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物理学与生活——日常现象的物理原理（第10版）

作译者：罗一雄

出版时间：2022-06 千字数：854 版次：01-01 页数：484

开本：16开装帧： I S B N ：9787121433887

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第1章  物理学：一门基础科学  1
1.1  能源是什么？  2
1.1.1  能源和全球变暖的争论  3
1.1.2  物理学和能量  3
1.2  科学和科学方法  4
1.2.1  科学和彩虹  4
1.2.2  什么是科学方法？  5
1.2.3  应该如何呈现科学？  6
日常现象专栏1.1  咖啡壶故障  6
1.2.4  问题讨论  7
1.3  物理学的研究范畴  7
1.3.1  如何定义物理学？  7
1.3.2  物理学的主要分支有哪些？  8
1.4  测量和数学在物理学中的作用  9
1.4.1  为什么测量这么重要？  9
1.4.2  数学能提供什么帮助？  10
1.4.3  为什么使用公制单位？  10
1.5  物理学和日常现象  11
1.5.1  为什么要研究日常现象？  11
日常现象专栏1.2  按比例调整原料
用量  11
小结  13
关键术语  13
概念题  14
练习题  15
综合题  15
家庭实验与观察  16
第1单元  牛顿革命  17
第2章  运动的描述  18
2.1  平均速率和瞬时速率  19
2.1.1  平均速率的定义  20
2.1.2  速率的单位  20
2.1.3  瞬时速率  21
2.1.4  问题讨论  22
日常现象专栏2.1  交通流量的变化  22
2.2  速度  23
2.2.1  速率和速度的区别  23
2.2.2  矢量  23
2.2.3  怎样定义瞬时速度？  24
2.3  加速度  24
2.3.1  怎样定义平均加速度？  24
2.3.2  怎样定义瞬时加速度？  25
2.3.3  加速度的方向  25
2.3.4  汽车速率不变时能做加速
运动吗？  26
2.4  运动的图像表示  27
2.4.1  图像能告诉我们什么？  27
2.4.2  速度图像和加速度图像  28
2.4.3  能根据速度图像求行驶距离吗？  29
日常现象专栏2.2  百米赛跑  29
2.5  匀加速运动  30
2.5.1  匀加速运动中的速度怎样变化？  30
2.5.2  行驶距离如何随时间变化？  31
小结  32
关键术语  33
概念题  33
练习题  35
综合题  36
家庭实验与观察  36
第3章  落体运动和抛体运动  37
3.1  重力引起的加速度  39
3.1.1  如何测量重力加速度？  39
3.1.2  伽利略和亚里士多德关于落体运动的观点有何不同？  41
3.2  追踪自由落体  41
3.2.1  速度如何随时间变化？  41
3.2.2  小球在不同时段下落多大的距离？  42
3.2.3  下抛小球  43
日常现象专栏3.1  反应时间  44
3.3  再进一步：竖直上抛  45
3.3.1  小球的速度如何变化？  45
3.3.2  小球能飞多高？  46
3.4  平抛运动  47
3.4.1  抛体的轨迹是什么样的？  47
3.4.2  飞行时间由什么决定？  48
3.5  斜抛和打靶  49
3.5.1  步枪射出的子弹会下落吗？  49
3.5.2  橄榄球的飞行  50
3.5.3  怎样才能达到最大的距离？  50
日常现象专栏3.2  篮球投篮  51
小结  52
关键术语  53
概念题  53
练习题  55
综合题  55
家庭实验与观察  56
第4章  牛顿运动定律：运动的解释  57
4.1  历史一瞥  59
4.1.1  亚里士多德怎样看运动的成因？  59
4.1.2  伽利略如何挑战亚里士多德的
观点？  59
4.1.3  牛顿经典力学理论的成就  60
4.2  牛顿第一和第二运动定律  61
4.2.1  什么是牛顿第一运动定律？  61
4.2.2  力和加速度有什么关系？  62
日常现象专栏4.1  桌布戏法  62
4.2.3  力是怎样相加合成的？  63
4.3  质量和重量  64
4.3.1  如何比较质量的大小？  64
4.3.2  如何定义重量？  65
4.3.3  为何重力加速度与质量无关？  65
4.4  牛顿第三运动定律  66
4.4.1  第三运动定律怎样帮助我们
定义力？  66
4.4.2  如何用第三运动定律分析所
受的力？  66
日常现象专栏4.2  乘坐电梯  67
4.4.3  骡子能够加速马车吗？  68
4.4.4  什么力使汽车加速？  68
4.5  牛顿运动定律的应用  69
4.5.1  推沙发时涉及哪些力？  69
4.5.2  跳伞运动员不开伞时会持续
加速吗？  70
4.5.3  小球扔出后会发生什么？  71
4.5.4  如何分析连接体的运动？  71
小结  73
关键术语  73
概念题  74
练习题  75
综合题  76
家庭实验与观察  77
第5章  圆周运动、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  怎样求速度的变化量Δv？  80
5.1.3  如何计算向心加速度的大小？  81
5.1.4  什么力产生向心加速度？  81
5.2  向心力  82
5.2.1  什么力帮助汽车顺利通过弯道？  82
日常现象专栏5.1  安全带，安全气囊，事故动力学  83
5.2.2  弯道路面倾斜时情况会怎样？  84
5.2.3  坐摩天轮时会遇到哪些力？  85
5.3  行星运动  85
5.3.1  早期的天空模型是怎样的？  85
5.3.2  哥白尼与托勒密的模型有何区别？  87
5.3.3  开普勒行星运动定律  88
5.4  牛顿万有引力定律  89
5.4.1  牛顿的突破是什么？  90
5.4.2  什么是牛顿万有引力定律？  90
5.4.3  重量与万有引力定律有什么
关系？  91
5.5  月球和其他卫星  92
5.5.1  如何解释月相？  92
5.5.2  月球围绕地球运动的轨道服从开普勒定律吗？  93
日常现象专栏5.2  潮汐的解释  94
5.5.3  人造卫星的轨道  95
5.5.4  问题讨论  96
小结  96
关键术语  96
概念题  97
练习题  98
综合题  99
家庭实验与观察  99
第6章  能量和振动  101
6.1  简单机械、功和功率  102
6.1.1  什么是简单机械？  103
6.1.2  怎样定义功？  103
6.1.3  任何力都做功吗？  104
6.1.4  功和功率有什么关系？  104
6.2  动能  105
6.2.1  如何定义动能？  105
6.2.2  什么是负功？  106
6.2.3  汽车的停车距离  106
6.3  势能  107
6.3.1  什么是重力势能？  107
6.3.2  势能的实质是什么？  107
6.3.3  什么是弹性势能？  108
6.3.4  什么是保守力？  109
6.4  能量守恒  109
6.4.1  摆在摆动时的能量如何变化？  109
6.4.2  能量守恒是什么意思？  109
6.4.3  为什么使用能量的概念？  110
6.4.4  能量分析为何像计账？  111
6.4.5  问题讨论  112
6.5  弹簧和简谐运动  112
日常现象专栏6.1  节能  112
日常现象专栏6.2  能量和撑杆跳高  113
6.5.1  系在弹簧末端的物块的振动  114
6.5.2  什么是周期和频率？  115
6.5.3  任何回复力都产生简谐
运动吗？  115
小结  116
关键术语  117
概念题  117
练习题  119
综合题  120
家庭实验与观察  121
第7章  动量和冲量  122
7.1  动量和冲量  123
7.1.1  网球弹跳时会发生什么？  123
7.1.2  怎样分析快速变化的运动？  124
7.1.3  什么是冲量和动量？  124
7.1.4  如何应用动量定理？  125
日常现象专栏7.1  扔鸡蛋游戏  126
7.2  动量守恒定律  127
7.2.1  动量在什么条件下守恒？  127
7.2.2  动量守恒和碰撞  128
7.3  反冲  129
7.3.1  什么是反冲？  129
7.3.2  霰弹枪的反冲  130
7.3.3  火箭是如何工作的？  130
7.4  弹性碰撞和非弹性碰撞  131
7.4.1  什么是完全非弹性碰撞？  131
7.4.2  碰撞过程中能量守恒吗？  132
7.4.3  台球碰撞时会发生什么？  132
7.5  成角度碰撞  133
7.5.1  二维完全非弹性碰撞  133
日常现象专栏7.2  汽车事故调查  134
7.5.2  二维弹性碰撞  135
7.5.3  问题讨论  136
小结  136
关键术语  136
概念题  137
练习题  138
综合题  139
家庭实验与观察  140
第8章  转动  141
8.1  什么是转动？  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  什么是匀角加速转动？  144
8.1.4  线速度和角速度有什么关系？  145
8.2  力矩和平衡  145
8.2.1  天平什么时候平衡？  145
8.2.2  什么是力矩？  146
8.2.3  多个力矩如何相加？  147
8.2.4  什么是重心？  147
8.3  转动惯量和牛顿第二运动定律  148
8.3.1  什么是转动惯量？  148
8.3.2  适用于转动的牛顿第二运动
定律  149
8.3.3  如何求旋转木马的转动惯量？  150
8.4  角动量守恒  151
8.4.1  什么是角动量？  151
8.4.2  角动量何时守恒？  151
8.4.3  滑冰运动员角速度的变化  151
8.4.4  从角动量守恒看开普勒第二
定律  153
日常现象专栏8.1  溜溜球，溜起来！  153
8.5  骑自行车和其他技艺  154
8.5.1  角动量是矢量吗？  154
8.5.2  角动量和自行车  155
8.5.3  转椅和陀螺  156
日常现象专栏8.2  自行车变速装置  156
小结  157
关键术语  158
概念题  158
练习题  160
综合题  161
家庭实验与观察  161
第2单元  流体的行为和热学  163
第9章  流体的行为  164
9.1  压强和帕斯卡定律  165
9.1.1  如何定义压强？  166
9.1.2  什么是帕斯卡定律？  166
9.1.3  液压千斤顶是如何工作的？  167
9.2  大气压和气体的行为  168
9.2.1  怎样测量气压？  168
9.2.2  大气压如何变化？  169
9.2.3  空气柱的重量  169
9.2.4  气体体积如何随压强变化？  170
日常现象专栏9.1  测量血压  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  浮力的来源是什么？  173
9.3.3  决定物体浮沉的三种情况  174
9.3.4  为何钢船能浮在水面上？  174
9.3.5  气球何时上浮？  175
9.4  运动的流体  175
9.4.1  为什么流速会变化？  175
9.4.2  黏度如何影响流体的流动？  176
9.4.3  层流和湍流  177
9.5  伯努利原理  178
9.5.1  什么是伯努利原理？  178
9.5.2  管道和软管中的压强如何
变化？  178
9.5.3  气流和伯努利原理  179
9.5.4  广告中的小球为何会悬浮在
空中？  179
日常现象专栏9.2  弧线球  180
小结  181
关键术语  181
概念题  182
练习题  183
综合题  183
家庭实验与观察  184
第10章  温度和热量  185
10.1  温度及其测量  186
10.1.1  怎样测量温度？  187
10.1.2  温标是如何演进的？  187
10.1.3  存在热力学零度吗？  188
10.2  热量和比热容  189
10.2.1  什么是比热容？  189
10.2.2  热量和温度有何区别？  190
10.2.3  熔化和凝固过程如何涉及
热量？  191
日常现象专栏10.1  暖手包  192
10.3  焦耳实验和热力学第一定律  193
10.3.1  焦耳实验说明了什么？  193
10.3.2  热力学第一定律  194
10.3.3  什么是内能？  194
10.3.4  计算食物的热量  195
10.4  气体的行为和第一定律  195
10.4.1  压缩气体时发生了什么？  195
10.4.2  内能与温度有什么关系？  196
10.4.3  如何保持气体的温度不变？  197
10.4.4  热气球中的气体  197
10.5  热流  198
10.5.1  热传导产生的热流  198
10.5.2  什么是对流？  199
10.5.3  什么是辐射？辐射如何传递
能量？  199
日常现象专栏10.2  太阳能集热器和温室
效应  200
小结  201
关键术语  202
概念题  202
练习题  203
综合题  203
家庭实验与观察  204
第11章  热机和热力学第二定律  205
11.1  热机  206
11.1.1  热机是干什么的？  206
11.1.2  热机的效率  207
11.1.3  热力学第一定律告诉了我们
什么？  208
日常现象专栏11.1  混合动力汽车  209
11.2  热力学第二定律  210
11.2.1  什么是卡诺热机？  210
11.2.2  卡诺循环包含哪些过程？  210
11.2.3  卡诺热机的效率是多少？  211
11.2.4  热力学第二定律  211
11.3  冰箱、热泵和熵  212
11.3.1  冰箱和热泵是干什么的？  212
11.3.2  热力学第二定律的克劳修斯
表述  214
11.3.3  什么是熵？  214
11.4  热电厂和能源  215
11.4.1  热电厂是如何工作的？  215
11.4.2  化石燃料的替代物  216
11.4.3  高品位热量和低品位热量  217
11.4.4  问题讨论  218
11.5  永动机和能量骗局  218
11.5.1  第一类永动机  218
11.5.2  第二类永动机  219
日常现象专栏11.2  用池塘发电  220
小结  220
关键术语  221
概念题  221
练习题  223
综合题  223
家庭实验与观察  224
第3单元  电学和磁学  225
第12章  静电现象  226
12.1  电荷的作用  227
12.1.1  木髓球实验告诉了我们什么？  227
12.1.2  什么是验电器？  228
12.1.3  富兰克林的单流体模型  229
12.2  导体和绝缘体  230
12.2.1  绝缘体与导体有何不同？  230
12.2.2  导体的感应起电  231
12.2.3  为何绝缘体会被带电物体
吸引？  232
日常现象专栏12.1  清除烟雾  232
12.3  静电力：库仑定律  233
12.3.1  库仑是怎样测量静电力的？  234
12.3.2  库仑的测量结果如何？  234
12.3.3  库仑定律与万有引力定律的
比较  235
12.4  电场  236
12.4.1  求几个电荷施加的力  236
12.4.2  什么是电场？  236
12.4.3  如何使用电场线来描述电场？  237
12.5  电势  238
12.5.1  求电势能的变化量  238
12.5.2  什么是电势？  239
12.5.3  电势和电场的关系  240
日常现象专栏12.2  闪电  241
小结  242
关键术语  243
概念题  243
练习题  244
综合题  245
家庭实验与观察  245
第13章  电路  247
13.1  电路和电流  248
13.1.1  如何点亮灯泡？  248
13.1.2  什么是电流？  249
13.1.3  是什么限制了电流？  250
日常现象专栏13.1  神经细胞中的电
脉冲  250
13.1.4  电流与水流的类比  252
13.2  欧姆定律和电阻  252
13.2.1  电流对电压的依赖关系  253
13.2.2  什么是电池的电动势？  253
13.2.3  电池没电了会发生什么？  254
13.3  串联电路和并联电路  254
13.3.1  什么是串联电路？  254
13.3.2  什么是并联电路？  256
13.3.3  如何使用电流表和电压表？  257
13.4  电能和电功率  258
13.4.1  电路中的能量是如何转换的？  258
13.4.2  电功率与电流、电压有何
关系？  258
13.4.3  如何分配和使用电功率？  259
日常现象专栏13.2  烤面包机中隐藏的
开关  260
13.5  交流电和家庭电路  261
13.5.1  交流电与直流电有什么区别？  261
13.5.2  什么是电流和电压的有效值？  262
13.5.3  家庭电路如何布线？  262
小结  264
关键术语  264
概念题  265
练习题  266
综合题  267
家庭实验与观察  268
第14章  磁体和电磁学  269
14.1  磁体和磁力  270
14.1.1  什么是磁极？  271
14.1.2  磁力和库仑定律  271
14.1.3  场线与磁体能联系起来吗？  272
14.1.4  地球是磁体吗？  272
14.2  电流的磁效应  273
14.2.1  一个出乎意料的效应  273
14.2.2  通电导线上的磁力  274
14.2.3  运动电荷上的磁力  275
14.2.4  运动电荷上的磁力方向  275
14.3  电流环路的磁效应  276
14.3.1  电流环路的磁场  276
14.3.2  电流环路上的磁力矩  277
14.3.3  如何制作电磁铁？  278
14.4  法拉第定律：电磁感应  279
14.4.1  法拉第的实验说明了什么？  279
日常现象专栏14.1  直流电动机  279
14.4.2  法拉第定律  280
14.4.3  楞次定律  281
日常现象专栏14.2  红绿灯附近的车辆
传感器  282
14.4.4  什么是自感应？  282
14.5  发电机和变压器  283
14.5.1  发电机是如何工作的？  283
14.5.2  变压器有什么作用？  284
14.5.3  变压器和功率分配  285
小结  286
关键术语  286
概念题  287
练习题  288
综合题  289
实验与观测  289
第4单元  波动和光学  290
第15章  波的形成  291
15.1  脉冲波和周期波  292
15.1.1  脉冲波如何沿弹簧行进？  292
15.1.2  波动的一般特点  293
日常现象专栏15.1  波浪发电  293
15.1.3  问题讨论  294
15.1.4  纵波和横波的区别  294
15.1.5  什么是周期波？  295
15.2  绳索上的波  295
15.2.1  波的图像是什么样的？  296
15.2.2  绳索上波的速度由什么决定？  297
15.2.3  波的频率和波长由什么决定？  297
15.3  干涉和驻波  298
15.3.1  绳索上的两列波如何叠加？  298
15.3.2  什么是驻波？  299
15.3.3  弦上的波的频率由什么决定？  300
15.4  声波  301
15.4.1  声波的实质是什么？  301
15.4.2  声波的速度由什么决定？  302
日常现象专栏15.2  行驶汽车的喇叭声和
多普勒效应  303
15.4.3  用饮料瓶吹出乐音  303
15.5  音乐物理学  304
15.5.1  什么是谐波分析？  305
15.5.2  如何定义音程？  306
15.5.3  为何有些音符组合听起来很
和谐？  307
小结  308
关键术语  309
概念题  309
练习题  310
综合题  311
家庭实验与观察  312
第16章  光和颜色  313
16.1  电磁波  314
16.1.1  什么是电磁波？  314
16.1.2  电磁波的速率是多少？  316
16.1.3  存在多种不同的电磁波吗？  316
16.1.4  问题讨论  317
16.2  波长和颜色  318
16.2.1  光由不同的颜色组成吗？  318
16.2.2  人眼是如何分辨不同颜色的？  318
16.2.3  为什么物体有不同的颜色？  319
日常现象专栏16.1  为什么天空是
蓝色的？  320
16.3  光波的干涉  321
16.3.1  杨氏双缝实验  322
16.3.2  条纹间距由什么决定？  323
16.3.3  什么是薄膜干涉？  323
日常现象专栏16.2  眼镜上的增透膜  325
16.4  衍射和光栅  325
16.4.1  单缝如何衍射光？  325
16.4.2  光如何被其他形状的物体
衍射？  327
16.4.3  什么是衍射光栅？  327
16.5  偏振光  328
16.5.1  什么是偏振光？  329
16.5.2  如何产生偏振光？  329
16.5.3  为什么要用偏光太阳镜？  330
16.5.4  什么是双折射？  330
小结  331
关键术语  332
概念题  332
练习题  333
综合题  333
家庭实验与观察  334
第17章  光和成像  335
17.1  反射和成像  336
17.1.1  光线与波阵面有什么关系？  336
17.1.2  什么是反射定律？  337
17.1.3  平面镜是如何成像的？  338
17.2  光的折射  339
17.2.1  什么是折射定律？  339
17.2.2  水下的物体看起来为何要比实际
位置高一些？  340
17.2.3  全反射  341
17.2.4  棱镜如何使光线偏折？什么是
色散？  341
日常现象专栏17.1  彩虹  342
17.3  透镜和成像  343
17.3.1  追踪通过凸透镜的光线  343
17.3.2  像距和物距有什么关系？  344
17.3.3  追踪通过凹透镜的光线  345
17.4  曲面镜成像  346
17.4.1  凹面镜的光线追踪  346
17.4.2  物距和像距  348
17.4.3  凸面镜  348
17.5  眼镜、显微镜和望远镜  349
17.5.1  眼睛是如何工作的？  349
17.5.2  眼镜矫正的是哪些问题？  350
17.5.3  显微镜是如何工作的？  351
17.5.4  望远镜是如何工作的？  351
17.5.5  双筒望远镜和观剧望远镜  353
日常现象专栏17.2  激光角膜屈光手术  353
小结  354
关键术语  355
概念题  355
练习题  356
综合题  357
家庭实验与观察  358
第5单元  原子和原子核  359
第18章  原子的结构  360
18.1  原子的存在：化学证据  361
18.1.1  化学研究揭示了原子的哪些
线索？  362
18.1.2  质量在化学反应中守恒吗？  362
18.1.3  原子量的概念是怎样产生的？  363
日常现象专栏18.1  燃料电池和氢
经济  363
18.1.4  问题讨论  365
18.1.5  元素周期表是如何演进的？  365
18.2  阴极射线、电子和X射线  367
18.2.1  阴极射线是如何产生的？  367
日常现象专栏18.2  电子和电视  367
18.2.2  阴极射线的组成  369
18.2.3  X射线是如何被发现的？  369
18.3  放射性和原子核的发现  370
18.3.1  放射性是如何被发现的？  371
18.3.2  放射现象中包含多种辐射吗？  371
18.3.3  原子核是如何被发现的？  372
18.4  原子光谱和玻尔原子模型  373
18.4.1  氢光谱的本质是什么？  374
18.4.2  光能量子化  375
18.4.3  玻尔原子模型有哪些特征？  376
18.5  粒子波和量子力学  377
18.5.1  什么是德布罗意波？  377
18.5.2  量子力学与玻尔模型有何
不同？  379
18.5.3  什么是海森堡不确定性原理？  379
18.5.4  量子力学如何解释元素
周期表？  379
小结  380
关键术语  381
概念题  381
练习题  382
综合题  383
家庭实验与观察  383
第19章  原子核和核能  384
19.1  原子核的结构  385
19.1.1  质子是如何被发现的？  385
19.1.2  中子是如何被发现的？  386
19.1.3  什么是同位素？  387
日常现象专栏19.1  烟雾报警器  388
19.2  放射性衰变  389
19.2.1  α衰变中发生了什么？  389
19.2.2  β衰变和λ衰变中会发生什么？  390
19.2.3  如何描述衰变的快慢？  391
19.2.4  放射性辐射为何对人体健康
有害？  392
19.3  核反应和核裂变  392
19.3.1  什么是核反应？  393
19.3.2  能量和质量如何参与核反应？  393
19.3.3  核裂变是如何被发现的？  394
19.4  核反应堆  396
19.4.1  如何实现链式反应？  396
19.4.2  为什么反应堆中会产生钚？  397
19.4.3  现代反应堆有何设计特征？  397
19.4.4  围绕核能的环境问题  399
19.4.5  问题讨论  400
19.5  核武器和核聚变  400
19.5.1  什么是临界质量？  400
日常现象专栏19.2  福岛核电厂事故  400
19.5.2  钚弹是如何设计的？  401
19.5.3  什么是核聚变？  402
19.5.4  能用受控的核聚变发电吗？  403
小结  404
关键术语  405
概念题  405
练习题  406
综合题  406
家庭实验与观察  407
第6单元  相对论和现代物理学  408
第20章  相对论  409
20.1  经典物理学中的相对运动  410
20.1.1  速度是如何合成的？  411
20.1.2  二维情形如何合成速度？  412
20.1.3  相对性原理  412
20.1.4  惯性参照系  413
20.2  光速和爱因斯坦的假设  414
20.2.1  什么是光以太？  414
20.2.2  以太能够作为绝对参照系吗？  414
20.2.3  迈克尔逊-莫雷实验  415
20.2.4  爱因斯坦的狭义相对论假设  416
20.3  时间膨胀和长度收缩  417
20.3.1  不同观察者测量的时间相
同吗？  417
20.3.2  不同观察者测量的长度如何
变化？  419
日常现象专栏20.1  双生子佯谬  420
20.4  牛顿运动定律和质能等效  421
20.4.1  牛顿第二运动定律要如何
修改？  421
20.4.2  质能等效思想是如何提出的？  422
20.4.3  如何解释静能？  422
20.5  广义相对论  423
20.5.1  什么是等效原理？  423
20.5.2  光束在强引力场中弯曲吗？  425
20.5.3  广义相对论有哪些时空效应？  426
20.5.4  什么是黑洞？  426
20.5.5  引力波的发现  427
小结  427
关键术语  428
概念题  428
练习题  429
综合题  429
家庭实验与观察  430
第21章  现代物理简介  431
21.1  夸克和其他基本粒子  432
21.1.1  新粒子是如何被发现的？  433
21.1.2  粒子家族的成员  434
21.1.3  什么是夸克？  434
21.1.4  有哪些基本作用力？  435
21.2  宇宙学：眺望宇宙星辰  436
21.2.1  宇宙正在膨胀吗？  436
21.2.2  宇宙的起源  437
21.3  半导体和微电子学  439
21.3.1  什么是半导体？  439
21.3.2  什么是晶体管？  440
21.3.3  计算机和集成电路  441
21.4  超导体和其他新材料  442
21.4.1  什么是超导性？  442
21.4.2  什么是高温超导体？  443
21.4.3  其他新材料  444
日常现象专栏21.1  全息图  445
小结  446
关键术语  447
概念题  447
练习题  448
综合题  448
家庭实验与观察  448
附录A  简单代数运算  449
A.1  基本概念  449
A.2  其他例子  450
A.3  练习  451
附录B  小数、百分数和科学记数法  452
B.1  什么是小数？  452
B.2  什么是百分数？  452
B.3  什么是科学记数法？  453
B.4  10的指数幂的乘除运算  454
B.5  练习  454
附录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  练习  459
附录D  部分习题答案  460
附录E  转换因子和元素周期表  470

序    言
渴望了解彩虹如何形成、溜冰者如何旋转、海洋为何潮起潮落等日常现象，是培养我们的科学素养的最佳动力之一。本书试图满足高中学生、非理工科专业大学预科学生的这种渴望。作为概念性基础物理课程的教材，本书以叙述性的语言编写，使用预设的问题引导学生进入关于物理思想的对话。这种风格使得本书适合于对探索物理本质和解释日常物理现象感兴趣的任何人。
本书的组织方式
本版各章节顺序的安排大体不变，只做了一些微小的变动。关于能量的一章（第6章）现在调整到了关于动量的一章（第7章）之前，因此在讨论碰撞时就可以使用能量的概念。波动在第15章讨论，安排在关于电学和磁学的内容之后、关于光学的内容（第16章和第17章）之前。关于流体的一章（第9章）安排在关于力学的各章之后、关于热力学的各章之前。前17章介绍经典物理学的主要思想。第18章讨论原子现象，第19章讨论原子核现象。
有些教师在授课时，喜欢将关于相对论的第20章放在关于力学的各章后面，或者放在关于近代物理学的各章前面。尽管相对论与日常现象的关联不紧密，但是在本书中包含它的原因是学生对此感兴趣。第21章介绍现代物理学中的几个热门话题，例如粒子物理学、宇宙学、半导体和超导，包含这些话题的目的是提升学生的学习兴趣。
我们不希望在短时间内教授或学习太多的内容。我们已尽力使本书保持合理的篇幅，同时覆盖物理学导论书籍所应包含的核心概念。要了解这些概念，就要有充分的讨论和思考时间，欲速则不达。如果你试图很快学完本书，那么掌握的内容将只是词语和定义；如果你能很好地理解所学的内容，那么“少即是多”。
概念性基础物理课程中的数学
对许多主修非理工专业的学生而言，物理学课程中关于数学的内容应越少越好。尽管有人曾经试图不用任何数学知识来讲授概念性基础物理课程，但是这种做法错失了帮助学生树立信心来使用和处理简单定量关系的机会。
显然，数学是表示物理学中定量关系的有效工具。然而，我们可以在概念性基础物理课程教材中对数学的使用加以限制，让其只从属于所要讨论的物理概念。本书第1版出版后，许多学生认为书中的数学公式太多，理解起来有困难。因此，我们在再版书中删除了大量的数学公式。由于多数学生认同这样的改动，因此在本书随后的各版本中保持了这一特性。
本书的一个显著特点是逻辑性强。书中的每一章都是在介绍基本概念之后，才给出相应的数学公式，并且用文字详细解释这些数学公式。为便于理解相关的概念，书中提供了许多简单的例题，这些例题仅要求学生掌握高中的代数知识。
本书的新内容
基于本书的优势以及各方的评价和反馈，我们对其进行了补充和修改。本版的重要变化是拓展了关于数字技术的内容。
自本书第1版出版以来，我们就一直秉承最初确定的写作原则，原则之一是将篇幅保持在适当的范围内。
本版修改和更新了本书中各章小结的内容，增加了一些新的概念性习题。附录中提供了所有编号为奇数的习题的答案。
日常现象专栏得到了学生的好评。本版更新了第10章和第18章中的日常现象专栏，并且在第1章中增加了一个新的日常现象专栏。除了这些具体的变化，我们还对许多地方的文字进行了修改，以便学生更好地理解一些比较困难的概念。
?	强调了能量的观念。本书针对的是概念性基础物理，因此我们努力使本书更好地服务于希望以能量观念为重点来讲授概念性物理课程的教师。
?	持续改进了图片和文本的清晰度。尽管本书的文本清晰度已得到许多评论者和学生的广泛好评，但它总可被进一步改进。评论者和学生指出了一些关于装帧和文字的改进之处。我们对图片和文本也做了很多细微的改变。
每章的序言
每章的开头都有一幅某种日常现象的图片，我们以它为主题引入有关的物理概念。对许多学生而言，物理学很抽象，但日常现象和具体的实例降低了这种抽象性。“本章概述”列出了学生阅读该章后可望学到的内容，介绍了要讨论的概念及它们之间的关系，可让学生在学习时保持专注性和条理性。“本章大纲”包含了该章正文中各节的标题，并且提出了一些问题，可以指导学生需要具备哪些知识来理解该章的重要概念。
各章的大纲和小结为介绍的概念给出了清晰的框架。学习物理学的困难之一是，学生有时无法将各个概念关联起来。前后一致的框架是帮助学生将各个概念融合起来的有用工具。
其他行文特征
?	每节结尾提供了加有底纹的概要，它们是对每章的更一般性小结的补充。
?	各小节的标题常写成疑问句，以激发学生的好奇心。
?	日常现象专栏将正文中讨论的物理概念与现实生活、社会问题和现代技术关联起来，强调了物理学的实用性及其与日常生活的关联。
?	例题出现在各章的正文中，认真理解它们可以帮助学生更好地学会物理学中的解题方法。
?	“问题讨论”提供了有关能量和环境等没有标准答案的问题，可作为课堂讨论、书面作业或互联网论坛之用。
?	每章末尾的“小结”突出了该章的关键内容，并与每章序言中的重要概念相呼应。
?	章末提供关键术语表，便于学生复习。
?	章末提供“概念题”“练习题”“综合题”“家庭实验与观察”，通过这些练习，学生可以更好地了解基本概念。
?	附录中提供了各章部分习题的答案。

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