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木虫 (小有名气)

[资源] 美国高中science课程教科书

给大家提供这个链接地址：http://www.ed2000.cc/content/569228.html

这个网站叫CK-12，是美国加州一个非牟利组织CK-12 Foundation 于2007年设立的。网站提供免费的开源(opensource)教材，而这些教材，都是由专人按照美国教育部门的课程要求而编写的。然这些免费的书没有一般的书那么精美，但是内容绝对不错，而且得到过不少奖项。
网站首页，可见教材资源包括文字，视频，音频，图像等
更多网站介绍，包括一些演讲。看看与这个项目合作的是什么单位 （包括美国国家航空航天局，麻省理工MIT，史丹福大学等等）
现时教材以数学和科学为主，但也有少量英语教材。
以生物学为例，可以选择不同的学习单元。
每个学习单元（以基因为例），都有不同的配套视频，图片或小测验等。
也有整本的课本可供下载。——来源：【首发】【免费】CK-12 海量优质的开源(Open Source)英文教材
http://www.ebama.net/thread-197797-1-1.html
(出处: http://www.ebama.net/)

文件比较大，在这只分享两本

第一本CK-12 Physical Science For
Middle School
Jean Brainard, Ph.D.
Contents
1 The World of Science 1
1.1 What Is Science? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 The Scope of Physical Science . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2 Scientific Research and Technology 17
2.1 Scientific Investigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2 Science Skills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.3 Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3 Introduction to Matter 45
3.1 Properties of Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2 Types of Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.3 Changes in Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4 States of Matter 69
4.1 Solids, Liquids, Gases, and Plasmas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.2 Behavior of Gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.3 Changes of State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5 Atoms 91
5.1 Inside the Atom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.2 History of the Atom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5.3 Modern Atomic Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
6 Periodic Table 113
6.1 How Elements Are Organized . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
6.2 Classes of Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
6.3 Groups of Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
7 Chemical Bonding 135
7.1 Introduction to Chemical Bonds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
7.2 Ionic Bonds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
7.3 Covalent Bonds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
7.4 Metallic Bonds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
7.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
8 Chemical Reactions 159
ivwww.ck12.org Contents
8.1 Introduction to Chemical Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
8.2 Chemical Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
8.3 Types of Chemical Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
8.4 Chemical Reactions and Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
8.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
9 Chemistry of Carbon 186
9.1 Properties of Carbon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
9.2 Hydrocarbons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
9.3 Carbon and Living Things . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
9.4 Biochemical Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
9.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
10 Chemistry of Solutions 219
10.1 Introduction to Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
10.2 Solubility and Concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
10.3 Acids and Bases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
10.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
11 Nuclear Chemistry 240
11.1 Radioactivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
11.2 Radioactive Decay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
11.3 Nuclear Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
11.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
12 Motion 264
12.1 Distance and Direction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
12.2 Speed and Velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
12.3 Acceleration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
12.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
13 Forces 282
13.1 What Is Force? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
13.2 Friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
13.3 Gravity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
13.4 Elastic Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
13.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
14 Newton’s Laws of Motion 308
14.1 Newton’s First Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
14.2 Newton’s Second Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
14.3 Newton’s Third Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
14.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
15 Fluid Forces 325
15.1 Pressure of Fluids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
15.2 Buoyancy of Fluids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
15.3 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
16 Work and Machines 342
16.1 Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
16.2 Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
16.3 Simple Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
vContents www.ck12.org
16.4 Compound Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
16.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
17 Introduction to Energy 372
17.1 Types of Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
17.2 Forms of Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
17.3 Energy Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388
17.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399
18 Thermal Energy 401
18.1 Temperature and Heat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
18.2 Transfer of Thermal Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
18.3 Using Thermal Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413
18.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420
19 Waves 421
19.1 Characteristics of Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
19.2 Measuring Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
19.3 Wave Interactions and Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
19.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443
20 Sound 444
20.1 Characteristics of Sound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
20.2 Hearing Sound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
20.3 Using Sound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
20.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465
21 Electromagnetic Radiation 466
21.1 Electromagnetic Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
21.2 Properties of Electromagnetic Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472
21.3 The Electromagnetic Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476
21.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486
22 Visible Light 487
22.1 The Light We See . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488
22.2 Optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498
22.3 Vision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510
22.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515
23 Electricity 516
23.1 Electric Charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
23.2 Electric Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
23.3 Electric Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531
23.4 Electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539
23.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545
24 Magnetism 546
24.1 Magnets and Magnetism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547
24.2 Earth as a Magnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554
24.3 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
25 Electromagnetism 562
25.1 Electricity and Magnetism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563
viwww.ck12.org Contents
25.2 Using Electromagnetism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567
25.3 Generating and Using Electricity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573
25.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579
26 Glossary 580
26.1 A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581
26.2 B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582
26.3 C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583
26.4 D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585
26.5 E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586
26.6 F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588
26.7 G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589
26.8 H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590
26.9 I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591
26.10 J . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592
26.11 K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593
26.12 L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594
26.13 M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595
26.14 N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597
26.15 O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598
26.16 P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599
26.17 Q . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601
26.18 R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602
26.19 S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604
26.20 T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606
26.21 U . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607
26.22 V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608
26.23 W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
26.24 X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 610

第二本CK-12 Physics - Intermediate

1 What Is Science? 1
1.1 Scientific Inquiry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Fundamental Units and Standard Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 Unit Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4 Measurement and Recording Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.5 Working with Error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2 One-Dimensional Motion 21
2.1 Locating an Object: Distance and Displacement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2 Speed and Velocity in One Dimension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3 Average Speed, Velocity, and Instantaneous Velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.4 Uniform Acceleration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.5 The Kinematic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3 Two-Dimensional Motion 46
3.1 Independence of Motion Along Each Dimension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.2 Vector Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.3 Inertial Frames and Relative Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.4 Projectile Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4 Newton’s Three Laws 73
4.1 Newton’s First Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.2 Newton’s Second Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.3 Newton’s Third Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
5 Forces in Two Dimensions 90
5.1 Normal Force and Friction Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.2 Inclined Planes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.3 Circular Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.4 Forces in Translational Equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
6 Work and Energy 119
6.1 Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
6.2 Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
6.3 Energy Conservation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.4 Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
6.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
ivwww.ck12.org Contents
7 Momentum 146
7.1 Momentum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
7.2 Impulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
7.3 Conservation of Momentum and Center of Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
7.4 Collisions and Conservation Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
7.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
8 Angular Motion and Statics 168
8.1 Angular Momentum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
8.2 Torque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
8.3 Two Conditions of Equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
8.4 Applications of Equilibrium Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
8.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
9 Newton’s Universal Law of Gravity 188
9.1 Kepler’s Laws . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
9.2 Newton’s Universal Law of Gravity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
9.3 Circular Orbits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
9.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
10 Periodic Motion 205
10.1 Simple Harmonic Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
10.2 Mass on a Spring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
10.3 Simple Pendulum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
10.4 Waves and Wave Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
10.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
11 Vibrations and Sound 228
11.1 Transmission of Sound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
11.2 Wave Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
11.3 Resonance with Sound Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
11.4 Doppler Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
11.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
12 Fluid Mechanics 254
12.1 Pressure in Fluids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
12.2 Measuring Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
12.3 Pascal’s Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
12.4 Archimedes’ Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
12.5 Bernoulli’s Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
12.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
13 Heat 276
13.1 Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
13.2 Kinetic Theory of Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
13.3 Heat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
13.4 Heat Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
13.5 Specific Heat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
13.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
14 Thermodynamics 294
14.1 The Ideal Gas Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
vContents www.ck12.org
14.2 First Law of Thermodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
14.3 Second Law of Thermodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
14.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
15 Electrostatics 315
15.1 Static Electricity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
15.2 Coulomb’s Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
15.3 Electrostatic Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
15.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
16 Electric Potential 336
16.1 Reviewing Gravitational Potential Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
16.2 Electric Potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
16.3 Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
16.4 Dielectrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
16.5 Electrical Energy Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
16.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
17 Circuits 364
17.1 Electric Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
17.2 Ohm’s Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
17.3 Resistivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
17.4 Resistors in Series and Parallel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
17.5 Measuring Current and Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
17.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
18 Magnetism 394
18.1 Magnetic Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
18.2 The Magnetic Force acting on a Current-Carrying Wire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
18.3 Magnetic Force on Moving Electric Charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
18.4 A Practical Application of Magnetic Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
18.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411
19 Electromagnetism 412
19.1 Electromagnetic Induction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413
19.2 The Electric Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
19.3 Electrical Power Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
19.4 The Electromagnetic Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426
19.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
19.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432
20 Geometric Optics 433
20.1 Light as a Ray and the Law of Reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
20.2 Concave and Convex Mirrors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439
20.3 Index of Refraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
20.4 Thin Lenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
20.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460
20.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462
21 Physical Optics 463
21.1 Dispersion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
21.2 The Double-Slit Experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
viwww.ck12.org Contents
21.3 Thin Films . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473
21.4 Polarization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477
21.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482
22 The Special Theory of Relativity 483
22.1 Galilean Relativity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484
22.2 Time Dilation and Length Contraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488
22.3 Simultaneity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495
22.4 Mass-Energy Equivalence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500
22.5 General Theory of Relativity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503
22.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506
23 Quantum Physics 507
23.1 Blackbody Radiation and Planck’s Quantum Hypothesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508
23.2 Photons and the Photoelectric Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511
23.3 Wave-Particle Duality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
23.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522
24 Atomic Physics 523
24.1 Modeling the Atom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
24.2 The Bohr Atom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528
24.3 Uncertainty Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
24.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539
25 Nuclear Physics 540
25.1 The Nucleus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541
25.2 Radioactive Half-life . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
25.3 Nuclear Fission and Fusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552
25.4 Cosmic Rays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556
25.5 The Standard Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557
25.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559
26 Physics Glossary 560
26.1 A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
26.2 D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562
26.3 H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563
26.4 L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564
26.5 M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565
26.6 P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566
26.7 R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567
26.8 S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568
26.9 T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569
26.10 U . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570
26.11 V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571美国高中science课程教科书
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