內容簡介
本書是《物理學方法概論》(已由清華大學出版社在2008年5月出版)一書的“姐妹篇”。
本書以當前各類高校正在使用的若干大學物理優秀教材的內容體系為主要依據,以物理學發展進程的豐富史料為主要背景,以物理學知識體系中體現的物理學思想為主要線索,按大學物理課程的教學內容分為力學中的物理學思想、熱學中的物理學思想、電磁學中的物理學思想、波動和光學中的物理學思想、相對論中的物理學思想和量子論中的物理學思想六章,闡述了主要物理學思想的表現以及形成、發展的歷史軌跡,探討了物理學思想與哲學認識論和方法論的關係問題。對目前在物理教學中涉及的有關的物理學思想和方法論問題也作了適當的評述。全書的論述不僅強調了大學物理知識體系在教學上的連貫性和系統性,而且突出了在大學物理教學過程中滲透物理學思想的重要性和可操作性。
目錄
第1章 力學中的物理學思想
1.1 “靜止”和“運動”的經典運動相對性和經典時空觀思想
1.1.1 古希臘的亞里士多德關於物體運動的思想
1.1.2 從“靜止”到“運動”的認識論邏輯關係以及經典運動的相對性思想
1.1.3 從“平均”到“即時”的極限思想以及經典物理量的連續思想。
1.1.4 從運動軌跡到“s-t圖”和“u-t圖”的圖示以及樸素的時空觀思想
1.1.5 從“基本量”到“導出量”的引入以及對物理量的分類思想
1.2 牛頓三大定律描繪的經典力學“時鐘式”的機械因果觀思想
1.2.1 從亞里士多德到笛卡兒、伽利略和牛頓提出的關於運動的因果觀思想
1.2.2 牛頓第一定律的表述以及慣性的思想和定性的因果觀思想
1.2.3 牛頓第二定律的表述以及動量的思想和定量的因果觀思想
1.2.4 牛頓第三定律的表述和物體相互作用的思想
1.2.5 牛頓三大定律的公理性和整體性思想
1.3 從質點運動到剛體運動與質量分布集中度和分散度的思想
1.3.1 剛體的質心以及質量分布“集中度”的思想
1.3.2 從平動的“線量”到轉動的“角量”的類比思想
1.3.3 剛體的轉動慣量以及質量分布“分散度”的思想
1.4 三大守恆定律與時間空間的對稱性思想
本章小結
思考題
參考文獻
第2章 熱學中的物理學思想
2.1 熱力學系統、平衡態和狀態方程體現的物理學思想
2.1.1 熱力學系統體現的初步系統論思想
2.1.2 “靜止”的熱動平衡態體現的“靜中有動”的統計思想
2.1.3 溫度定義體現的基於實驗定律進行演繹推理的抽象化符號化思想
2.1.4 物態方程和過程方程體現的“物理約束”的思想
2.2 “彈性小球”的理想模型與熱運動包含的統計思想
2.2.1 “彈性小球”理論模型和氣體動理論的思想
2.2.2 “彈性小球”模型包含的統計物理學思想
2.3 壓強和溫度的微觀解釋體現的隨機量的統計“集中度”思想
2.3.1 壓強和溫度的微觀解釋所體現的統計思想
2.3.2 分子運動統計平均值所體現的隨機量的統計“集中度”思想
2.4 麥克斯韋速度分布函式體現的統計“分散度”思想和統計因果觀思想
2.4.1 麥克斯韋速度分布函式體現的統計“分散度”思想
2.4.2 麥克斯韋速度分布函式體現的“統計確定性”因果觀的思想
2.5 準靜態過程體現的“動中有靜”的統計思想
2.6 熱力學第一定律與能量守恆和運動轉化的思想
2.6.1 熱力學第一定律是對能量守恆和轉化定律認識的深化
2.6.2 內能的統計定義以及能量重新分配並均分的統計思想
2.6.3 傳熱與做功在“量”上的等當性和“質”上的轉換性思想
2.7 熱力學第二定律以及熵與“能量品質退降”的統計思想
2.7.1 熱力學第二定律是對自然巨觀過程能量轉化方向認識的深化
2.7.2 熵的統計定義與能量品質退降的統計思想
2.8 熱力學的三個基本定律與否定式因果觀思想
本章小結
思考題
參考文獻
第3章 電磁學中的物理學思想
3.1 對“場”的認識的深化與發展是貫穿在整個電磁學中的一條思想主線
3.2 從力學和靜電學的不同研究對象看靜電學包含的“從頭開始”的思想
3.3 對電荷連續分布的帶電體求場強所包含的“從部分相加得到整體”的思想
3.4 由電勢梯度求電場強度的關係式所體現的描述靜電場的非定域思想
3.5 對電荷對稱性分布的帶電體求場強所包含的“從整體得到部分”的思想
3.6 電場中的導體和介質及其包含的電場與物質中電荷相互作用的思想
3.7 電場強度和磁感應強度的不同定義方式及電場和磁場的類比思想
3.8.電場和磁場的“力線”及電磁場的初步物質觀思想
3.9 電場和磁場的互相聯繫與互相轉化及電磁場的因果觀思想
本章小結
思考題
參考文獻
第4章 波動和光學中的物理學思想
4.1 簡諧運動和簡諧波的特徵以及運動的周期性思想
4.1.1 簡諧運動和簡諧波以及它們的特徵
4.1.2 簡諧運動和簡諧波體現的時間、空間變化及能量傳播的周期性思想
4.1.3 周期確定性運動與非確定性運動可以互相轉換的思想
4.2 簡諧運動的合成和分解以及機械運動不同形式之間互相轉換的思想
4.2.1 簡諧運動合成和分解本質上是不同運動形式之間的互相轉換
4.2.2 簡諧運動合成引起運動轉化的四種基本類型及其初相位差的決定性作用
4.3 線性波的疊加和波的能量在介質中重新分布的思想
4.3.1 線性波疊加原理和波的獨立性原理的思想
4.3.2 線性波的疊加和能量在介質中重新分布的
4.4都卜勒效應與波動頻率的相對性思想135
4.5光的干涉和光的衍射與光的相干性思想137
4.5.1笛卡兒假設、惠更斯原理與光的波動思想的
提出137
4.5.2楊氏雙縫干涉實驗與光的相干思想的形成140
4.5.3菲涅耳衍射理論和實驗與光的相干思想的
發展141
4.6光的偏振與介質對光矢量的選擇性相互作用思想144
本章小結146
思考題147
參考文獻149
第5章相對論中的物理學思想150
5.1時空觀是物理學中最基本的物理學思想151
5.2牛頓相對性原理和經典力學的絕對時空觀思想153
5.2.1牛頓相對性原理和伽利略變換下的協變性
思想154
5.2.2牛頓提出的絕對運動和絕對時空觀思想156
5.3狹義相對論的相對性原理和相對時空觀的思想159
5.3.1經典物理學中的不對稱性和愛因斯坦對經典
時空觀的超越159
5.3.2時間和空間的相對性和統一性是狹義相對論
的核心思想162
5.3.3狹義相對論時空觀下的質量觀和能量觀167
5.4廣義相對論的相對性原理和等效原理以及時空幾何化
思想171
5.4.1關於廣義相對論的相對性原理的思想171
5.4.2關於加速度與重力等效的思想171
5.4.3關於平直空間與彎曲空間的時空幾何化
思想174
5.4.4關於與加速度的相對性對應的非線性變換下
的協變性思想175
本章小結177
思考題178
參考文獻180
第6章量子物理中的物理學思想181
6.1“量子化”思想的提出:從“能量子”到“光量子”182
6.1.1“量子化”思想提出的“革命性”182
6.1.2“量子化”思想的形成和歷史發展的“連
續性”183
6.1.3黑體輻射和經典電磁學理論面臨的思想上的
“災難性”184
6.1.4兩個經驗公式的提出和普朗克的能量“量子化”
假設的思想187
6.1.5光電效應和愛因斯坦的“光量子”假設的
思想189
6.2“量子化”思想的發展:從“實心帶電球”模型到“軌道
量子化”模型的思想191
6.2.1三種原子結構模型的提出191
6.2.2三種原子結構模型包含的物理學思想的
啟示194
6.3“量子化”思想的提升:物質波和波動力學以及機率
意義上的因果觀思想196
6.3.1物質波理論和微觀客體的波粒二象性思想196
6.3.2薛丁格的波動方程和波函式的機率性因果觀
思想199
6.4海森伯的不確定原理以及現代複雜性科學中的“不確
定性”思想204
6.4.1海森伯的不確定原理與微觀粒子的內在“不確
定性”思想205
6.4.2現代複雜性科學中的“不確定性”思想210
本章小結212
思考題213
參考文獻214
參考讀物
本書可作為高等學校理工科各專業開設大學物理課程和相關選修課程的教材或教學參考書。在相關專業的研究生課程,特別是在中學物理教師攻讀教育碩士學位課程和接受繼續教育的各級培訓進修學習過程中本書可作為教材使用。本書對於科技管理幹部和對科學思想感興趣的中學生和其他具有中等文化程度的讀者也是一本有益的參考讀物。