| “物理学导论”课程与教材一体化建设 | ||||||
| 章 | 节 | 知识点 | 课程学习资源 | |||
| 授课录像 | 教材 (第三版) |
AR与动画演示 | 实物演示 | |||
| 绪论: 物理学大厦概述 | §0.1物理学研究内容分类 | 0.1物理学研究内容分类 | 0.1物理学研究内容分类 | 1-2 | ||
| §0.2物理学规律逻辑关系概述 | 0.2物理学规律逻辑关系概述 | 0.2物理学规律逻辑关系概述 | 2-3 | |||
| §0.3物理学分领域科学家及研究方法概述 | 0.3物理学分领域科学家及研究方法概述 | 0.3物理学分领域科学家及研究方法概述 | 3-3 | |||
| §0.4物理学规律的实用性概述 | 0.4物理学规律的实用性概述 | 0.4物理学规律的实用性概述 | 3-5 | |||
| §0.5物理学导论的演示化资源概述 | 0.5物理学导论的演示化资源概述 | 0.5物理学导论的演示化资源概述 | 5-5 | |||
| §0.6学好物理学的建议 | 0.6学好物理学的建议 | 0.6学好物理学的建议 | 6-6 | |||
| 第一章: 机械运动 | §1.1 机械运动规律逻辑性概述 | 1.1.1 机械运动规律逻辑初步概述 | 1.1.1机械运动规律逻辑初步概述 | 7-8 | ||
| 1.1.2 机械运动规律逻辑扩展概述 | 1.1.2机械运动规律逻辑扩展概述 | 9-10 | ||||
| §1.2 机械运动基本规律的发展历程概述 | 1.2.1 天体观测规律 | 1.2.1 天体观测规律 | 10-12 | |||
| 1.2.2 地面实验规律 | 1.2.2 地面实验规律 | 12-13 | ||||
| 1.2.3 天地合一的理论规律 | 1.2.3 天地合一的理论规律 | 13-14 | ||||
| 1.2.4 理论规律的能动作用 | 1.2.4 理论规律的能动作用 | 14-14 | ||||
| 1.2.5 理论规律的进一步完善和发展 | 1.2.5 理论规律的进一步完善和发展 | 15-15 | ||||
| §1.3 力学相关基本规律及应用案例 | 1.3 力学基本知识体系逻辑概述 | 1.3力学基本知识体系逻辑概述 | 15-18 | |||
| 1.3.1 牛顿力学基本规律 | 1.3.1-1万有引力定律 | 19-19 | 1.1-1苹果落地与万有引力定律(AR) 1.1-2卡文迪许实验(AR) 1.1-3太阳系(AR) 1.1-4 星际探测器(AR) |
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| 1.3.1-2牛顿第一定律 | 20-20 | 1.2-1气垫导轨(实物) | ||||
| 1.3.1-3牛顿第二定律 | 21-21 | 1.1-5厄特沃什实验(AR) 1.1-6牛顿第二定律的内在随机性(AR) |
1.2-2抛体(实物) | |||
| 1.3.1-4牛顿第三定律 | 22-22 | 1.2-3力的合成与分解(实物) 1.2-4摩擦力自锁效应(实物) 1.2-5形状记忆合金(实物) |
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| 1.3.1-5非惯性系动力学方程 | 23-24 | 1.1-7 自由落体非惯性系(AR) 1.1-8 等效原理(AR) 1.1-9 惯性(动画) 1.1-10超重与失重(AR) 1.1-11 潮汐现象(AR) 1.1-12 表观重力(AR) 1.1-13傅科摆(AR) 1.1-14落体偏东(AR) 1.1-15东北信风(AR) 1.1-16台风的形成(AR) 1.1-17大气环流构成(AR) |
1.2-6离心惯性力(实物) 1.2-7匀角速转动非惯性系下物体的运动(实物) 1.2-8转盘式科里奥利力(实物) |
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| 1.3.2 运动定理与守恒定律 | 1.3.2-1质心运动定律 | 25-25 | 1.1-18质心参考系(AR) | 1.2-9 质心运动(实物) 1.2-10锥体上滚(实物) |
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| 1.3.2-2动量定理与动量守恒定律 | 25-26 | 1.2-11动量守恒的小车(实物) | ||||
| 1.3.2-3功能原理与机械能守恒定律 | 26-26 | 1.1-19一维碰撞(AR) 1.1-20二维碰撞(AR) |
1.2-12机械能守恒(实物) 1.2-13 徒手碎酒瓶(实物) 1.2-14 七联球碰撞(实物) 1.2-15 超级球(实物) |
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| 1.3.2-4角动量定理与角动量守恒定律 | 27-27 | 1.1-21不倒翁(AR) | ||||
| 1.3.3 刚体 | 1.3.3-1定轴转动 | 27-28 | 1.2-16角速度的矢量性演示(实物) 1.2-17转动惯量演示仪(实物) 1.2-18茹科夫斯基转椅(实物) 1.2-19摩擦转盘(实物) |
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| 1.3.3-2质心运动与相对质心转动 | 29-29 | 1.1-22 季节变化与极昼和极夜(AR) | 1.2-20平动陀螺仪(实物) 1.2-21 滚摆(实物) 1.2-22转动惯量与质量比值的比较(实物) 1.2-23纯滚动条件比较(实物) |
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| 1.3.3-3定点进动和章动 | 30-30 | 1.1-23陀螺的进动与章动(AR) 1.1-24 翻身陀螺(AR) 1.1-25岁差(AR) 1.1-26旋转的子弹(AR) |
1.2-24 导航仪(实物);1.2-25陀螺仪(实物);1.2-26车轮的进动和章动(实物);1.2-27 翻身陀螺(实物) | |||
| 1.3.4 流体 | 1.3.4-1流体静力学 | 31-32 | 1.2-28 大气压力演示(实物) 1.2-29 浮沉子(实物) |
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| 1.3.4-2流体动力学 | 32-33 | 1.1-27流线(AR) 1.1-28流管(AR) 1.1-29连续性方程(动画) 1.1-30马格纳斯效应(AR) 1.1-31电梯球与落叶球(AR) |
1.2-30胶皮管流速(实物) 1.2-31吹纸片(实物) 1.2-32气悬球(实物) 1.2-33悬浮的纸环(实物) 1.2-34流体涡旋(实物) 1.2-35飞机的升力(实物) 1.2-36液体的内摩擦(实物) |
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| 1.3.5 振动 | 1.3.5-1简谐振动 | 34-34 | 1.1-32 弹簧振子(动画) 1.1-33 简谐振动的几何表示(动画) 1.1-34 同方向同频率简谐振动的合成(动画) 1.1-35 拍现象(动画) 1.1-36垂直方向同频率合成(动画) 1.1-37 李萨如图形(动画) |
1.2-37弹簧振子(实物) 1.2-38简谐振动的几何表示(实物) 1.2-39李萨如图形摆(实物) 1.2-40信号频率的测量(实物) |
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| 1.3.5-2阻尼振动 | 35-35 | 1.1-38阻尼振动(动画) | 1.2-41阻尼摆和非阻尼摆(实物) | |||
| 1.3.5-3受迫振动 | 35-36 | 1.1-39共振现象(AR) | 1.2-42垂直弹簧振子演示共振(实物);1.2-43鱼洗(实物) 1.2-44多谐共振仪(实物) |
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| 1.3.6 波动 | 1.3.6-1波的传播 | 36-37 | 1.1-40 相速度与群速度(AR);1.1-41 超波速运动(AR) | 1.2-45声波波形(实物) 1.2-46变音编钟(实物) 1.2-47横波(实物) 1.2-48细软弹簧纵波(实物) |
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| 1.3.6-2波的反射与合成 | 37-38 | 1.1-42一维驻波(动画) 1.1-43二维驻波(AR) 1.1-44简正频率(动画) |
1.2-49圆环驻波(实物) 1.2-50悬线驻波(实物) 1.2-51水波的干涉与衍射(实物) |
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| 1.3.6-3多普勒效应 | 38-39 | 1.1-45多普勒效应(AR) | ||||
| 第二章: 热运动 | §2.1 热运动规律的逻辑性概述 | 2.1.1 热运动规律逻辑初步概述 | 2.1.1热运动规律逻辑初步概述 | 41-43 | ||
| 2.1.2 热运动规律逻辑扩展概述 | 2.1.2热运动规律逻辑扩展概述 | 43-45 | ||||
| §2.2 热运动基本规律的发展历程概述 | 2.2.1 宏观热力学规律 | 2.2.1 宏观规律 | 46-47 | |||
| 2.2.2 微观理论 | 2.2.2-1 分子动理论 | 47-48 | ||||
| 2.2.2-2 统计物理学 | 48-49 | |||||
| 2.2.2-3 其他非平衡态理论 | 49-49 | |||||
| §2.3 热学相关基本规律及应用案例 | 2.3.1 热学宏观规律 | 2.3.1-1物态方程 | 50-51 | 2.1-1 打气筒工作原理(AR) | 2.2-1 瓶子吞鸡蛋(实物) 2.2-2 吸水的杯子(实物) |
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| 2.3.1-2热力学第零定律 | 51-51 | 2.1-2系统的热平衡性质(AR) | ||||
| 2.3.1-3热力学第三定律 | 52-52 | 2.1-3 地球表面的温度(AR) | ||||
| 2.3.1-4热力学第一定律 | 52-53 | 2.2-3 烧不破的气球(实物) | ||||
| 2.3.1-5热力学第二定律 | 53-55 | 2.1-4 热机工作原理(AR) 2.1-5 制冷机工作原理(AR) |
2.2-4 蒸汽机(实物) 2.2-5 可视化斯特林热机(实物) 2.2-6 热磁轮(实物) 2.2-7 克鲁克斯辐射计(叶片热机)(实物) 2.2-8 半导体堆热机(实物) 2.2-9 永动鸟(实物) |
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| 2.3.2 微观理论 | 2.3.2-1平衡态气体分子动理论 | 55-56 | 2.2-10伽尔顿板(实物) 2.2-11速率分布(实物) |
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| 2.3.2-2输运过程气体分子动理论 | 57-58 | 2.2-12扩散现象实验(实物) 2.2-13空气黏滞性(实物) |
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| 2.3.3 典型热力学问题 | 2.3.3-1物态 | 58-58 | 2.2-14表面张力(实物) 2.2-15毛笔吸墨(实物) 2.2-16 绽开的纸花(实物) |
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| 2.3.3-2相变 | 59-60 | 2.2-17临界点状态投影演示(实物) 2.2-18过冷水(实物) 2.2-19超声雾化(实物) |
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| 第三章:电磁现象 | §3.1 电磁规律的逻辑性概述 | 3.1.1 电磁规律的逻辑初步概述 | 3.1.1 电磁规律的逻辑初步概述 | 62-64 | ||
| 3.1.2 电磁规律的逻辑扩展概述 | 3.1.2 电磁规律的逻辑扩展概述 | 64-65 | ||||
| §3.2 电磁基本规律发展历程概述 | 3.2.1 静电与静磁 | 3.2.1 静电与静磁 | 66-67 | |||
| 3.2.2 恒定电流产生恒定磁场 | 3.2.2 稳恒电流产生稳恒磁场 | 67-67 | ||||
| 3.2.3 线性变化的磁通量产生恒定电场 | 3.2.3 线性变化的磁通量产生稳恒电场 | 67-67 | ||||
| 3.2.4 电磁场统一理论 | 3.2.4 电磁场统一理论 | 67-68 | ||||
| §3.3 电磁学相关基本规律及应用案例 | 3.3.1 静电场与恒定磁场的产生及其电磁力 | 3.3.1-1-1 静电学原理 | 70-71 | 3.1-1静电屏蔽(动画) | 3.2-1摩擦起电(实物) 3.2-2范德格拉夫起电机(实物) 3.2-3维氏起电机(实物) 3.2-4静电跳球(实物) 3.2-5静电摆球(实物) 3.2-6绝缘体变为导体(实物) 3.2-7尖端放电(实物) 3.2-8静电转轮(实物) 3.2-9静电滚筒(实物) 3.2-10压电效应(实物) 3.2-11辉光放电球(实物) 3.2-12 三基色辉光灯(实物) 3.2-13 混合色辉光灯(实物) 3.2-14日光灯的静电起辉(实物) 3.2-15雅各布天梯(实物) |
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| 3.3.1-1-2 静电学原理应用实例 | 72-74 | |||||
| 3.3.1-2线性变化的磁通量产生的稳恒涡旋电场及其电场力 | 74-75 | 3.1-2 发电机(AR) | 3.2-16 感应电动势(实物) 3.2-17对比式楞次定律(实物) 3.2-18 跳环式楞次定律(实物) 3.2-19电磁驱动(实物) 3.2-20电磁阻尼(实物) 3.2-21脚踏发电机(实物) |
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| 3.3.1-3稳恒电流产生的稳恒磁场以及磁场力 | 75-78 | 3.1-3 电动机(AR);3.1-4 霍尔效应(动画) | 3.2-22安培力(实物) 3.2-23磁力线(实物) 3.2-24磁介质磁化(实物) 3.2-25巴克豪森效应(实物);3.2-26矩形载流线框在磁场中的受力方向(实物) 3.2-27巴比轮(实物) 3.2-28磁聚焦现象(实物) 3.2-29 司南(实物) 3.2-30磁悬浮(实物) |
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| 3.3.2电场与磁场的耦合 | 3.3.2-1元器件中的自感与互感 | 78-79 | 3.1-5 电磁炉(AR) | 3.2-31通电自感现象(实物) 3.2-32断电自感现象(实物) 3.2-33互感现象(实物) 3.2-34涡流热效应(实物) |
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| 3.3.2-2电磁波 | 79-80 | 3.1-6 电磁波的产生与传播(AR) | 3.2-35电磁波的发射与接收(实物) | |||
| 3.3.3 电路 | 3.3.3-1简单电路 | 80-81 | 3.2-36高压带电作业(实物) 3.2-37手掌蓄电池(实物) 3.2-38温差电效应(实物) 3.2-39 珀耳帖效应(实物) |
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| 3.3.3-2复杂电路 | 81-82 | 3.2-40基尔霍夫定律(实物) 3.2-41 RC电路(实物) |
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| 第四章: 光现象 | §4.1 光现象规律的逻辑性概述 | 4.1.1 光现象规律的逻辑初步概述 | 4.1.1 光现象规律的逻辑初步概述 | 84-86 | ||
| 4.1.2 光现象规律的逻辑扩展概述 | 4.1.2 光现象规律的逻辑扩展概述 | 86-88 | ||||
| §4.2 光现象基本规律发展历程概述 | 4.2.1 几何光学 | 4.2.1 几何光学 | 88-89 | |||
| 4.2.2 波动光学 | 4.2.2 波动光学 | 89-89 | ||||
| 4.2.3 光的波粒二象性 | 4.2.3 光的波粒二象性 | 89-90 | ||||
| §4.3 光学相关基本规律及应用案例 | 4.3.1 几何光学 | 4.3.1-1光的直线传播规律 | 92-92 | 4.1-1小孔成像(动画);4.1-2物体的影子(动画);4.1-3 太阳系(AR) | 4.2-1小孔成像(实物) | |
| 4.3.1-2反射定律与折射定律 | 93-98 | 4.1-4反射折射定律(动画) 4.1-5光纤光路(动画) 4.1-6投影仪(动画) 4.1-7照相机(动画) 4.1-8显微镜(动画) 4.1-9眼镜原理(AR) 4.1-10棱镜光谱仪(动画) |
4.2-2窥视无穷(实物) 4.2-3万花筒(实物) 4.2-4光学分形(实物) 4.2-5 球面魔镜(实物) 4.2-6大型幻影仪(实物) 4.2-7 全反射(实物) 4.2-8模拟光纤通信(实物) 4.2-9 筷子弯折(实物) 4.2-10放大镜(实物) 4.2-11 菲涅耳透镜(实物) 4.2-12水柱面镜成像(实物) 4.2-13人眼模型(实物) 4.2-14旋转字幕球(实物) 4.2-15色散现象(实物) |
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| 4.3.2 波动光学 | 4.3.2-1干涉,衍射,傅里叶变换 | 98-102 | 4.1-11杨氏双缝干涉原理(AR) 4.1-12惠更斯菲涅耳原理(动画) 4.1-13闪耀光栅(动画) 4.1-14光栅光谱仪(动画) 4.1-15光学仪器的分辨本领(动画) |
4.2-16杨氏干涉(实物) 4.2-17θ调制(实物) 4.2-18单缝夫琅禾费衍射(实物) 4.2-19单缝菲涅耳衍射(实物) 4.2-20迈克耳孙干涉(实物) 4.2-21法布里—珀罗干涉(实物) 4.2-22肥皂膜干涉(实物) 4.2-23散射光干涉(实物) 4.2-24光学全息(实物) 4.2-25波带片成像与透镜成像对比(实物) 4.2-26莫尔条纹(实物) |
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| 4.3.2-2偏振 | 102-104 | 4.1-16 电磁波(AR) 4.1-17 3D原理演示(AR) |
4.2-27 偏振片(实物) 4.2-28 穿墙而过(实物) 4.2-29 动感画(实物) 4.2-30 双折射现象(实物) 4.2-31偏振光干涉(实物) 4.2-32光弹效应(实物) 4.2-33光栅立体画(实物) 4.2-34 红绿色立体画(实物) 4.2-35 电光调制与激光通信(实物) |
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| 4.3.3 量子光学 | 4.3.3-1光子的纠缠特性 | 104-105 | 4.1-18光的波粒二象性(AR) | |||
| 4.3.3-2光与物质相互作用 | 105-107 | 4.2-36丁达尔效应(实物) | ||||
| 第五章: 微观世界 | §5.1 微观领域规律的逻辑性概述 | 5.1.1 微观领域规律的逻辑初步概述 | 5.1.1 微观领域规律的逻辑初步概述 | 108-109 | ||
| 5.1.2 微观领域规律的逻辑扩展概述 | 5.1.2 微观领域规律的逻辑扩展概述 | 109-111 | ||||
| §5.2 微观领域基本规律发展历程概述 | 5.2.1 近代物理学的产生背景 | 5.2.1 近代物理学的产生背景 | 112-112 | |||
| 5.2.2 微观粒子发现与原子的核式结构模型 | 5.2.2 微观粒子发现与原子的核式结构模型 | 112-113 | ||||
| 5.2.3能量量子化与半经典量子理论 | 5.2.3 能量量子化与半经典量子理论 | 113-113 | ||||
| 5.2.4量子理论 | 5.2.4 量子理论 | 113-114 | ||||
| §5.3 微观领域相关基本规律及应用案例 | 5.3.1原子物理 | 5.3.1-1原子结构 | 115-116 | 5.1-1原子的核式结构模型(AR) 5.1-2电子轨道(AR) 5.1-3电子排布(AR) |
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| 5.3.1-2原子能级结构 | 116-117 | 5.1-4能级图(AR) 5.1-5能量跃迁(AR) 5.1-6物质发光(AR) |
||||
| 5.3.1-3电子的波动性 | 117-118 | 5.1-7 光的波粒二象性(AR) 5.1-8电子的波动性与隧道效应(AR) 5.1-9不确定性原理(AR) |
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| 5.3.1-4电子自旋 | 118-120 | 5.1-10电子自旋(AR) 5.1-11 塞曼效应(AR) |
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| 5.3.2 原子核物理 | 5.3.2-1原子核结构 | 120-121 | 5.1-12原子核的结构(AR)5.1-13同位素(AR) | |||
| 5.3.2-2原子核磁矩 | 121-121 | 5.1-14核磁共振(AR) | ||||
| 5.3.2-3原子核衰变、裂变和聚变 | 122-122 | 5.1-15原子核衰变(AR)5.1-16原子弹(AR) 5.1-17 核能发电(AR) |
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| 5.3.3 分子物理 | 5.3.3-1分子结构 | 123-123 | 5.1-18手性分子结构(AR) | |||
| 5.3.3-2分子能级结构 | 123-124 | 5.1-19分子能级结构(AR) | ||||
| 第六章: 时空结构 | §6.1 时空结构领域规律逻辑知识体系概述 | 6.1 时空结构领域规律的逻辑概述 | 6.1 时空结构领域规律的逻辑概述 | 126-127 | ||
| §6.2时空结构领域基本规律的发展历程概述 | 6.2.1 狭义相对论诞生的背景 | 6.2.1 狭义相对论诞生的背景 | 128-128 | |||
| 6.2.2 依据经典时空观寻找“以太” | 6.2.2 依据经典时空观寻找“以太” | 128-129 | ||||
| 6.2.3狭义相对论的两条基本假设 | 6.2.3 狭义相对论的两条基本假设 | 129-129 | ||||
| 6.2.4 狭义相对论运动学和动力学 | 6.2.4 狭义相对论运动学和动力学 | 129-130 | ||||
| 6.2.5 从狭义相对论到广义相对论 | 6.2.5 从狭义相对论到广义相对论 | 130-130 | ||||
| §6.3 时空结构基本原理及所预言的现象与实验证实 | 6.3.1狭义相对论 | 6.3.1 狭义相对论原理概述 | 131-131 | |||
| 6.3.1-1同时的相对性 | 132-132 | 6.1-1 迈克耳孙-莫雷实验(AR) 6.1-2同时相对性原理(AR) 6.1-3 同时相对性(AR) |
||||
| 6.3.1-2时间延缓 | 132-133 | 6.1-4时间延缓原理(AR) 6.1-5 时间延缓(AR) |
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| 6.3.1-3长度收缩 | 133-133 | 6.1-6长度收缩(AR) | ||||
| 6.3.1-4时钟不同步 | 134-134 | 6.1-7 时钟不同步(AR) | ||||
| 6.3.1-5多普勒效应 | 134-134 | 6.1-8机械波多普勒效应(AR) | ||||
| 6.3.2 广义相对论 | 6.3.2 广义相对论原理概述 | 134-135 | ||||
| 6.3.2-1光线偏折 | 135-135 | 6.1-9 等效原理(AR) 6.1-10 光线偏折(AR) |
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| 6.3.2-2引力时间延缓 | 135-135 | 6.1-11引力时间延缓(AR) | ||||
| 6.3.2-3时空弯曲 | 136-136 | 6.1-12 弯曲时空与水星进动(AR) | ||||
| 6.3.2-4引力光速变慢 | 136-136 | 6.1-13 引力光速变慢(AR) | ||||
| 6.3.2-5黑洞、引力子、引力波 | 136-137 | 6.1-14黑洞(AR) 6.1-15引力子与引力波(AR) |
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| 6.3.2-6 GPS时钟校正 | 137-137 | 6.1-16 GPS时钟校正(AR) | ||||
| 6.3.3 宇宙与天体 | 6.3.3-1 宇宙的结构与年龄 | 138-138 | 6.1-17宇宙结构与年龄(AR) 6.1-18太阳系(AR) |
|||
| 6.3.3-2 宇宙的统一整体性 | 139-139 | 6.1-19宇宙的统一整体性 | ||||
| 6.3.3-3 宇宙在膨胀 | 140-140 | 6.1-20宇宙的膨胀(AR) | ||||
| 6.3.3-4 宇宙大爆炸理论模型 | 141-142 | 6.1-21宇宙大爆炸(AR) | ||||
| 6.3.3-5 暗物质、暗能量 | 142-143 | 6.1-22暗物质(AR) | ||||
| 6.3.3-6 恒星的演化 | 143-144 | 6.1-23恒星的演化(AR) | ||||
| 6.3.3-7 发光星体的观测分类 | 145-145 | 6.1-24发光星体的观测分类(AR) | ||||
| 附录 | 附录1:机械运动领域物理学家传记 | 1.4力学领域科学巨匠思维导图概述 | 1.4力学领域科学巨匠思维导图概述 | 147-167 | 25位科学巨匠传记解说 | |
| 附录2:热运动领域物理学家传记 | 2.4热运动领域科学巨匠思维导图概述 | 2.4热运动领域科学巨匠思维导图概述 | 168-190 | 28位科学巨匠传记解说 | ||
| 附录3:电磁现象领域物理学家传记 | 3.4电磁现象领域科学巨匠思维导图概述 | 3.4电磁现象领域科学巨匠思维导图概述 | 191-205 | 16位科学巨匠传记解说 | ||
| 附录4:光现象领域物理学家传记 | 4.4光现象领域科学巨匠思维导图概述 | 4.4光现象领域科学巨匠思维导图概述 | 206-214 | 13位科学巨匠传记解说 | ||
| 附录5:微观领域物理学家传记 | 5.4 微观领域科学巨匠思维导图概述 | 5.4 微观领域科学巨匠思维导图概述 | 215-228 | 20位科学巨匠传记解说 | ||
| 附录6:时空结构领域物理学家传记 | 6.4 时空结构领域科学巨匠思维导图概述 | 6.4 时空结构领域科学巨匠思维导图概述 | 229-235 | 6位科学巨匠传记解说 | ||