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第一章 物理学方法论1

第一节 物理学方法论概述1

一、方法与方法论1

二、物理学方法论的研究对象和内容3

第二节 实验方法4

一、实验方法4

二、物理实验及其特点5

三、物理实验的类型6

四、物理实验设计的方法8

五、物理实验的地位和作用10

第三节 理想化方法12

一、理想化方法的概述12

二、理想模型14

三、理想实验19

第四节 比较与分类20

一、比较20

二、分类22

第五节 类比与模拟方法24

一、类比24

二、模拟法30

第六节 归纳与演绎34

一、归纳和演绎34

二、归纳与演绎的相互关系35

三、归纳方法和演绎方法在物理学研究中的应用36

第七节 分析与综合37

一、分析方法37

二、综合方法39

三、分析与综合的关系41

第八节 假说43

一、什么是假说43

二、假说的特征44

三、假说的形成过程45

四、假说在科学发展中的作用46

五、假说的应用领域47

第九节 数学方法47

一、数学的本质与特点48

二、数学是物理学的表述形式48

三、数学是创立和发展物理学理论的主要工具49

四、物理学理论的应用要借助数学工具49

五、物理学促进数学的发展50

六、数学物理方程51

第二章 物理学七个基本量55

第一节 长度56

一、米制前的长度单位56

二、米的定义58

三、长度测量应用举例60

第二节 质量61

一、国际千克原器61

二、质量的物理意义62

三、物体质量的测量方法64

第三节 时间65

一、时间和时间单位的最新定义65

二、时间符号和时间相关量的换算关系67

三、几种常见测时仪的使用方法67

四、计量的新应用68

五、时间的发展方向68

第四节 温度69

一、温度的概念69

二、温标及建立温标的几个要素70

第五节 电流（强度）73

一、电流强度的物理意义73

二、电流强度的单位75

第六节 发光强度78

一、定义发光强度单位的发展历史79

二、发光强度单位的最新定义79

三、发光强度的测量及其单位“坎德拉”的复现、传递实验80

第七节 摩尔84

一、物质的量及其最新定义84

二、摩尔和摩尔相关量的换算关系86

三、摩尔研究新进展87

第三章 牛顿定律与力学守恒定律89

第一节 力的概念及其分类89

一、力学发展的历史89

二、自然界的四种基本力90

三、力的分类91

第二节 关于牛顿定律的话题95

一、牛顿第一定律96

二、牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系100

三、牛顿第二定律102

四、牛顿第三定律103

第三节 关于非惯性参照系105

一、平动非惯性参照系中的惯性力105

二、转动非惯性参照系的惯性力106

三、地球上的科里奥利力学现象108

第四节 关于摩擦力的话题109

一、人类对摩擦力探索的历史109

二、摩擦的机理111

三、身边的摩擦现象113

第五节 自行车的受力分析113

一、自行车前进的动力113

二、自行车的动态稳定性115

三、自行车的极限速度116

第六节 力学三个守恒定律及其成立的条件116

一、动量守恒定律117

二、机械能守恒定律119

三、角动量定理和角动量守恒定律121

第七节 受迫振动中的位移共振与速度共振122

一、受迫振动122

二、位移共振与速度共振的对比123

三、总结126

第八节 为什么弹性介质波的动能与势能是同步的126

一、介质中质点振动能量的计算问题126

二、机械波的能量127

三、波的能量密度128

四、波动中的质点与弹簧振子简谐振动的对比128

五、机械简谐波的波形及其传播示意图129

第九节 经典力学的成就和局限性130

一、经典力学的伟大成就130

二、经典力学的局限性130

三、经典力学的适用范围132

第四章 热力学系统与熵134

第一节 热力学系统的基本概念134

一、热学发展史简介135

二、热力学与统计物理学135

三、热力学物质形态的基本概念136

四、热力学的基本原理及概念138

第二节 热力学温度及其物理意义141

一、温度的宏观定义141

二、温度的微观定义141

三、负绝对温度的概念142

第三节 不可逆过程和熵149

一、非平衡系统的局域平衡假设150

二、热流和熵产生率150

三、结论151

第四节 热熵与信息熵152

一、热熵152

二、信息熵154

第五节 热寂学的批判156

一、热寂学的观点156

二、热寂学的批判157

三、对热寂学批判的质疑158

第五章 电磁学中的场与路161

第一节 三种电场的比较161

一、三种电场的物理基础的比较161

二、三种电场产生条件的比较163

三、三种电场的场方程式及场性质的比较165

四、三种电场的物理图像——电场线的比较167

五、三种电场的场强公式的比较167

六、三种电场的电势的比较168

七、结论168

第二节 位移电流及其热效应169

一、位移电流的产生机制和规律170

二、束缚电荷电流的产生机制和规律171

三、位移电流的热效应问题172

四、结论174

第三节 抗磁性的微观解释174

一、电子轨道运动在磁场中进动产生附加磁矩的解释175

二、电磁感应附加磁矩的解释177

三、结束语178

第四节 电场与磁场的相对性179

一、从静参考系k来分析179

二、从动参考系k’来分析179

第五节 电磁学中的场与路181

一、什么是场181

二、场与路的比较186

第六节 麦克斯韦方程组189

一、麦克斯韦方程组的实验基础189

二、麦克斯斯韦方程组的思维方法190

三、麦克斯韦方程组的建立过程191

四、麦克斯韦方程组的伟大意义193

第六章 光的干涉与时间相干性、空间相干性195

第一节 相干光的必要条件195

一、光波的电磁波特性195

二、光矢量的叠加196

三、相干必要条件的论证196

四、相干的补充条件200

五、结论200

第二节 时间相干性200

一、普通光源的发光特点201

二、相干长度和相干时间202

三、获得有限波列相干光的两种方法：分割波振面法和分割振幅法202

四、小结204

第三节 空间相干性205

一、光源线度b对干涉条纹影响205

二、b一定，L和d对干涉条纹影响分析207

三、结论208

第四节 迈克尔逊干涉仪209

一、迈克尔逊干涉仪的结构和基本原理209

二、干涉条纹210

三、白光干涉及补偿板的作用212

四、使用迈克尔逊干涉仪的注意事项213

五、迈克尔逊干涉仪的应用214

第五节 多光束干涉与自由光谱程216

一、法布里一珀罗干涉仪的组成结构和工作原理216

二、关于法布里一珀罗干涉图样的特点的分析217

三、分辨本领219

四、法布里一珀罗干涉仪的应用220

第七章 光的衍射与全息照相222

第一节 从惠更斯原理到惠更斯一菲涅耳原理222

一、惠更斯原理的提出222

二、惠更斯原理的应用223

第二节 费马原理与几何光学的等光程性226

一、光程226

二、费马原理227

三、用费马原理推导几何光学规律228

四、费马原理与几何光学的等光程性229

五、费马原理的应用230

第三节 巴比涅原理与互补屏衍射231

一、巴比涅原理231

二、巴比涅原理的应用232

第四节 干涉与衍射的区别233

一、杨氏双缝干涉233

二、夫琅和费单缝衍射235

三、干涉和衍射的区别237

第五节 衍射与几何光学仪器的分辨本领238

一、圆孔衍射238

二、光学成像仪器的分辨本领239

第六节 三基色原理与彩色电视系统242

一、光的色散243

二、三基色原理243

三、三基色原理的应用245

第七节 衍射与全息照相247

一、全息照相与传统照相的区别247

二、全息照相原理247

三、全息照相实验249

四、全息照相技术的应用250

第八节 菲涅耳公式与布儒斯特定律252

一、光的偏振252

二、菲涅耳公式254

三、半波损失的条件254

四、布儒斯特定律256

第八章 光的波粒二象性与光速259

第一节 光的粒子性的三个典型实验259

一、黑体辐射259

二、光电效应263

三、康普顿效应264

第二节 关于光的波粒二象性中的辩证思维266

一、光的波动说与光的粒子说的发展史266

二、光的电磁说269

三、光的粒子性270

四、光的波粒二象性270

第三节 激光原理与激光器273

一、激光产生的原理274

二、激光器276

第四节 非线性光学与现代光学技术278

一、非线性光学278

二、现代光学技术280

第五节 关于光速的话题285

一、光速的定义285

二、光速的测量286

三、光速不变吗287

四、超光速的有趣话题288

第九章 相对论与宇宙学290

第一节 迈克尔逊一莫雷实验291

一、迈克尔逊进行以太漂移实验的起因291

二、迈克尔逊一莫雷实验294

三、迈克尔逊一莫雷实验的意义296

第二节 狭义相对论297

一、经典物理学面临的挑战297

二、狭义相对论的建立298

三、狭义相对论的基本原理300

四、狭义相对论的意义309

第三节 广义相对论310

一、发展历史310

二、基本原理、理论结构314

三、广义相对论的意义317

第四节 宇宙学与大爆炸理论317

一、发展历史317

二、基本原理、理论结构319

三、关于宇宙学的假设与猜想323