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绪论1

一、物理学的研究对象1

二、物理学与技术和社会的关系3

三、物理学的研究模式4

四、为什么和怎样学习大学物理学5

第一章 连续体力学8

第一节 固体的弹性8

一、固体的结构8

二、应变与应力11

三、晶体的拉伸与压缩13

四、生物材料的应力与应变关系14

第二节 静止液体的性质16

一、液体的结构16

二、液体的压强19

三、液体的表面张力21

四、拉普拉斯公式22

第三节 液体的流动性质25

一、液体的定常流动25

二、连续性原理26

三、伯努利方程26

第四节 液体的黏滞性质29

一、牛顿黏滞定律29

二、泊肃叶公式30

第五节 物体在黏滞液体中的运动34

一、斯托克斯公式34

二、雷诺数和流体相似率35

三、生物体系的雷诺数36

阅读材料A液晶与生物膜37

一、液晶及其分类37

二、生物膜及其相变40

思考题一41

练习题一41

参考文献43

第二章 气体动理论44

第一节 气体的微观图像与宏观性质44

一、气体的微观图像44

二、理想气体的压强47

三、理想气体的温度49

四、真实气体的状态方程52

第二节 气体分子的统计规律57

一、气体分子速率的分布规律57

二、能量均分定理64

第三节 气体分子的输运规律67

一、气体的黏滞现象67

二、气体的热传导现象68

三、气体分子的扩散69

阅读材料B农业和生物学中的热传导71

阅读材料C气体在植物叶组织的扩散72

思考题二75

练习题二76

参考文献77

第三章 热力学78

第一节 热力学第一定律78

一、热力学第一定律78

二、理想气体的热功转换82

三、大气绝热模型与干热风的形成88

四、焓91

第二节 热力学第二定律92

一、循环过程 卡诺循环92

二、热力学第二定律96

第三节 熵100

一、卡诺定理100

二、克劳修斯不等式熵100

三、熵的微观本质102

四、熵的计算103

五、熵与生命106

六、信息熵107

阅读材料D吉布斯自由能及其在农业和生物学中的意义110

一、吉布斯自由能的物理概念110

二、化学势111

三、水势112

四、土壤—植物—大气连续体系中的水分运动114

五、吉布斯自由能的生物学意义115

思考题三116

练习题三118

参考文献119

第四章 静电场121

第一节 电场强度121

一、库仑定律121

二、电场强度122

三、高斯定理125

第二节 电势129

一、电势能129

二、电势131

三、电场强度与电势的关系132

第三节 静电场对导体和电介质的作用133

一、静电场对导体的作用 尖端放电133

二、导体对电介质的作用 细胞电融合136

三、介质中的高斯定理139

四、电容器140

第四节 电场的能量142

阅读材料E大气电场及其对农业和生物的影响144

一、大气电场144

二、大气电场的电容器模型145

三、大气电场对生物和农业的影响146

思考题四147

练习题四147

参考文献150

第五章 恒定电流151

第一节 电流密度与电阻151

一、电流密度151

二、欧姆定律的微分形式152

三、电阻153

第二节 电动势156

一、电动势的物理概念156

二、化学电池159

三、接触电动势160

四、温差电动势160

五、能斯特电动势162

第三节 含源电路的欧姆定律和基尔霍夫定律163

一、含源电路的欧姆定律163

二、基尔霍夫定律165

三、基尔霍夫定律的应用167

阅读材料F超导及其应用169

一、超导现象169

二、超导现象的理论解释171

三、高温超导172

四、超导的应用172

思考题五173

练习题五173

参考文献176

第六章 稳恒磁场177

第一节 磁场177

一、磁现象177

二、磁感应强度177

三、毕奥—萨伐尔定律179

四、运动电荷的磁场182

第二节 磁高斯定理与安培环路定理183

一、磁高斯定理183

二、安培环路定理185

第三节 磁场对电流和电荷的作用188

一、安培力188

二、洛仑兹力190

第四节 磁介质196

一、顺磁质和抗磁质 磁场强度196

二、铁磁质199

阅读材料G环境磁场及其对生物的影响202

一、环境磁场202

二、环境磁场对生物的影响204

思考题六205

练习题六206

参考文献207

第七章 电磁感应208

第一节 法拉第电磁感应定律208

一、电磁感应现象208

二、法拉第电磁感应定律209

三、楞次定律210

第二节 动生电动势和感生电动势210

一、动生电动势211

二、感生电动势 感生电场211

第三节 电感 磁场的能量213

一、自感213

二、互感214

三、磁场的能量216

第四节 电磁场和电磁波217

一、麦克斯韦方程组217

二、电磁波220

阅读材料H电磁场对生物体系的非热效应224

一、极低频电磁场的非热效应224

二、射频电磁场的非热效应225

思考题七226

练习题七227

参考文献228

第八章 振动与波动230

第一节 简谐振动230

一、简谐振动230

二、阻尼振动235

三、受迫振动 共振236

第二节 简谐振动的合成与分解238

一、一维同频率的简谐振动的合成238

二、二维同频率的简谐振动的合成239

三、二维不同频率的简谐振动的合成241

四、振动的分解241

第三节 波动242

一、简谐波242

二、波的能流密度 声强245

三、多普勒效应249

阅读材料Ⅰ混沌250

一、混沌现象对牛顿力学的挑战250

二、非线性——产生混沌的根源252

三、混沌与生命257

思考题八257

练习题八258

参考文献259

第九章 波动光学260

第一节 分波前法干涉260

一、光干涉的一般理论260

二、杨氏干涉263

三、洛埃镜干涉266

第二节 分振幅法干涉267

一、劈尖干涉267

二、牛顿环268

三、薄膜干涉的应用270

第三节 光的衍射274

一、光的衍射概述274

二、夫琅禾费单缝衍射276

三、光栅278

四、X射线衍射280

五、夫琅禾费圆孔衍射282

第四节 光的偏振285

一、偏振片与马吕斯定律285

二、晶体的双折射现象288

三、介质界面上反射光和折射光的偏振290

四、旋光现象291

五、生物的旋光性293

阅读材料J激光及其在生命和农林科技中的应用294

一、激光的产生及其特征294

二、激光在生命和农林科技中的应用297

思考题九298

练习题九299

参考文献300

第十章 量子物理基础301

第一节 光的量子性301

一、黑体辐射301

二、普朗克能量子假说305

三、爱因斯坦光子理论306

第二节 粒子的波动性307

一、物质波307

二、不确定关系310

三、概率波313

第三节 薛定谔方程及其应用315

一、波函数与薛定谔方程315

二、薛定谔方程的应用316

阅读材料K大气对光的吸收及其生态学意义325

一、原子与分子对光的吸收325

二、大气臭氧对光的吸收及其生态意义327

三、大气中二氧化碳和水对光的吸收及其生态意义328

思考题十330

练习题十331

参考文献332

练习题参考答案333

索引339