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美国高中science课程教科书
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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 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