大學物理學

前言

本書是為非物理專業(yè)的理工科學生編寫的大學物理教材。教材內(nèi)容是以教育部高等學校物理基礎課程教學指導分委員會編制的《理工科類大學物理課程教學基本要求（2008年版）》的核心內(nèi)容為基本框架，同時根據(jù)學校特點對基本要求中的A類和B類內(nèi)容作了適當?shù)恼{(diào)整，并選取少量的拓展內(nèi)容向學生介紹現(xiàn)代高新科技的發(fā)展。本書的內(nèi)容與100學時左右的課程相對應，較少學時的物理課程也可刪去*號內(nèi)容和第6章、第7章、第17章等內(nèi)容進行講解，這并不影響課程的完整性。本書的編寫力求做到以下幾點：1．重基礎在本書編寫過程中，我們注意到大學物理學是高等學校理工科各專業(yè)學生一門重要的通識性必修基礎課；該課程所教授的基本概念、基本理論和基本方法是構成學生科學素養(yǎng)的重要組成部分，是一個科學工作者和工程技術人員所必備的。因此本書對物理學的基本概念與規(guī)律進行重點明晰的闡述，從最基本的概念與規(guī)律出發(fā)，推演出更進一步的概念與規(guī)律，使學生從整體上理解和掌握物理課程的內(nèi)容，為今后的學習和工作打下良好的基礎。2．避免重復大學物理學中的許多概念和定律是學生已知的，避免與中學內(nèi)容的重復也是十分重要的，對此我們注重高等數(shù)學思想的滲透與應用，如利用微積分將中學物理中的特殊情況推廣為解決普遍問題的一般方法，又如引導學生由中學物理的獨立地談矢量的大小與方向，轉變?yōu)槭噶康母鞣N表達與運算，使學生學會將高等數(shù)學應用于實際當中。

內(nèi)容概要

本書是以教育部高等學校物理基礎課程教學指導分委員會編制的《理工科類大學物理課程教學基本要求（2008版）》為依據(jù)，結合專業(yè)人才培養(yǎng)的需要編寫的。全書分為上、下兩冊。本書是上冊，內(nèi)容包括質(zhì)點運動學、質(zhì)點動力學、剛體力學、機械振動、機械波、流體力學、液體的表面性質(zhì)、氣體動理論、熱力學基礎。本書難度適中，在對物理基本概念、基本規(guī)律的闡述中注重深入淺出，簡潔易懂。在保證必要的基本訓練的基礎上，突出物理理論在實際中的應用。此外，每章后都配有本章提要，方便學生掌握重點知識。　　本書可作為高等學校理工科非物理專業(yè)及農(nóng)林類專業(yè)的大學課程教材或參考書。

書籍目錄

前言第1章  質(zhì)點運動學  1.1  質(zhì)點參考系和坐標系    1.1.1  質(zhì)點的概念    1.1.2  參考系和坐標系  1.2  位移速度和加速度    1.2.1  位置矢量運動方程    1.2.2  位移矢量    1.2.3  速度矢量    1.2.4  加速度矢量  1.3  平面曲線運動    1.3.1  圓周運動    1.3.2  拋體運動  1.4  相對運動  思考題  習題第2章  質(zhì)點動力學  2.1  牛頓運動定律及其應用    2.1.1  牛頓運動定律    2.1.2  幾種常見的力    2.1.3  牛頓運動定律應用舉例  2.2  動量定理動量守恒定律    2.2.1  沖量質(zhì)點的動量定理    2.2.2  質(zhì)點系的動量定理及其守恒定律  2.3  功和能    2.3.1  功    2.3.2  質(zhì)點和質(zhì)點系的動能定理    2.3.3  保守力    2.3.4  勢能    2.3.5  機械能守恒定律  2.4  碰撞    2.4.1  完全彈性碰撞    2.4.2  完全非彈性碰撞  思考題  習題第3章  剛體力學  3.1  剛體運動學    3.1.1  剛體的平動和轉動    3.1.2  角速度矢量和角加速度矢量  3.2  力矩剛體的定軸轉動定律    3.2.1  力矩    3.2.2  剛體的定軸轉動定律    3.2.3  轉動慣量    3.2.4  剛體定軸轉動定律的應用  3.3  角動量角動量守恒定律    3.3.1  質(zhì)點的角動量和剛體繞定軸轉動的角動量    3.3.2  質(zhì)點的角動量定理和剛體繞定軸轉動的角動量定理    3.3.3  質(zhì)點繞定點運動和剛體繞定軸轉動的角動量守恒定律  3.4  剛體繞定軸轉動的動能和動能定理    3.4.1  力矩的功    3.4.2  轉動動能    3.4.3  剛體繞定軸轉動的動能定理    3.4.4  剛體的重力勢能  思考題  習題第4章  機械振動  4.1  簡諧振動    4.1.1  簡諧振動方程    4.1.2  描述簡諧振動的基本物理量    4.1.3  旋轉矢量    4.1.4  復擺    4.1.5  簡諧振動的能量  4.2  簡諧振動的合成    4.2.1  同方向同頻率的簡諧振動的合成    4.2.2  同方向不同頻率的簡諧振動的合成    4.2.3  兩個互相垂直的簡諧振動的合成  4.3  阻尼振動受迫振動共振    4.3.1  阻尼振動    4.3.2  受迫振動共振  思考題  習題第5章  機械波  5.1  機械波的形成波長周期和波速    5.1.1  機械波的形成    5.1.2  橫渡和縱波    5.1.3  波線波面波前    5.1.4  波長波的周期和頻率波速  5.2  平面簡諧波的波函數(shù)    5.2.1  平面簡諧波的波函數(shù)的形式    5.2.2  波函數(shù)的物理意義  5.3  波的能量    5.3.1  波動能量的傳播    5.3.2  波動的能流能流密度    5.3.3  聲強和聲強級  5.4  波的衍射惠更斯原理    5.4.1  波的衍射    5.4.2  惠更斯原理  5.5  波的疊加與干涉    5.5.1  波的疊加原理    5.5.2  波的干涉  5.6  駐波    5.6.1  駐波的形成    5.6.2  駐波方程    5.6.3  半波損失  5.7  多普勒效應    5.7.1  波源不動，觀察者以速度VB運動    5.7.2  觀察者不動，波源以速度Vs運動    5.7.3  觀察者和波源同時相對于介質(zhì)運動  思考題  習題第6章  流體力學  6.1  理想流體的定常流動    6.1.1  理想流體的定常流動    6.1.2  連續(xù)性方程    6.1.3  伯努利方程    6.1.4  伯努利方程的應用  6.2  黏滯流體的運動    6.2.1  黏滯定律    6.2.2  泊肅葉公式    6.2.3  層流和湍流    6.2.4  斯托克斯公式  思考題  習題第7章  液體的表面性質(zhì)  7.1  表面張力  7.2  彎曲液面的附加壓強  7.3  毛細現(xiàn)象  思考題  習題第8章  氣體動理論  8.1  平衡態(tài)理想氣體狀態(tài)方程    8.1.1  平衡態(tài)    8.1.2  氣體的宏觀狀態(tài)參量  8.2  統(tǒng)計假設理想氣體分子的微觀模型    8.2.1  統(tǒng)計規(guī)律性與統(tǒng)計假設    8.2.2  理想氣體分子的微觀模型  8.3  理想氣體的壓強公式  8.4  理想氣體的溫度公式  8.5  能量均分定理理想氣體的內(nèi)能    8.5.1  自由度    8.5.2  能量按自由度均分定理    8.5.3  理想氣體的內(nèi)能  8.6  氣體按麥克斯韋速率分布定律    8.6.1  麥克斯韋氣體分子速率分布律    8.6.2  三種統(tǒng)計速率    8.6.3  麥克斯韋速率分布律的實驗驗證  8.7  玻爾茲曼能量分布律    8.7.1  玻爾茲曼分布律    8.7.2  重力場中氣體分子按高度的分布  8.8  分子的平均碰撞次數(shù)和平均自由程  8.9  范德瓦耳斯方程  8.10  氣體內(nèi)的遷移現(xiàn)象    8.10.1  內(nèi)摩擦現(xiàn)象    8.10.2  熱傳導現(xiàn)象    8.10.3  擴散現(xiàn)象  思考題  習題第9章  熱力學基礎  9.1  熱力學第一定律    9.1.1  熱力學過程    9.1.2  內(nèi)能功熱量    9.1.3  熱力學第一定律的數(shù)學表述  9.2  熱力學第一定律對理想氣體的應用    9.2.1  等體過程    9.2.2  等壓過程    9.2.3  等溫過程    9.2.4  準靜態(tài)絕熱過程    9.2.5  多方過程  9.3  循環(huán)過程  卡諾循環(huán)    9.3.1  循環(huán)過程    9.3.2  卡諾循環(huán)  9.4  熱力學第二定律    9.4.1  熱力學第二定律的兩種表述    9.4.2  可逆過程與不可逆過程    9.4.3  卡諾定理  9.5  熵  熵增加原理    9.5.1  熵    9.5.2  熵增加原理  9.6  熱力學第二定律的統(tǒng)計意義  思考題  習題習題答案附錄A  計量單位附錄B  一些常用數(shù)據(jù)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章質(zhì)點運動學【學習目標】掌握位置矢量、速度矢量、加速度矢量等物理量的概念，理解運動的矢量性、瞬時性和相對性。掌握參考系和坐標系的選擇，用矢量分解的方法處理平面內(nèi)運動的速度和加速度。理解建立簡單的運動方程的方法。理解兩個以恒定速度做相對運動的參考系間的伽利略變換。會利用簡單函數(shù)的微分和積分方法來解決物理問題。力學是研究物體機械運動規(guī)律的一門學科。所謂機械運動，是指物體運動過程中的位置變化和形狀變化。經(jīng)典力學研究的是做宏觀低速運動物體的運動規(guī)律。按照研究內(nèi)容通常把力學分為運動學、動力學和靜力學三部分。運動學研究的是如何描述物體的運動，即“物體是怎樣運動的”；動力學研究物體的運動原因，即“物體為什么是這樣運動的”；靜力學則研究物體在相互作用中的平衡問題。本章討論質(zhì)點運動學的內(nèi)容。1.1質(zhì)點參考系和坐標系1.1.1質(zhì)點的概念實際物體都有一定的大小、形狀和內(nèi)部結構，在力的作用下還可以發(fā)生形變。在討論的問題中，當物體的形狀、內(nèi)部結構和形變對所研究的問題不起作用或所起的作用可以忽略時，就可以把這個物體看成是一個只有質(zhì)量而沒有大小的幾何點，叫做質(zhì)點。例如，當討論汽車在公路上的行駛問題時，如果只關心車運動的快慢問題，那么車輪的轉動、車窗玻璃的開啟和關閉等現(xiàn)象都與所研究的問題無關，這時可以把汽車看成一個質(zhì)點來處理，若要研究座位之間的距離，顯然汽車不能視為質(zhì)點。又如，在研究地球的公轉問題時，地球的形狀和內(nèi)部結構對公轉問題而言無關緊要，因此也可以把地球看成一個質(zhì)點。但是如果討論的是地球的自轉問題，就不能把它當作質(zhì)點處理了。可見，一個物體能否被看成質(zhì)點，與物體的大小無關，只是取決于所研究問題的性質(zhì)，要具體問題具體分析。

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