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目录1

第一章　科学事业1

1.1 小引1

1.2　什么是科学？2

1.3　人文学家和科学家5

1.4　科学的界限7

1.5　科学与社会9

1.6　科学与技术11

1.7　科学家和他们的工作13

22.4　半衰期与用碳14

1.8 科学交流17

习题19

第二章　度量19

2.1 小引19

2.2 为什么要19

标准化？19

2.3 公制21

2.4　公制度量单位的变换24

2.5　为什么要用国际单位制？26

2.6　倍数和因数28

2.7　为什么采用指数表示法？29

2.8　指数的乘除33

2.9 量纲分析36

2.10　有效数字39

3.1 小引43

第三章 了解运动43

习题43

3.2　不停顿的宇宙44

3.3　矢量分折，位移46

3.4　矢量的分解50

3.5　速率与速度51

3.6　加速运动55

3.7　一种运动理论58

3.8　伽利略和实验方法61

3.9　抛体运动66

3.10　运动是相对的68

习题72

第四章　行星的运动72

4.1 小引72

4.2　托勒密体系73

4.3　哥白尼的革命77

4.4 “通天门户”：第谷80

4.5　行星是如何运动的：开普勒84

4.6　伽利略用望远镜作出的发现90

5.2　牛顿的“奇迹年”97

习题97

5.1　小引97

第五章　运动定律和万有引力定律97

5.3 《自然哲学的数学原理》98

5.4　牛顿第一运动定律：惯性99

5.5　牛顿第二运动定律：力100

5.6　牛顿第二定律的应用105

5.7　牛顿第三运动定律：作用力-反作用力110

5.8　“指向中心”的力112

5.9　苹果和月亮115

5.10　“称一称地球”119

5.11　我们在空间中的新邻居120

5.12　地球的卫星123

习题127

第六章　动量、功和能127

6.1　小引127

6.2　动量128

6.3　冲量129

6.4　动量守恒132

6.5　角动量137

6.6　功139

6.7　功率141

6.8　动能143

6.9　势能145

6.10　能量守恒146

习题151

第七章　温度151

7.1　小引151

7.2　温度的度量152

7.3　华氏温标和摄氏温标154

7.4　温标的变换156

7.5　显温比较法157

7.6　温度与生命158

7.7　热污染159

7.8　开氏温标（绝对温标）161

7.9　分子运动论162

7.10　分子运动论与温度165

7.11　在绝对零度附近166

8.2　热和温度169

第八章　热现象169

习题169

8.1　小引169

8.3　比热171

8.4　量热法172

8.5　燃烧热174

8.6　物态的变化175

8.7　热膨胀180

8.8　水的热膨胀183

8.9　压力对水的冰点和沸点的影响184

8.10　热转移的几种方式187

8.11 热和生命191

第九章　能量的转换195

9.1 小引195

9.2　热功当量195

习题195

9.3　热力学第一定律199

9.4　热力学第二定律200

9.5　“热寂”、“时间指向”和麦克斯韦的“精灵”203

9.6　蒸汽机206

9.7　内燃机209

9.8 旺凯尔发动机211

9.9　燃气轮机212

9.10 火箭213

9.11　燃料电池215

习题219

第十章　波动219

10.1 小引219

10.2 波的概念219

10.3 波的性质221

10.4　横波226

10.5 纵波229

10.6　声波的速度231

10.7　多普勒效应233

10.8 波的反射236

10.9　声波的吸收237

10.10　波的折射239

10.11　衍射241

10.12　波的叠加——干涉243

11.1 小引248

11.2　声音是一种振动现象248

习题248

第十一章　声音248

11.3　振动的弦249

11.4　驻波251

11.5　振动着的空气柱254

11.6　音色256

11.7　强度和响度258

11.8　耳朵和听觉260

11.9　噪声和噪声污染262

11.10　超声波265

11.11　共振267

11.12　声震271

第十二章　静电276

12.1 小引276

习题276

12.2　琥珀现象277

12.3　电的理论278

12.4　导体、半导体和绝缘体281

12.5　验电器282

12.6　电荷之间的力285

12.7　闪电288

12.8　“动物电”与“金属电”290

12.9　静电起电机293

12.10　静电的某些现代应用295

习题301

第十三章　电场和301

磁场301

13.1　小引301

13.2　磁石301

13.3　磁体的性质303

13.4　地球是一个磁体306

13.5　磁力309

13.6　电流的磁效应310

13.7　磁畴313

13.8　场314

13.9　由磁产生电317

13.10　地球磁场的来源319

13.11 电流320

13.12　电路324

13.13 电功率与电能327

13.14　超导电性330

14.1　小引335

第十四章　光335

习题335

14.2　光的速度337

14.3　偏振光342

14.4　电磁波346

14.5　“光以太”349

14.6　电磁波谱351

14.7　简单透镜353

14.8　眼睛的光学358

14.9　显微镜和望远镜360

14.10　颜色362

习题369

第十五章　量子理论369

15.1　小引369

15.2　光谱学369

15.3　巴耳末公式和氢光谱373

15.4 电子375

15.5 X射线378

15.6　放射性382

15.7　卢瑟福的原子模型384

15.8　普朗克的量子假说387

15.9　爱因斯坦的光电方程390

15.10　玻尔的带有能级的原子394

15.11　康普顿效应396

15.12　物质波397

15.13　量子理论和发光402

15.14　激光404

习题409

第十六章　原子结构与周期表409

16.1　小引409

16.2　化学元素409

16.3　元素的符号411

16.4　原子量的量度，同位素，原子序数414

16.5　周期表419

16.6　原子的波动力学模型423

16.7　建立周期表427

习题435

第十七章　化学键与分子几何学435

17.1　小引435

17.2　稀有气体435

17.3　离子键437

17.4　共价键441

17.5　极性分子444

17.6　偶极矩448

17.7　分子几何学451

17.8　配位共价键454

17.9　氢分子的结构455

17.10　金属键456

17.11　固体的能带学说459

习题463

第十八章　化学式和化学方程463

18.1 小引463

18.2　化合物与化学式463

18.3　氧化值464

18.4　根据氧化值写化学式467

18.5　分子量和化学式量469

18.6　化合物的成分百分比470

18.7　盖吕萨克化合体积定律471

18.8　阿伏伽德罗假说471

18.9　克分子，阿伏伽德罗数472

18.10　实验式和分子式475

18.11　化学方程477

19.2　有机-无机二元论483

19.1 小引483

第十九章　有机化学概述483

19.3　链烷烃：同系列484

19.4　异构现象486

19.5　结构理论487

19.6　链烷的命名489

19.7　饱和烃的结构492

19.8　不饱和烃的结构494

19.9　链烷的一些反应497

19.10　汽油的辛烷值499

19.11　苯，芳烃501

19.12　官能团，醇505

19.13　聚合物509

19.14　再谈异构现象514

习题521

第二十章　反应速度和平衡521

20.1　小引521

20.2　反应速度521

20.3　反应物的性质522

20.4　温度的影响523

20.5　碰撞理论524

20.6　浓度对反应速度的影响527

20.7　催化剂对反应速度的影响528

20.8　反应机理532

20.9　化学平衡533

20.10 吕·查德里原理536

20.11 哈伯法539

习题545

第二十一章　水、溶体和污染545

21.1 小引545

21.2　我们对水的需要546

21.3　溶液548

21.4　悬浮液和胶态物系551

21.5　溶液的浓度单位（体积克分子浓度和重量克分子浓度）552

21.6　阿伦尼乌斯的电离学说555

21.7　依数性557

21.8　酸和碱560

21.9　pH标度563

21.10　肥皂和水的硬度566

21.11　合成洗涤剂569

21.12　过营养作用571

22.2　原子核的稳定性576

习题576

22.1　小引576

第二十二章　原子核物理学576

22.3　核嬗变577

测定年代579

22.5　盖革-弥勒计数器583

22.6　核作用过程中的能量584

22.7　粒子加速器，回旋加速器586

22.8　中子的反应589

22.9　原子核裂变的发现590

22.10　链式反应592

22.11　核动力反应堆595

22.12　反应堆的安全性597

22.13　放射性废物的处理598

22.14　聚变能600

22.15　原子核的结构603

22.16　辐射的生物效应605

23.1 小引608

23.2 星座608

第二十三章　天文学的革命608

习题608

23.3　天体的距离与位置610

23.4　恒星的特征612

23.5　恒星的生与死613

23.6　新星与超新星616

23.7　脉动星617

23.8　星系、星云与星团618

23.9　射电天文学624

23.10　氢的21厘米波628

23.11　类星体630

23.12　星际媒质631

23.13　现代宇宙论633

习题636

第二十四章　地球在空间中的邻居636

24.1　小引636

24.2　太阳系636

24.3　太阳639

24.4 月亮643

24.5　水星649

24.6　金星651

24.7　火星654

24.8　木星657

24.9　土星659

24.10　天王星661

24.11　海王星662

24.12 冥王星663

24.13　小行星664

24.14　陨星666

24.15 彗星669

25.1　小引673

第二十五章　我们的地球673

习题673

25.2　固体地球的构造674

25.3　地壳、地幔和地核677

25.4　火山681

25.5　大陆漂移685

25.6　海底扩张687

25.7　板块构造689

25.8　大气层691

25.9　“有水的行星”697

25.10　侵蚀699