大學物理教程（上冊）

前言

　　物理學是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)基本運動形式和物質(zhì)之間相互作用的自然科學。以物理學基礎(chǔ)為內(nèi)容的大學物理課程，是高等學校理工科各專業(yè)學生的一門重要的通識性必修課程。該課程所傳授的描述物質(zhì)世界的基本概念、基本理論、基本方法和基本思維能力是構(gòu)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(shù)人員所必備的基礎(chǔ)知識?！　∥覈F(xiàn)有的大學物理課程內(nèi)容是按照物質(zhì)的運動形式即力、熱、電磁、光、近代物理來組織內(nèi)容的，這樣的框架構(gòu)建于20世紀五六十年代。雖然在當時的背景下，它無疑是成功的、先進的，能適應當時的情況，但當今社會對工程技術(shù)人員提出了更高的科學素質(zhì)要求。為適應形勢變化，一些高校嘗試重新構(gòu)建大學物理的教材內(nèi)容體系。近幾年編者在大學物理內(nèi)容體系構(gòu)建方面做了有益的探索，在此基礎(chǔ)上形成了本教材體系。我們強調(diào)以知識體系為載體，強化物理模型、物理思想、物理方法和科學精神的養(yǎng)成教育。例如，引導學生從實際問題中建立合理的物理模型以及物理模型近似估算能力的培養(yǎng)；引導學生不僅關(guān)注所學知識點，更要了解知識點的結(jié)構(gòu)體系；培養(yǎng)學生具備由點到面建立起相應內(nèi)容的框架體系的能力，構(gòu)建工科學生知識結(jié)構(gòu)的扎實根基及科學方法論基礎(chǔ)?！　∧壳案叩冉逃延删⒔逃虼蟊娊逃D(zhuǎn)化，學生的知識結(jié)構(gòu)和能力呈現(xiàn)出多層次分布特征。本教材是為了滿足蘭州交通大學本科生公共課分層次教學改革的需求，實施因材施教，搭建分層次教學平臺而編寫的。為滿足這一需求，并且解決學時少內(nèi)容多的矛盾，再結(jié)合實際教學計劃安排的可操作性，搭建了本教材的內(nèi)容體系。總體思想是體現(xiàn)大學物理課程的基礎(chǔ)性、前沿性與時代性。

內(nèi)容概要

　　本書依據(jù)教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會物理基礎(chǔ)課程教學指導分委員會在2008年4月審訂的“理工科類大學物理課程教學基本要求”，結(jié)合編者多年的教學實踐和教改經(jīng)驗編寫而成，在編寫上本書沒有沿襲傳統(tǒng)的思路，而是采用一種新的知識體系：以物質(zhì)世界的層次和存在形式為主線，按照由經(jīng)典物理到近代物理、由少體問題到多體問題、由線性系統(tǒng)到復雜系統(tǒng)的思路來介紹大學物理的教學內(nèi)容?！　”緯稚?、下兩冊。上冊內(nèi)容包括宏觀低速實物物質(zhì)的運動規(guī)律，宏觀高速實物物質(zhì)的運動規(guī)律以及振動和經(jīng)典波三篇內(nèi)容。下冊包括電磁場和相互作用、量子物理基礎(chǔ)和多粒子體系的熱物理三篇內(nèi)容?！　”緯m合普通高等學校工科各專業(yè)學生學習使用，也可作為教師或相關(guān)人員的參考書。

書籍目錄

前言第一篇 宏觀低速實物物質(zhì)的運動規(guī)律　第1章 質(zhì)點運動學　　1.1 質(zhì)點及其運動的描述　　　1.1.1 參考系與坐標系　　　1.1.2 質(zhì)點　　　1.1.3 質(zhì)點的位置矢量和運動方程　　　1.1.4 質(zhì)點的位移和路程　　　1.1.5 質(zhì)點的速度和速率　　　1.1.6 質(zhì)點的加速度　　　1.1.7 直角坐標系中運動學的三類問題　　1.2 質(zhì)點平面曲線運動的描述　　　1.2.1 自然坐標系中的速度和加速度　　　1.2.2 圓周運動　　1.3 相對運動　　本章提要　　思考題　　習題　第2章 動量與角動量守恒定律　　2.1 牛頓運動定律　　　2.1.1 常見力　　　2.1.2 基本力　　　2.1.3 牛頓運動定律　　　2.1.4 慣性參考系慣性力　　2.2 動量定理　　　2.2.1 質(zhì)點的動量定理　　　2.2.2 質(zhì)點系的動量定理　　2.3 動量守恒定律　　2.4 碰撞　　　2.4.1 完全彈性碰撞　　　2.4.2 完全非彈性碰撞　　　2.4.3 運載火箭的運動　　2.5 質(zhì)心質(zhì)心運動定理　　　2.5.1 質(zhì)心　　　2.5.2 質(zhì)心運動定理　　2.6 質(zhì)點的角動量與角動量定理　　　2.6.1 質(zhì)點的角動量　　　2.6.2 力矩　　　2.6.3 質(zhì)點的角動量定理　　2.7 質(zhì)點的角動量守恒定律　　本章提要　　思考題　　習題　第3章 能量能量守恒定律　　3.1 功和功率　　　3.1.1 功　　　3.1.2 一對相互作用力的功　　　3.1.3 功率　　3.2 動能動能定理　　　3.2.1 質(zhì)點的動能定理　　　3.2.2 質(zhì)點系的動能定理　　3.3 保守力勢能功能原理　　　3.3.1 保守力的功　　　3.3.2 勢能　　　3.3.3 勢能曲線　　　3.3.4 功能原理　  3.4 機械能守恒定律　　本章提要　　思考題　　習題　第4章 剛體的轉(zhuǎn)動　　4.1 剛體運動的描述　　　4.1.1 剛體的平動和轉(zhuǎn)動　　　4.1.2 剛體的定軸轉(zhuǎn)動　　　4.1.3 描述剛體定軸轉(zhuǎn)動的物理量　　4.2 剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律　　　4.2.1 力對轉(zhuǎn)軸的力矩　　　4.2.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動定律　　　4.2.3 轉(zhuǎn)動慣量　　　4.2.4 轉(zhuǎn)動定律的應用舉例　　4.3 力矩的功剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理　　　4.3.1 剛體的轉(zhuǎn)動動能　　　4.3.2 剛體的重力勢能　　　4.3.3 力矩做的功　　　4.3.4 剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理　　　4.3.5 剛體定軸轉(zhuǎn)動的機械能守恒定律　　4.4 剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量守恒定律　　　4.4.1 剛體對定軸的角動量　　　4.4.2 剛體的角動量守恒定律　　本章提要　　思考題　　習題第二篇 宏觀高速實物物質(zhì)的運動規(guī)律　第5章 狹義相對論基礎(chǔ)第三篇 振動和經(jīng)典波　第6章 振動學基礎(chǔ)　第7章 波動學基礎(chǔ)　第8章 波動光學習題答案附錄

章節(jié)摘錄

　　物體的運動是絕對的，但是描述物體的運動卻是相對的，即在具有不同運動狀態(tài)的參考對象看來，同一個物體運動狀態(tài)是不同的。從站在路邊的人的角度去看和從騎自行車的人的角度去看，一輛在公路上行駛的汽車的運動狀態(tài)是不同的。但我們認為，在具有相同運動狀態(tài)（相對靜止）的參考對象看來，一個物體的運動狀態(tài)是相同的。為了描述物體的運動，我們選擇與一個確定的參考對象相對靜止的所有物體作為一個系統(tǒng)，稱為參考系。在一個確定的參考系中，物體的運動狀態(tài)是可以確定的。　　3.坐標系　　在選定參考系后，為定量地描述物體的運動，我們?nèi)⒖枷抵械娜我庖稽c作為坐標原點建立坐標系。常用的坐標系有直角坐標系、極坐標系、柱坐標系、球坐標系等，另外還有描述曲線運動的自然坐標系?！　?.1.2質(zhì)點　　在研究力學問題時，我們常常需要對研究對象進行模型化，最基本的力學模型是質(zhì)點。所謂質(zhì)點指忽略對象的大小和形狀，并將全部的質(zhì)量集中在一個幾何點上的模型?！　⊙芯繉ο罂煽醋髻|(zhì)點的條件：　　（1）研究對象的尺度在所研究問題中相對很小，可忽略其大小和形狀，看作質(zhì)點。如研究地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)運動時，由于地球的尺度與公轉(zhuǎn)軌道尺度相比很小，可忽略其大小和形狀，看作質(zhì)點。而在研究地球的自轉(zhuǎn)運動中，不能將地球看作質(zhì)點?！　。?）研究對象發(fā)生平動時，即對象上各點的運動狀態(tài)完全相同，可看作質(zhì)點。

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