出版時(shí)間:2011-4 出版社:北京大學(xué)出版社 作者:馮杰 頁(yè)數(shù):325
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內(nèi)容概要
本書是“課程與教學(xué)論·物理”碩士專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中“大學(xué)物理專題研究”課程的教材?!按髮W(xué)物理專題研究”是“課程與教學(xué)論·物理”全日制碩士專業(yè)、教育碩士專業(yè)的學(xué)位必修課。本書基于大學(xué)物理學(xué)研究的課程目標(biāo),主要研究普通物理學(xué)的基本原理、結(jié)構(gòu)和方法以及現(xiàn)代物理學(xué)的量子理論、相對(duì)論的物理意義、熵的統(tǒng)計(jì)解釋等一些新概念、新理論和新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。本書將有助于提升碩士研究生和高年級(jí)本科生的大學(xué)物理學(xué)理論素養(yǎng);有助于提升新一輪基礎(chǔ)教育課程改革中物理教師專業(yè)理論素養(yǎng)。
本書可以作為“課程與教學(xué)論·物理”碩士專業(yè)、物理教育碩士和物理教育本科專業(yè)的物理教育研究課程方面的教科書,也可以供中學(xué)物理教師和從事物理教育研究的專業(yè)人員參考。
書籍目錄
前言
第一章 物理學(xué)方法論
第一節(jié) 物理學(xué)方法論概述
一、方法與方法論
二、物理學(xué)方法論的研究對(duì)象和內(nèi)容
第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)方法
一、實(shí)驗(yàn)方法
二、物理實(shí)驗(yàn)及其特點(diǎn)
三、物理實(shí)驗(yàn)的類型
四、物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法
五、物理實(shí)驗(yàn)的地位和作用
第三節(jié) 理想化方法
一、理想化方法的概述
二、理想模型
三、理想實(shí)驗(yàn)
第四節(jié) 比較與分類
一、比較
二、分類
第五節(jié) 類比與模擬方法
一、類比
二、模擬法
第六節(jié) 歸納與演繹
一、歸納和演繹
二、歸納與演繹的相互關(guān)系
三、歸納方法和演繹方法在物理學(xué)研究中的應(yīng)用
第七節(jié) 分析與綜合
一、分析方法
二、綜合方法
三、分析與綜合的關(guān)系
第八節(jié) 假說(shuō)
一、什么是假說(shuō)
二、假說(shuō)的特征
三、假說(shuō)的形成過(guò)程
四、假說(shuō)在科學(xué)發(fā)展中的作用
五、假說(shuō)的應(yīng)用領(lǐng)域
第九節(jié) 數(shù)學(xué)方法
一、數(shù)學(xué)的本質(zhì)與特點(diǎn)
二、數(shù)學(xué)是物理學(xué)的表述形式
三、數(shù)學(xué)是創(chuàng)立和發(fā)展物理學(xué)理論的主要工具
四、物理學(xué)理論的應(yīng)用要借助數(shù)學(xué)工具
五、物理學(xué)促進(jìn)數(shù)學(xué)的發(fā)展
六、數(shù)學(xué)物理方程
第二章 物理學(xué)七個(gè)基本量
第一節(jié) 長(zhǎng) 度
一、米制前的長(zhǎng)度單位
二、米的定義
三、長(zhǎng)度測(cè)量應(yīng)用舉例
第二節(jié) 質(zhì) 量
一、國(guó)際千克原器
二、質(zhì)量的物理意義
三、物體質(zhì)量的測(cè)量方法
第三節(jié) 時(shí) 間
一、時(shí)間和時(shí)間單位的最新定義
二、 時(shí)間符號(hào)和時(shí)間相關(guān)量的換算關(guān)系
三、幾種常見測(cè)時(shí)儀的使用方法
四、計(jì)量的新應(yīng)用
五、時(shí)間的發(fā)展方向
第四節(jié) 溫 度
一、溫度的概念
二、溫標(biāo)及建立溫標(biāo)的幾個(gè)要素
第五節(jié) 電流(強(qiáng)度)
一、電流強(qiáng)度的物理意義
二、電流強(qiáng)度的單位
第六節(jié) 發(fā)光強(qiáng)度
一、定義發(fā)光強(qiáng)度單位的發(fā)展歷史
二、發(fā)光強(qiáng)度單位的最新定義
三、發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量及其單位“坎德拉”的復(fù)現(xiàn)、傳遞實(shí)驗(yàn)
第七節(jié) 摩 爾
一、物質(zhì)的量及其最新定義
二、摩爾和摩爾相關(guān)量的換算關(guān)系
三、摩爾研究新進(jìn)展
第三章 牛頓定律與力學(xué)守恒定律
第一節(jié) 力的概念及其分類
一、力學(xué)發(fā)展的歷史
二、 自然界的四種基本力
三、力的分類
第二節(jié) 關(guān)于牛頓定律的話題
一、牛頓第一定律
二、牛頓第一定律與牛頓第二定律的關(guān)系
三、牛頓第二定律
四、牛頓第三定律
第三節(jié) 關(guān)于非慣性參照系
一、平動(dòng)非慣性參照系中的慣性力
二、轉(zhuǎn)動(dòng)非慣性參照系的慣性力
三、地球上的科里奧利力學(xué)現(xiàn)象
第四節(jié) 關(guān)于摩擦力的話題
一、人類對(duì)摩擦力探索的歷史
二、摩擦的機(jī)理
三、身邊的摩擦現(xiàn)象
第五節(jié) 自行車的受力分析
一、 自行車前進(jìn)的動(dòng)力
二、 自行車的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性
三、 自行車的極限速度
第六節(jié) 力學(xué)三個(gè)守恒定律及其成立的條件
一、動(dòng)量守恒定律
二、機(jī)械能守恒定律
三、角動(dòng)量定理和角動(dòng)量守恒定律
第七節(jié) 受迫振動(dòng)中的位移共振與速度共振
一、受迫振動(dòng)
二、位移共振與速度共振的對(duì)比
三、總結(jié)
第八節(jié) 為什么彈性介質(zhì)波的動(dòng)能與勢(shì)能是同步的
一、介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)能量的計(jì)算問(wèn)題
二、機(jī)械波的能量
三、波的能量密度
四、波動(dòng)中的質(zhì)點(diǎn)與彈簧振子簡(jiǎn)諧振動(dòng)的對(duì)比
五、機(jī)械簡(jiǎn)諧波的波形及其傳播示意圖
第九節(jié) 經(jīng)典力學(xué)的成就和局限性
一、經(jīng)典力學(xué)的偉大成就
二、經(jīng)典力學(xué)的局限性
三、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍
第四章 熱力學(xué)系統(tǒng)與熵
第一節(jié) 熱力學(xué)系統(tǒng)的基本概念
一、熱學(xué)發(fā)展史簡(jiǎn)介
二、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)
三、熱力學(xué)物質(zhì)形態(tài)的基本概念
四、熱力學(xué)的基本原理及概念
第二節(jié) 熱力學(xué)溫度及其物理意義
一、溫度的宏觀定義
二、溫度的微觀定義
三、負(fù)絕對(duì)溫度的概念
第三節(jié) 不可逆過(guò)程和熵
一、非平衡系統(tǒng)的局域平衡假設(shè)
二、熱流和熵產(chǎn)生率
三、結(jié)論
第四節(jié) 熱熵與信息熵
一、熱熵
二、信息熵
第五節(jié) 熱寂學(xué)的批判
一、熱寂學(xué)的觀點(diǎn)
二、熱寂學(xué)的批判
三、對(duì)熱寂學(xué)批判的質(zhì)疑
第五章 電磁學(xué)中的場(chǎng)與路
第一節(jié) 三種電場(chǎng)的比較
一、三種電場(chǎng)的物理基礎(chǔ)的比較
二、三種電場(chǎng)產(chǎn)生條件的比較
三、三種電場(chǎng)的場(chǎng)方程式及場(chǎng)性質(zhì)的比較
四、三種電場(chǎng)的物理圖像——電場(chǎng)線的比較
五、三種電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)公式的比較
六、三種電場(chǎng)的電勢(shì)的比較
七、結(jié)論
第二節(jié) 位移電流及其熱效應(yīng)
一、位移電流的產(chǎn)生機(jī)制和規(guī)律
二、束縛電荷電流的產(chǎn)生機(jī)制和規(guī)律
三、位移電流的熱效應(yīng)問(wèn)題
四、結(jié)論
第三節(jié) 抗磁性的微觀解釋
一、電子軌道運(yùn)動(dòng)在磁場(chǎng)中進(jìn)動(dòng)產(chǎn)生附加磁矩的解釋
二、電磁感應(yīng)附加磁矩的解釋
三、結(jié)束語(yǔ)
第四節(jié) 電場(chǎng)與磁場(chǎng)的相對(duì)性
一、從靜參考系k來(lái)分析
二、從動(dòng)參考系k'來(lái)分析
第五節(jié) 電磁學(xué)中的場(chǎng)與路
一、什么是場(chǎng)
二、場(chǎng)與路的比較
第六節(jié) 麥克斯韋方程組
一、麥克斯韋方程組的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)
二、麥克斯斯韋方程組的思維方法
三、麥克斯韋方程組的建立過(guò)程
四、麥克斯韋方程組的偉大意義
第六章 光的干涉與時(shí)間相干性、空間相干性
第一節(jié) 相干光的必要條件
一、光波的電磁波特性
二、光矢量的疊加
三、相干必要條件的論證
四、相干革命的補(bǔ)充條件
五、結(jié)論
第二節(jié) 時(shí)間相干性
一、普通光源的發(fā)光特點(diǎn)
二、相干長(zhǎng)度和相干時(shí)間
三、獲得有限波列相干光的兩種方法:分割波振面法和分割振幅法
四、小結(jié)
第三節(jié) 空間相干性
一、光源線度b對(duì)干涉條紋影響
二、b一定,l和d對(duì)干涉條紋影響分析
三、結(jié)論
第四節(jié) 邁克爾遜干涉儀
一、邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)和基本原理
二、干涉條紋
三、白光干涉及補(bǔ)償板的作用
四、使用邁克爾遜干涉儀的注意事項(xiàng)
五、邁克爾遜干涉儀的應(yīng)用
第五節(jié) 多光束干涉與自由光譜程
一、法布里—珀羅干涉儀的組成結(jié)構(gòu)和工作原理
二、關(guān)于法布里—珀羅干涉圖樣的特點(diǎn)的分析
三、分辨本領(lǐng)
四、法布里—珀羅干涉儀的應(yīng)用
第七章 光的衍射與全息照相
第一節(jié) 從惠更斯原理到惠更斯—菲涅耳原理
一、惠更斯原理的提出
二、惠更斯原理的應(yīng)用
第二節(jié) 費(fèi)馬原理與幾何光學(xué)的等光程性
一、光程
二、費(fèi)馬原理
三、用費(fèi)馬原理推導(dǎo)幾何光學(xué)規(guī)律
四、費(fèi)馬原理與幾何光學(xué)的等光程性
五、費(fèi)馬原理的應(yīng)用
第三節(jié) 巴比涅原理與互補(bǔ)屏衍射
一、巴比涅原理
二、巴比涅原理的應(yīng)用
第四節(jié) 干涉與衍射的區(qū)別
一、楊氏雙縫干涉
二、夫瑯和費(fèi)單縫衍射
三、干涉和衍射的區(qū)別
第五節(jié) 衍射與幾何光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)
一、圓孔衍射
二、光學(xué)成像儀器的分辨本領(lǐng)
第六節(jié) 三基色原理與彩色電視系統(tǒng)
一、光的色散
二、三基色原理
三、三基色原理的應(yīng)用
第七節(jié) 衍射與全息照相
一、全息照相與傳統(tǒng)照相的區(qū)別
二、全息照相原理
三、全息照相實(shí)驗(yàn)
四、全息照相技術(shù)的應(yīng)用
第八節(jié) 菲涅耳公式與布儒斯特定律
一、光的偏振
二、菲涅耳公式
三、半波損失的條件
四、布儒斯特定律
第八章 光的波粒二象性與光速
第一節(jié) 光的粒子性的三個(gè)典型實(shí)驗(yàn)
一、黑體輻射
二、光電效應(yīng)
三、康普頓效應(yīng)
第二節(jié) 關(guān)于光的波粒二象性中的辯證思維
一、光的波動(dòng)說(shuō)與光的粒子說(shuō)的發(fā)展史
二、光的電磁說(shuō)
三、光的粒子性
四、光的波粒二象性
第三節(jié) 激光原理與激光器
一、激光產(chǎn)生的原理
二、激光器
第四節(jié) 非線性光學(xué)與現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)
一、非線性光學(xué)
二、現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)
第五節(jié) 關(guān)于光速的話題
一、光速的定義
二、光速的測(cè)量
三、光速不變嗎
四、超光速的有趣話題
第九章 相對(duì)論與宇宙學(xué)
第一節(jié) 邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)
一、邁克爾遜進(jìn)行以太漂移實(shí)驗(yàn)的起因
二、邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)
三、邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)的意義
第二節(jié) 狹義相對(duì)論
一、經(jīng)典物理學(xué)面臨的挑戰(zhàn)
二、狹義相對(duì)論的建立
三、狹義相對(duì)論的基本原理
四、狹義相對(duì)論的意義
第三節(jié) 廣義相對(duì)論
一、發(fā)展歷史
二、基本原理、理論結(jié)構(gòu)
三、廣義相對(duì)論的意義
第四節(jié) 宇宙學(xué)與大爆炸理論
一、發(fā)展歷史
二、基本原理、理論結(jié)構(gòu)
三、關(guān)于宇宙學(xué)的假設(shè)與猜想
章節(jié)摘錄
版權(quán)頁(yè):插圖:我們知道,物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的定量科學(xué),所以,在觀察與實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上,運(yùn)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行定量演繹探討,運(yùn)用邏輯方法進(jìn)行思維提煉和升華,從而建立物理學(xué)的理論體系??茖W(xué)理論思維貫穿于物理學(xué)研究的始終,科學(xué)思維的具體方法則隨著物理學(xué)的發(fā)展而日趨豐富。系統(tǒng)地了解物理學(xué)研究方法,具體地認(rèn)識(shí)物理學(xué)理論是怎樣概括總結(jié)出來(lái)的,對(duì)物理學(xué)的教學(xué)和研究工作有著啟發(fā)和幫助的作用。本章系統(tǒng)地介紹了物理學(xué)方法論的基本概念、研究的對(duì)象和物理學(xué)方法論的基本內(nèi)容,討論了物理學(xué)方法論的作用和意義。第一節(jié) 物理學(xué)方法論概述雖然物理學(xué)的研究對(duì)象是物質(zhì)最低級(jí)的運(yùn)動(dòng)形式,但是其研究途徑卻是一種高度復(fù)雜的實(shí)踐與思維過(guò)程。隨著研究的深入和物理學(xué)的廣泛應(yīng)用,物理學(xué)已經(jīng)形成許多新的分支,由此隨之產(chǎn)生了許多特殊的研究方法。一、方法與方法論自從人類進(jìn)入文明社會(huì)以來(lái),對(duì)方法這一概念有不完全相同的定義和理解。“方法”一詞起源于希臘詞“μεγα”(沿著、順著的意思)和(“道路”的意思),它的字面意義是沿著(正確的)道路運(yùn)動(dòng)。(一)方法所謂方法,就是為了解決某一具體問(wèn)題從實(shí)踐或理論上所采取的手段的總和。方法起源于人類的實(shí)踐活動(dòng)。人類通過(guò)方法這種工具與客觀發(fā)生關(guān)系,所以,方法是屬于主觀范疇的。例如,日月運(yùn)行,晝夜交替,這些存在的本身是無(wú)方法可言的,但是,我們要認(rèn)識(shí)它們就要涉及方法。而且,不同的人去解決同一問(wèn)題往往會(huì)有不同的方法。例如,測(cè)一圓周的長(zhǎng),可以用繩子沿圓周繞一圈然后測(cè)繩長(zhǎng);也可以用小滾輪沿圓周滾一周,用滾動(dòng)的圈數(shù)乘以小滾輪的周長(zhǎng);還可以測(cè)出它的直徑用計(jì)算的方法求出周長(zhǎng)等。眾所周知,美國(guó)試爆第一顆原子彈時(shí),費(fèi)米想親自測(cè)定原子彈爆炸的威力。于是他將一把事先準(zhǔn)備好的紙片拋向空中,然后根據(jù)自己離開爆炸中心的距離和紙片被沖擊波吹過(guò)的距離,迅速推算出原子彈爆炸的威力,計(jì)算結(jié)果竟然和儀器測(cè)量結(jié)果相差無(wú)計(jì)。當(dāng)然,要是他缺乏有關(guān)專業(yè)知識(shí),就難以進(jìn)行這樣的計(jì)算。這也說(shuō)明,目標(biāo)相同,方法可以不同。只要潛心研究,就能找到簡(jiǎn)單而合理的新方法。
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