本书围绕中学物理的各个方面以及中学物理竞赛内容:时间和距离、运动学、牛顿动力学、动量、能量、角动量、静力学、振动、波动,在中学层面上精辟生动地介绍了有关重点概念、定律和公式,进行问题分析和综合。
第2版序
绪言
第1章 时间和距离
1.1物体的运动
1.2时间及其量度
1.3距离及其量度
1.4时间、距离测量中的局限
习题1
第2章 运动学
2.1参照系和坐标系
2.2位矢、位移、速度和加速度
2.3抛体运动和直角坐标
2.4圆周运动和内禀坐标
2.5平面极坐标
2.6刚体运动学简介
2.7相对运动
2.8例题
习题2
第3章 牛顿动力学
3.1牛顿运动定律
3.2力及其特性
3.3牛顿运动定律的应用
3.4加速参照系和惯性力
3.5例题
习题3
第4章 动量
4.1牛顿第三定律与动量守恒
4.2质点系动力学方程
4.3变质量物体的运动
4.4例题
习题4
第5章 能量
5.1功与功率
5.2动能定理
5.3保守力和势能
5.4机械能和机械能守恒定律
5.5碰撞
5.6例题
习题5
第6章 角动量
6.1二维平面内转动
6.2三维空间中转动
6.3质点系角动量定理和角动量守恒定律
6.4有心力场
6.5万有引力
6.6二质点系统的相对运动
6.7例题
习题6
第7章 静力学
7.1力和力矩
7.2物体平衡条件
7.3平衡的稳定性
7.4流体静力学
7.5例题
习题7
第8章 振动
8.1简谐振动的判定
8.2简谐振动的合成
8.3阻尼振动、受迫振动和共振
8.4例题
习题8
第9章 波动
9.1基本概念
9.2平面简谐波的运动学方程
9.3波的反射和折射
9.4波的干涉和衍射
9.5驻波
9.6多普勒效应
9.7声波
9.8例题
习题9
各章习题答案
附录1全国中学生物理竞赛内容提要
附录2基本物理量和数据
主要参考文献
第1章 时间和距离
1.1 物体的运动
物理学归根结底是一门实验科学,它依赖于定量的观察。唯有通过定量的观察,以及采用必要的抽象、假设、推理等手段,人们才能得到定量的关系和规律,而这些关系和规律构成了整个物理学的核心内容。
人们常常把约400年前伽利略所做的工作看成是物理学的开端,因为在此之前对物体运动的研究是哲学家们的事情,许多论据是由亚里士多德以及其它希腊哲学家头脑中想象出来的,并被人们普遍认为是“正确”的,是“已经证明”了的。伽利略对此持怀疑态度,并做了著名的关于物体运动的斜面实验。他让一个小球沿一斜面滚下,对其运动进行观察,并进行了定量测量:在多长一段时间内小球跑了多远一段距离。
当时,测量距离的方法早已被人们掌握。但是对于时间的测量还没有较为精确的方法,特别是对短时间的测量。伽利略在做第一次运动实验时是用他的脉搏来数出等间隔的时间的。当小球沿斜面滚下时,伽利略一边数着自己的脉搏:“1,2,3,…”,一边由他的助手标上小球所在的位置1,2,3,…。实验结果是,如果小球从释放时刻算起,那么离记号的距离正比于1,4,9,…。这就是今天我们知道的结论:当小球作初速为零的匀加速运动时,距离与时间的平方成正比:S。Ct2。
下面我们来进一步讨论伽利略斜面实验中所涉及的时间和距离。
1.2 时间及其量度
1.2.1 时间
时间可以说是人们最为熟悉、最为平凡的一个概念了,但是人们对时间的种种定义仍难以令人满意。有人说,时间很可能是我们不能定义的事物之一。但这样的事实并不妨碍物理学中对时间的使用。我们干脆说时间是表示事物之间的一种顺序与问隔。
对于物理学,重要的不是去追究其“准确”的定义,而是应当了解时间是怎样量度的,即如何去测量官。
……