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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

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