分析為何像計(jì)賬？ 111
6.4.5 問(wèn)題討論 112
6.5 彈簧和簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 112
日常現(xiàn)象專欄6.1 節(jié)能 112
日�，F(xiàn)象專欄6.2 能量和撐桿跳高 113
6.5.1 系在彈簧末端的物塊的振動(dòng) 114
6.5.2 什么是周期和頻率？ 115
6.5.3 任何回復(fù)力都產(chǎn)生簡(jiǎn)諧
運(yùn)動(dòng)嗎？ 115
小結(jié) 116
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 117
概念題 117
練習(xí)題 119
綜合題 120
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 121
第7章 動(dòng)量和沖量 122
7.1 動(dòng)量和沖量 123
7.1.1 網(wǎng)球彈跳時(shí)會(huì)發(fā)生什么？ 123
7.1.2 怎樣分析快速變化的運(yùn)動(dòng)？ 124
7.1.3 什么是沖量和動(dòng)量？ 124
7.1.4 如何應(yīng)用動(dòng)量定理？ 125
日�，F(xiàn)象專欄7.1 扔雞蛋游戲 126
7.2 動(dòng)量守恒定律 127
7.2.1 動(dòng)量在什么條件下守恒？ 127
7.2.2 動(dòng)量守恒和碰撞 128
7.3 反沖 129
7.3.1 什么是反沖？ 129
7.3.2 霰彈槍的反沖 130
7.3.3 火箭是如何工作的？ 130
7.4 彈性碰撞和非彈性碰撞 131
7.4.1 什么是完全非彈性碰撞？ 131
7.4.2 碰撞過(guò)程中能量守恒嗎？ 132
7.4.3 臺(tái)球碰撞時(shí)會(huì)發(fā)生什么？ 132
7.5 成角度碰撞 133
7.5.1 二維完全非彈性碰撞 133
日�，F(xiàn)象專欄7.2 汽車事故調(diào)查 134
7.5.2 二維彈性碰撞 135
7.5.3 問(wèn)題討論 136
小結(jié) 136
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 136
概念題 137
練習(xí)題 138
綜合題 139
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 140
第8章 轉(zhuǎn)動(dòng) 141
8.1 什么是轉(zhuǎn)動(dòng)？ 142
8.1.1 什么是角位移和角速度？ 143
8.1.2 什么是角加速度？ 144
8.1.3 什么是勻角加速轉(zhuǎn)動(dòng)？ 144
8.1.4 線速度和角速度有什么關(guān)系？ 145
8.2 力矩和平衡 145
8.2.1 天平什么時(shí)候平衡？ 145
8.2.2 什么是力矩？ 146
8.2.3 多個(gè)力矩如何相加？ 147
8.2.4 什么是重心？ 147
8.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律 148
8.3.1 什么是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量？ 148
8.3.2 適用于轉(zhuǎn)動(dòng)的牛頓第二運(yùn)動(dòng)
定律 149
8.3.3 如何求旋轉(zhuǎn)木馬的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量？ 150
8.4 角動(dòng)量守恒 151
8.4.1 什么是角動(dòng)量？ 151
8.4.2 角動(dòng)量何時(shí)守恒？ 151
8.4.3 滑冰運(yùn)動(dòng)員角速度的變化 151
8.4.4 從角動(dòng)量守恒看開(kāi)普勒第二
定律 153
日�，F(xiàn)象專欄8.1 溜溜球，溜起來(lái)！ 153
8.5 騎自行車和其他技藝 154
8.5.1 角動(dòng)量是矢量嗎？ 154
8.5.2 角動(dòng)量和自行車 155
8.5.3 轉(zhuǎn)椅和陀螺 156
日�，F(xiàn)象專欄8.2 自行車變速裝置 156
小結(jié) 157
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 158
概念題 158
練習(xí)題 160
綜合題 161
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 161
第2單元 流體的行為和熱學(xué) 163
第9章 流體的行為 164
9.1 壓強(qiáng)和帕斯卡定律 165
9.1.1 如何定義壓強(qiáng)？ 166
9.1.2 什么是帕斯卡定律？ 166
9.1.3 液壓千斤頂是如何工作的？ 167
9.2 大氣壓和氣體的行為 168
9.2.1 怎樣測(cè)量氣壓？ 168
9.2.2 大氣壓如何變化？ 169
9.2.3 空氣柱的重量 169
9.2.4 氣體體積如何隨壓強(qiáng)變化？ 170
日�，F(xiàn)象專欄9.1 測(cè)量血壓 171
9.3 阿基米德定律 172
9.3.1 什么是阿基米德定律？ 172
9.3.2 浮力的來(lái)源是什么？ 173
9.3.3 決定物體浮沉的三種情況 174
9.3.4 為何鋼船能浮在水面上？ 174
9.3.5 氣球何時(shí)上�。� 175
9.4 運(yùn)動(dòng)的流體 175
9.4.1 為什么流速會(huì)變化？ 175
9.4.2 黏度如何影響流體的流動(dòng)？ 176
9.4.3 層流和湍流 177
9.5 伯努利原理 178
9.5.1 什么是伯努利原理？ 178
9.5.2 管道和軟管中的壓強(qiáng)如何
變化？ 178
9.5.3 氣流和伯努利原理 179
9.5.4 廣告中的小球?yàn)楹螘?huì)懸浮在
空中？ 179
日常現(xiàn)象專欄9.2 弧線球 180
小結(jié) 181
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 181
概念題 182
練習(xí)題 183
綜合題 183
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 184
第10章 溫度和熱量 185
10.1 溫度及其測(cè)量 186
10.1.1 怎樣測(cè)量溫度？ 187
10.1.2 溫標(biāo)是如何演進(jìn)的？ 187
10.1.3 存在熱力學(xué)零度嗎？ 188
10.2 熱量和比熱容 189
10.2.1 什么是比熱容？ 189
10.2.2 熱量和溫度有何區(qū)別？ 190
10.2.3 熔化和凝固過(guò)程如何涉及
熱量？ 191
日�，F(xiàn)象專欄10.1 暖手包 192
10.3 焦耳實(shí)驗(yàn)和熱力學(xué)第一定律 193
10.3.1 焦耳實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？ 193
10.3.2 熱力學(xué)第一定律 194
10.3.3 什么是內(nèi)能？ 194
10.3.4 計(jì)算食物的熱量 195
10.4 氣體的行為和第一定律 195
10.4.1 壓縮氣體時(shí)發(fā)生了什么？ 195
10.4.2 內(nèi)能與溫度有什么關(guān)系？ 196
10.4.3 如何保持氣體的溫度不變？ 197
10.4.4 熱氣球中的氣體 197
10.5 熱流 198
10.5.1 熱傳導(dǎo)產(chǎn)生的熱流 198
10.5.2 什么是對(duì)流？ 199
10.5.3 什么是輻射？輻射如何傳遞
能量？ 199
日�，F(xiàn)象專欄10.2 太陽(yáng)能集熱器和溫室
效應(yīng) 200
小結(jié) 201
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 202
概念題 202
練習(xí)題 203
綜合題 203
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 204
第11章 熱機(jī)和熱力學(xué)第二定律 205
11.1 熱機(jī) 206
11.1.1 熱機(jī)是干什么的？ 206
11.1.2 熱機(jī)的效率 207
11.1.3 熱力學(xué)第一定律告訴了我們
什么？ 208
日常現(xiàn)象專欄11.1 混合動(dòng)力汽車 209
11.2 熱力學(xué)第二定律 210
11.2.1 什么是卡諾熱機(jī)？ 210
11.2.2 卡諾循環(huán)包含哪些過(guò)程？ 210
11.2.3 卡諾熱機(jī)的效率是多少？ 211
11.2.4 熱力學(xué)第二定律 211
11.3 冰箱、熱泵和熵 212
11.3.1 冰箱和熱泵是干什么的？ 212
11.3.2 熱力學(xué)第二定律的克勞修斯
表述 214
11.3.3 什么是熵？ 214
11.4 熱電廠和能源 215
11.4.1 熱電廠是如何工作的？ 215
11.4.2 化石燃料的替代物 216
11.4.3 高品位熱量和低品位熱量 217
11.4.4 問(wèn)題討論 218
11.5 永動(dòng)機(jī)和能量騙局 218
11.5.1 第一類永動(dòng)機(jī) 218
11.5.2 第二類永動(dòng)機(jī) 219
日常現(xiàn)象專欄11.2 用池塘發(fā)電 220
小結(jié) 220
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 221
概念題 221
練習(xí)題 223
綜合題 223
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 224
第3單元 電學(xué)和磁學(xué) 225
第12章 靜電現(xiàn)象 226
12.1 電荷的作用 227
12.1.1 木髓球?qū)嶒?yàn)告訴了我們什么？ 227
12.1.2 什么是驗(yàn)電器？ 228
12.1.3 富蘭克林的單流體模型 229
12.2 導(dǎo)體和絕緣體 230
12.2.1 絕緣體與導(dǎo)體有何不同？ 230
12.2.2 導(dǎo)體的感應(yīng)起電 231
12.2.3 為何絕緣體會(huì)被帶電物體
吸引？ 232
日�，F(xiàn)象專欄12.1 清除煙霧 232
12.3 靜電力：庫(kù)侖定律 233
12.3.1 庫(kù)侖是怎樣測(cè)量靜電力的？ 234
12.3.2 庫(kù)侖的測(cè)量結(jié)果如何？ 234
12.3.3 庫(kù)侖定律與萬(wàn)有引力定律的
比較 235
12.4 電場(chǎng) 236
12.4.1 求幾個(gè)電荷施加的力 236
12.4.2 什么是電場(chǎng)？ 236
12.4.3 如何使用電場(chǎng)線來(lái)描述電場(chǎng)？ 237
12.5 電勢(shì) 238
12.5.1 求電勢(shì)能的變化量 238
12.5.2 什么是電勢(shì)？ 239
12.5.3 電勢(shì)和電場(chǎng)的關(guān)系 240
日�，F(xiàn)象專欄12.2 閃電 241
小結(jié) 242
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 243
概念題 243
練習(xí)題 244
綜合題 245
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 245
第13章 電路 247
13.1 電路和電流 248
13.1.1 如何點(diǎn)亮燈泡？ 248
13.1.2 什么是電流？ 249
13.1.3 是什么限制了電流？ 250
日�，F(xiàn)象專欄13.1 神經(jīng)細(xì)胞中的電
脈沖 250
13.1.4 電流與水流的類比 252
13.2 歐姆定律和電阻 252
13.2.1 電流對(duì)電壓的依賴關(guān)系 253
13.2.2 什么是電池的電動(dòng)勢(shì)？ 253
13.2.3 電池沒(méi)電了會(huì)發(fā)生什么？ 254
13.3 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 254
13.3.1 什么是串聯(lián)電路？ 254
13.3.2 什么是并聯(lián)電路？ 256
13.3.3 如何使用電流表和電壓表？ 257
13.4 電能和電功率 258
13.4.1 電路中的能量是如何轉(zhuǎn)換的？ 258
13.4.2 電功率與電流、電壓有何
關(guān)系？ 258
13.4.3 如何分配和使用電功率？ 259
日常現(xiàn)象專欄13.2 烤面包機(jī)中隱藏的
開(kāi)關(guān) 260
13.5 交流電和家庭電路 261
13.5.1 交流電與直流電有什么區(qū)別？ 261
13.5.2 什么是電流和電壓的有效值？ 262
13.5.3 家庭電路如何布線？ 262
小結(jié) 264
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 264
概念題 265
練習(xí)題 266
綜合題 267
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 268
第14章 磁體和電磁學(xué) 269
14.1 磁體和磁力 270
14.1.1 什么是磁極？ 271
14.1.2 磁力和庫(kù)侖定律 271
14.1.3 場(chǎng)線與磁體能聯(lián)系起來(lái)嗎？ 272
14.1.4 地球是磁體嗎？ 272
14.2 電流的磁效應(yīng) 273
14.2.1 一個(gè)出乎意料的效應(yīng) 273
14.2.2 通電導(dǎo)線上的磁力 274
14.2.3 運(yùn)動(dòng)電荷上的磁力 275
14.2.4 運(yùn)動(dòng)電荷上的磁力方向 275
14.3 電流環(huán)路的磁效應(yīng) 276
14.3.1 電流環(huán)路的磁場(chǎng) 276
14.3.2 電流環(huán)路上的磁力矩 277
14.3.3 如何制作電磁鐵？ 278
14.4 法拉第定律：電磁感應(yīng) 279
14.4.1 法拉第的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？ 279
日�，F(xiàn)象專欄14.1 直流電動(dòng)機(jī) 279
14.4.2 法拉第定律 280
14.4.3 楞次定律 281
日�，F(xiàn)象專欄14.2 紅綠燈附近的車輛
傳感器 282
14.4.4 什么是自感應(yīng)？ 282
14.5 發(fā)電機(jī)和變壓器 283
14.5.1 發(fā)電機(jī)是如何工作的？ 283
14.5.2 變壓器有什么作用？ 284
14.5.3 變壓器和功率分配 285
小結(jié) 286
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 286
概念題 287
練習(xí)題 288
綜合題 289
實(shí)驗(yàn)與觀測(cè) 289
第4單元 波動(dòng)和光學(xué) 290
第15章 波的形成 291
15.1 脈沖波和周期波 292
15.1.1 脈沖波如何沿彈簧行進(jìn)？ 292
15.1.2 波動(dòng)的一般特點(diǎn) 293
日�，F(xiàn)象專欄15.1 波浪發(fā)電 293
15.1.3 問(wèn)題討論 294
15.1.4 縱波和橫波的區(qū)別 294
15.1.5 什么是周期波？ 295
15.2 繩索上的波 295
15.2.1 波的圖像是什么樣的？ 296
15.2.2 繩索上波的速度由什么決定？ 297
15.2.3 波的頻率和波長(zhǎng)由什么決定？ 297
15.3 干涉和駐波 298
15.3.1 繩索上的兩列波如何疊加？ 298
15.3.2 什么是駐波？ 299
15.3.3 弦上的波的頻率由什么決定？ 300
15.4 聲波 301
15.4.1 聲波的實(shí)質(zhì)是什么？ 301
15.4.2 聲波的速度由什么決定？ 302
日�，F(xiàn)象專欄15.2 行駛汽車的喇叭聲和
多普勒效應(yīng) 303
15.4.3 用飲料瓶吹出樂(lè)音 303
15.5 音樂(lè)物理學(xué) 304
15.5.1 什么是諧波分析？ 305
15.5.2 如何定義音程？ 306
15.5.3 為何有些音符組合聽(tīng)起來(lái)很
和諧？ 307
小結(jié) 308
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 309
概念題 309
練習(xí)題 310
綜合題 311
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 312
第16章 光和顏色 313
16.1 電磁波 314
16.1.1 什么是電磁波？ 314
16.1.2 電磁波的速率是多少？ 316
16.1.3 存在多種不同的電磁波嗎？ 316
16.1.4 問(wèn)題討論 317
16.2 波長(zhǎng)和顏色 318
16.2.1 光由不同的顏色組成嗎？ 318
16.2.2 人眼是如何分辨不同顏色的？ 318
16.2.3 為什么物體有不同的顏色？ 319
日常現(xiàn)象專欄16.1 為什么天空是
藍(lán)色的？ 320
16.3 光波的干涉 321
16.3.1 楊氏雙縫實(shí)驗(yàn) 322
16.3.2 條紋間距由什么決定？ 323
16.3.3 什么是薄膜干涉？ 323
日�，F(xiàn)象專欄16.2 眼鏡上的增透膜 325
16.4 衍射和光柵 325
16.4.1 單縫如何衍射光？ 325
16.4.2 光如何被其他形狀的物體
衍射？ 327
16.4.3 什么是衍射光柵？ 327
16.5 偏振光 328
16.5.1 什么是偏振光？ 329
16.5.2 如何產(chǎn)生偏振光？ 329
16.5.3 為什么要用偏光太陽(yáng)鏡？ 330
16.5.4 什么是雙折射？ 330
小結(jié) 331
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 332
概念題 332
練習(xí)題 333
綜合題 333
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 334
第17章 光和成像 335
17.1 反射和成像 336
17.1.1 光線與波陣面有什么關(guān)系？ 336
17.1.2 什么是反射定律？ 337
17.1.3 平面鏡是如何成像的？ 338
17.2 光的折射 339
17.2.1 什么是折射定律？ 339
17.2.2 水下的物體看起來(lái)為何要比實(shí)際
位置高一些？ 340
17.2.3 全反射 341
17.2.4 棱鏡如何使光線偏折？什么是
色散？ 341
日�，F(xiàn)象專欄17.1 彩虹 342
17.3 透鏡和成像 343
17.3.1 追蹤通過(guò)凸透鏡的光線 343
17.3.2 像距和物距有什么關(guān)系？ 344
17.3.3 追蹤通過(guò)凹透鏡的光線 345
17.4 曲面鏡成像 346
17.4.1 凹面鏡的光線追蹤 346
17.4.2 物距和像距 348
17.4.3 凸面鏡 348
17.5 眼鏡、顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡 349
17.5.1 眼睛是如何工作的？ 349
17.5.2 眼鏡矯正的是哪些問(wèn)題？ 350
17.5.3 顯微鏡是如何工作的？ 351
17.5.4 望遠(yuǎn)鏡是如何工作的？ 351
17.5.5 雙筒望遠(yuǎn)鏡和觀劇望遠(yuǎn)鏡 353
日常現(xiàn)象專欄17.2 激光角膜屈光手術(shù) 353
小結(jié) 354
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 355
概念題 355
練習(xí)題 356
綜合題 357
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 358
第5單元 原子和原子核 359
第18章 原子的結(jié)構(gòu) 360
18.1 原子的存在：化學(xué)證據(jù) 361
18.1.1 化學(xué)研究揭示了原子的哪些
線索？ 362
18.1.2 質(zhì)量在化學(xué)反應(yīng)中守恒嗎？ 362
18.1.3 原子量的概念是怎樣產(chǎn)生的？ 363
日常現(xiàn)象專欄18.1 燃料電池和氫
經(jīng)濟(jì) 363
18.1.4 問(wèn)題討論 365
18.1.5 元素周期表是如何演進(jìn)的？ 365
18.2 陰極射線、電子和X射線 367
18.2.1 陰極射線是如何產(chǎn)生的？ 367
日常現(xiàn)象專欄18.2 電子和電視 367
18.2.2 陰極射線的組成 369
18.2.3 X射線是如何被發(fā)現(xiàn)的？ 369
18.3 放射性和原子核的發(fā)現(xiàn) 370
18.3.1 放射性是如何被發(fā)現(xiàn)的？ 371
18.3.2 放射現(xiàn)象中包含多種輻射嗎？ 371
18.3.3 原子核是如何被發(fā)現(xiàn)的？ 372
18.4 原子光譜和玻爾原子模型 373
18.4.1 氫光譜的本質(zhì)是什么？ 374
18.4.2 光能量子化 375
18.4.3 玻爾原子模型有哪些特征？ 376
18.5 粒子波和量子力學(xué) 377
18.5.1 什么是德布羅意波？ 377
18.5.2 量子力學(xué)與玻爾模型有何
不同？ 379
18.5.3 什么是海森堡不確定性原理？ 379
18.5.4 量子力學(xué)如何解釋元素
周期表？ 379
小結(jié) 380
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 381
概念題 381
練習(xí)題 382
綜合題 383
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 383
第19章 原子核和核能 384
19.1 原子核的結(jié)構(gòu) 385
19.1.1 質(zhì)子是如何被發(fā)現(xiàn)的？ 385
19.1.2 中子是如何被發(fā)現(xiàn)的？ 386
19.1.3 什么是同位素？ 387
日�，F(xiàn)象專欄19.1 煙霧報(bào)警器 388
19.2 放射性衰變 389
19.2.1 α衰變中發(fā)生了什么？ 389
19.2.2 β衰變和λ衰變中會(huì)發(fā)生什么？ 390
19.2.3 如何描述衰變的快慢？ 391
19.2.4 放射性輻射為何對(duì)人體健康
有害？ 392
19.3 核反應(yīng)和核裂變 392
19.3.1 什么是核反應(yīng)？ 393
19.3.2 能量和質(zhì)量如何參與核反應(yīng)？ 393
19.3.3 核裂變是如何被發(fā)現(xiàn)的？ 394
19.4 核反應(yīng)堆 396
19.4.1 如何實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)？ 396
19.4.2 為什么反應(yīng)堆中會(huì)產(chǎn)生钚？ 397
19.4.3 現(xiàn)代反應(yīng)堆有何設(shè)計(jì)特征？ 397
19.4.4 圍繞核能的環(huán)境問(wèn)題 399
19.4.5 問(wèn)題討論 400
19.5 核武器和核聚變 400
19.5.1 什么是臨界質(zhì)量？ 400
日常現(xiàn)象專欄19.2 福島核電廠事故 400
19.5.2 钚彈是如何設(shè)計(jì)的？ 401
19.5.3 什么是核聚變？ 402
19.5.4 能用受控的核聚變發(fā)電嗎？ 403
小結(jié) 404
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 405
概念題 405
練習(xí)題 406
綜合題 406
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 407
第6單元 相對(duì)論和現(xiàn)代物理學(xué) 408
第20章 相對(duì)論 409
20.1 經(jīng)典物理學(xué)中的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 410
20.1.1 速度是如何合成的？ 411
20.1.2 二維情形如何合成速度？ 412
20.1.3 相對(duì)性原理 412
20.1.4 慣性參照系 413
20.2 光速和愛(ài)因斯坦的假設(shè) 414
20.2.1 什么是光以太？ 414
20.2.2 以太能夠作為絕對(duì)參照系嗎？ 414
20.2.3 邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn) 415
20.2.4 愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論假設(shè) 416
20.3 時(shí)間膨脹和長(zhǎng)度收縮 417
20.3.1 不同觀察者測(cè)量的時(shí)間相
同嗎？ 417
20.3.2 不同觀察者測(cè)量的長(zhǎng)度如何
變化？ 419
日�，F(xiàn)象專欄20.1 雙生子佯謬 420
20.4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律和質(zhì)能等效 421
20.4.1 牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律要如何
修改？ 421
20.4.2 質(zhì)能等效思想是如何提出的？ 422
20.4.3 如何解釋靜能？ 422
20.5 廣義相對(duì)論 423
20.5.1 什么是等效原理？ 423
20.5.2 光束在強(qiáng)引力場(chǎng)中彎曲嗎？ 425
20.5.3 廣義相對(duì)論有哪些時(shí)空效應(yīng)？ 426
20.5.4 什么是黑洞？ 426
20.5.5 引力波的發(fā)現(xiàn) 427
小結(jié) 427
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 428
概念題 428
練習(xí)題 429
綜合題 429
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 430
第21章 現(xiàn)代物理簡(jiǎn)介 431
21.1 夸克和其他基本粒子 432
21.1.1 新粒子是如何被發(fā)現(xiàn)的？ 433
21.1.2 粒子家族的成員 434
21.1.3 什么是夸克？ 434
21.1.4 有哪些基本作用力？ 435
21.2 宇宙學(xué)：眺望宇宙星辰 436
21.2.1 宇宙正在膨脹嗎？ 436
21.2.2 宇宙的起源 437
21.3 半導(dǎo)體和微電子學(xué) 439
21.3.1 什么是半導(dǎo)體？ 439
21.3.2 什么是晶體管？ 440
21.3.3 計(jì)算機(jī)和集成電路 441
21.4 超導(dǎo)體和其他新材料 442
21.4.1 什么是超導(dǎo)性？ 442
21.4.2 什么是高溫超導(dǎo)體？ 443
21.4.3 其他新材料 444
日常現(xiàn)象專欄21.1 全息圖 445
小結(jié) 446
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ) 447
概念題 447
練習(xí)題 448
綜合題 448
家庭實(shí)驗(yàn)與觀察 448
附錄A 簡(jiǎn)單代數(shù)運(yùn)算 449
A.1 基本概念 449
A.2 其他例子 450
A.3 練習(xí) 451
附錄B 小數(shù)、百分?jǐn)?shù)和科學(xué)記數(shù)法 452
B.1 什么是小數(shù)？ 452
B.2 什么是百分?jǐn)?shù)？ 452
B.3 什么是科學(xué)記數(shù)法？ 453
B.4 10的指數(shù)冪的乘除運(yùn)算 454
B.5 練習(xí) 454
附錄C 矢量和矢量合成 456
C.1 如何描述矢量？ 456
C.2 如何求矢量的差？ 457
C.3 如何求矢量的分量？ 458
C.4 練習(xí) 459
附錄D 部分習(xí)題答案 460
附錄E 轉(zhuǎn)換因子和元素周期表 470