-
绪章走近物理学
物理学在发展过程中积累了丰富的精神财富，是一座值得我们去挖掘的宝库，从宏观角度概括物理学的知识系统、课程构成及总体发展历程，对拓宽学生尤其是非物理专业的学生的视野、了解物理学的全貌、培养物理文化和学科综合素养至关重要。
-
●0.1轻松了解物理学——物理学概述
从物理学的概念出发，分别从研究对象（物质世界）、研究内容（四种运动）及性质（相互作用）三个维度展开，高度概括了物理学的学科体系和课程结构。
-
●0.2波澜壮阔的画卷——物理学发展历程
在介绍物理学来源的基础上，按着时间顺序全面介绍了力学、热学、电磁学、光学、原子物理以及近代物理波澜壮阔的发展历程。
-
第一章魅力力学
力学是描述物体机械运动和变化规律的科学，是物理学最早建立起来的分支，力学体系的精美程度令人感叹。此部分内容以人类制造和改进简单机械为起点，以对认识运动与力的关系为主线，通过对力学学科体系构建过程的剖析，让学生了解以牛顿为核心的巨人科学团队，在几百年的时间内所经历的艰辛曲折的科学探究历程，感受几代科学家为科学奋斗的科学精神。最后通过介绍应用力学的发展和应用的过程，让学生感知自然科学知识与工业生产结合对人类生活带来的巨变，体会我国科学家的爱国情怀。
-
●1.1博览魅力——力学概述
在介绍力学渊源的基础上，从力学的研究内容入手，剖析力学的学科体系逐渐完善的过程，并拓展到力学的最新进展，最后对牛顿动力学的知识体系进行强化。
-
●1.2感知古人的力量——力学古代史
首先结合亚里士多德的研究历程，介绍古希腊文化的思想方法，概述阿基米德在物理学方面的科学成就，让学生了解西方科学的渊源，并将《墨经》的科学知识与西方文化对比，增强学生的民族文化自信。
-
●1.3曙光出现——欧洲的文艺复兴初期的物理学
首先介绍由于战争、神学等原因导致中世纪力学研究出现停滞的特点，然后全面介绍达·芬奇的科学成就，让学生了解文艺复兴时期的科学家惊人的科学成就。
-
●1.4初探宇宙——日心说的建立
在介绍地心说的思想与地位的基础上，讲述哥白尼建立日心说的内容、研究方法和过程，重点讲述开普勒在第谷的观测基础上进行科学研究的艰辛历程，采用巧夺天工的研究方法以及取得的惊人成就。
-
●1.5初建大厦——伽利略的贡献
在介绍亚里士多德对运动与力的关系及落体运动的思想基础上，讲述伽利略科学研究的方法和历程，让学生了解现代科学方法的建立过程，最后全面概述伽利略的科学成就。
-
●1.6大厦落成——牛顿的研究历程
首先介绍牛顿万有引力定律建立的曲折历程和思想方法，然后较为详细地阐述《自然哲学的数学原理》内容和渊源，最后全面概述牛顿的科学成就及历史地位。
-
●1.7巨人团队——力学的完善
首先全面概述笛卡尔、胡克、帕斯卡、惠更斯、格里凯、莱布尼兹的力学成就和科学方法，让学生了解那个巨人辈出的时代众多科学家集体智慧的力量。然后介绍卡文迪许扭秤和傅科摆实验奇妙的设计思路，最后简单介绍三大守恒定律及分析力学的建立过程。
-
●1.8再创辉煌——中国力学的渊源
以哥廷根学派为主线，阐述克莱因、普朗特、冯·卡门，几代科学家将数学和力学知识与工业生产有机结合建立和发展应用力学，使力学再次走向辉煌的过程，介绍钱学森、郭永怀等科学家在力学发展史上的地位以及为中国科学事业做出的贡献。
-
第二章纷繁复杂的热学
热学是描述与冷热相关的现象及机制的一门学科，是基础物理的重要分支，它的形成过程经历了从宏观现象的描述到微观机制探索的历程，是一部展现众多科学家持续奋斗的动人画卷，有焦耳、克劳修斯等几十年同一日的坚守，也有麦克斯韦、玻尔兹曼等的理论升华。通过这部分的学习有助于培养学生透过现象探究事物本质的科学思想，感受迈尔、玻尔兹曼等科学家的曲折经历，学习他们的科学精神。
-
●2.1热学体系构建
从热现象的研究、热力学的建立、统计物理的建立和量子统计的建立四个时期介绍热学的发展过程。
-
●2.2初识冷热
介绍了测温方法及测温工具的诞生、改进及现代温度计的种类、原理与应用。
-
●2.3温度和热量是一回事吗？
从温度和热量是否是一回事这一问题出发，介绍了温度、热量、热容量和潜热概念形成的过程。
-
●2.4热机的发明
介绍了蒸汽机的发明进程及应用领域，让学生感受并学习发明者的勇于探索和创新实践能力。
-
●2.5热究竟是什么？
介绍了“热”究竟是什么的探索历程。
-
●2.6能量转化与守恒定律
在全面概述能量转化与守恒在力学、电磁学以及化学的研究基础上，简要介绍了迈尔取得的成就及曲折经历，重点讲述了焦耳的研究过程和取得的成就。
-
●2.7热力学第二定律与熵
简要概括卡诺对热力学第二定律做出的基础性研究，详细讲述了克劳修斯和开尔文两种表述的形成过程，并进一步介绍了熵增加原理和麦克斯韦妖。
-
●2.8气体动理论
介绍了分子动理论的起源和波意耳、胡克、欧勒和伯努利等为分子动理论形成做出的持续不断的努力，重点论述了麦克斯韦和克劳修斯最终建立和完善理论的过程。
-
●2.9统计物理学的建立
首先详细讲述了麦克斯韦速率分布建立的历程和应用及实验验证，重点讲述了玻尔兹曼将麦克斯韦速率分别由单原子分子推广到多原子分子和建立能量均分定理的历程，最后概括了吉布斯的贡献。
-
第三章扑朔迷离的光世界
光学是一门既古老又年轻的学科，它的发展充满了矛盾和冲突。本章按照光学发展的时间脉络，光学萌芽时期、几何光学时期、波动光学时期、量子光学时期、现代光学时期，介绍光学的发展历程。
-
●3.1光世界全貌
介绍光学发展的五个时期（光学萌芽时期、几何光学时期、波动光学时期、量子光学时期、现代光学时期）以及光学学科内容。
-
●3.2光学开端
介绍我国光学的发展史和阿拉伯的阿勒·哈增对光学的研究，概括介绍古希腊对光学的研究结果。
-
●3.3初建体系——几何光学
介绍折射定律的建立过程，望远镜和显微镜的发明，牛顿对色散的研究，以及笛卡尔、惠更斯、胡克、牛顿等对光的本性的认识。
-
●3.4探究光的本质——波动光学
介绍托马斯·杨及贡献，特别是对光的干涉方面的研究；介绍了衍射的发现，菲涅尔、夫琅和费对光学的贡献，光速的几种代表性的测量方法。
-
●3.5再起波澜——光的波粒二象性
介绍了黑体辐射公式的建立；光电效应现象的发现、研究、爱因斯坦光效应方程的建立；康普顿效应的发现、研究及理论解释。
-
●3.6返老还童
介绍了激光理论的建立及发明；中国第一台激光器——“小球照明红宝石”的发明及特色；激光的应用。
-
第四章璀璨夺目的电磁学
电磁学是物理学的重要分支，主要研究电磁运动的基本现象、概念和规律，以及电磁理论在相关领域的应用。本部分内容以物理学家的研究历程为线索，剖析他们的成长经历、科学研究方法和科学精神，使学生在构建知识体系、提高科学素养、建立科学的世界观、培养严密的思维能力、塑造人文情怀等方面得到全面提升。同时，对非物理专业学生进行科学普及教育，使之爱上物理，爱上科学。
-
●4.1电磁学发展概况
概述经典电磁学理论从发生、发展到建立、完善的过程，使学生了解电磁学发展概况。
-
●4.2早期的静电学研究
以盖里克、格雷、富兰克林等物理学家的研究历程为例，介绍了人们对电荷从认识到获得的过程，以及静电学的三条原理的内容。使学生感受并学习物理学家不畏艰难，勇于探索的科学精神。
-
●4.3定量研究的开端——库仑定律的发现和验证
以卡文迪许、库仑的研究历程为主线，介绍了库仑定律的建立过程，说明定量研究的重要性；使学生感受并学习物理学家淡泊名利、实事求是、认真严谨的科学精神。
-
●4.4稳恒电流的获得与研究
以伽伐尼、伏打、欧姆等物理学家的研究历程为例，介绍了稳恒电流获得的过程，了解物理学家的科学研究方法、物理思想和谦虚、谨慎的科学精神。
-
●4.5电流的磁效应
以奥斯特、安培等物理学家的研究历程为例，剖析了电现象与磁现象之间的联系，使学生感受并学习物理学家的创新精神、实践能力以及物理思维方法。
-
●4.6法拉第发现电磁感应
以戴维、法拉第和安培的研究历程为主线，介绍了电磁感应现象发现的过程及安培、法拉第的研究成果，使学生感受并学习物理学家对真理孜孜不倦的追求、敢于质疑权威的科学精神，培养学生正确的世界观、人生观和价值观以及人文情怀。
-
●4.7麦克斯韦电磁场理论的建立
以法拉第、威廉·汤姆生、麦克斯韦等物理学家的研究历程为例，介绍了电磁场理论的建立过程，使学生感受并学习物理学家的物理思维、科学研究方法和科学精神，培养学生辩证唯物主义世界观。
-
●4.8电磁学的应用
通过电磁炉、雷达、5G等实例，介绍了电磁学理论的建立对科学技术、人类生活和社会发展带来的深远影响。
-
第五章走向神秘——微观物理
牛顿力学对宏观低速的解释是相当完善的了，但是当牛顿力学进入微观世界，就会显得力不从心，这就需要发展出新的理论，那么人类在探索微观世界的过程中经历了怎样的过程呢？此部分将从原子物理学、原子核物理学、粒子物理学以及量子力学的发展为脉络，一起了解微小的基本粒子物质及物理规律，揭开微观世界的神秘面纱。同时，让学生了解科学家探索过程中所经历的艰辛曲折的历程，感受科学家们勇于探索和追求真理的科学精神，了解微观物理规律与现代技术结合给人类生活带来的巨变，培养学生的爱国情怀。
-
●5.1微观物理知识体系
主要概述物理学从经典物理到近代物理的发展，对微观物理学的形成与发展做了简要的介绍，主要包括对原子、原子核物理及粒子物理和弦论的介绍。
-
●5.2量子力学开端
主要讲述“量子”概念的提出，能量子假说和能量子、光量子假说和光量子；泡利不相容原理和电子自旋假设。通过本专题学习，使学生了解科学家的奋斗历程，引入中国科学家叶启孙教授，培养学生爱国主义热情。
-
●5.3半经典理论——原子物理
主要讲述电子的发现过程、光谱发现及分类、原子模型的建立过程。通过本专题学习，使学生了解半经典理论的建立过程，了解汤姆逊、玻尔等伟大物理学家、科学家的生平及对物理学做出的重大贡献，培养学生科学精神及爱国主义热情。
-
●5.4颠覆世界的量子力学
主要讲述量子力学的建立过程，德布罗意物质波假说的提出给很多科学家思考的方向，海森堡创建矩阵力学，提出不确定原理，薛定谔创建波动力学，玻尔对波函数物理诠释，使量子力学称为科学理论。
-
●5.5量子精英
主要讲述1927年10月的第五届索尔维会议，介绍了“ 物理学全明星梦之队 ”，爱因斯坦和玻尔大论战。这场争论，促使了量子物理学的巩固和发展；狄拉克发展了量子力学提出了狄拉克方程，并且从理论上预言了正电子的存在。
-
●5.6震惊世界的“核物理”
主要讲述x射线发现过程、放射性现象和原子核结构模型的建立过程。通过本专题学习，使学生了解核物理理论的建立过程，了解伦琴、卢瑟福、居里等伟大物理学家科学家的生平及对物理学做出的重大贡献，培养学生科学精神及爱国主义热情。
-
●5.7再进一步的粒子物理
主要介绍粒子物理的发现过程。通过本专题学习，使学生了解粒子物理的基础知识，介绍强子的夸克模型、电磁作用和弱作用、弱电统一理论、强作用的规范理论。
-
●5.8极限探索的“弦论”
主要介绍理论物理的一个分支学科即弦理论，简单了解弦论的基本观点，弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。
-
●5.9量子改变世界
通过量子纠缠现象给大家介绍一位著名的中国物理学家——潘建伟，他被誉为“中国的量子力学之父”。潘建伟带领自己团队自主研制“墨子号”量子科学实验卫星，并成功发射，实现世界第一个天地一体化量子实验体系。
-
第六章宇宙探秘的相对论
相对论是近代物理两大支柱之一，是对经典力学的修正和发展。狭义相对论的时空特点和广义相对论的引力场方程，彻底刷新了人类时空观和宇宙观。通过介绍相对论的基本思想，有助于学生从一个全新的视角看待世界，达到科学普及的目的；通过剖析爱因斯坦建立相对论的过程和思想方法，提高学生的认知水平，感受爱因斯坦的科学精神，将两性一度和课程思政落到实处。
-
●6.1曙光初现——狭义相对论缘起
从麦克斯韦方程组求出的光的传播速度与经典理论的伽利略变换相矛盾这一冲突入手，介绍了迈克尔逊测定光速的过程和结果，然后全面概述洛伦兹和庞加莱进行的理论尝试和所取得的成就。
-
●6.2颠覆人类时空观的狭义相对论
从狭义相对论的基础“洛伦兹变换”入手，采用最为简单的控制变量法得到时间膨胀、同时性的相对性、因果关系、尺缩效应等狭义相对论的时空特点。并简单介绍相对论电动力学及相对论力学的思想及特殊结论。
-
●6.3广义相对论的建立
从狭义相对论的局限性入手，概述爱因斯坦建立广义相对论的曲折历程和方法，然后在介绍广义相对论假说和引力场方程的基础上剖析广义相对论的核心思想，最后讲述实验验证。
-
●6.4广义相对论的神奇预言
从广义相对论引力场方程求解过程入手，介绍史瓦西引力场精确解，从而讨论黑洞、白洞和虫洞等的特殊解及其特点。最后介绍了广义相对论在宇宙学中的应用所得到的现代宇宙学的基本原理及宇宙的结局。