大學(xué)物理學(xué)

前言

　　物理學(xué)是研究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)普遍規(guī)律的學(xué)科。從古希臘起，人類就開(kāi)始了對(duì)自然界的觀察和思考，作為物理學(xué)前身的自然哲學(xué)也就發(fā)端了。這期間，除了一些閃光的哲學(xué)結(jié)論（如原子論）外，古希臘人還早就為我們準(zhǔn)備好了日后作為科學(xué)兩大基礎(chǔ)之一的公理化體系，這就是歐幾里得的《幾何原本》。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)而黑暗的中世紀(jì)，伽利略又引入了作為科學(xué)另一基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)手段，物理學(xué)這才真正獨(dú)立于自然哲學(xué)而開(kāi)始逐漸成長(zhǎng)起來(lái)?！　∽源?，伽利略、開(kāi)普勒、牛頓等人建立了經(jīng)典力學(xué)，卡諾、焦耳、開(kāi)爾文、克勞修斯、麥克斯韋、玻爾茲曼等人建立了關(guān)于熱現(xiàn)象的熱力學(xué)和氣體分子動(dòng)理論，庫(kù)侖、奧斯特、安培、法拉第、麥克斯韋等人建立了電磁學(xué)，又有到20世紀(jì)，又有愛(ài)因斯坦獨(dú)創(chuàng)了相對(duì)論，普朗克、愛(ài)因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定諤、玻恩、狄拉克等人創(chuàng)立了量子理論。物理學(xué)不僅為解釋自然界的普遍規(guī)律提供了詳盡的理論，同時(shí)又極大地促進(jìn)了各種技術(shù)革命。熱機(jī)、電力與無(wú)線電、核能、晶體管與集成電路、激光等技術(shù)莫不與物理學(xué)構(gòu)成水乳交融的關(guān)系。至于其他學(xué)科，如數(shù)學(xué)、化學(xué)、材料、生物、天文和地質(zhì)等，跟物理學(xué)也都息息相關(guān)。說(shuō)物理學(xué)是各自然科學(xué)和工程技術(shù)之母并不為過(guò)?！　♂槍?duì)非物理專業(yè)的學(xué)生，黃亦斌博士主編的《大學(xué)物理學(xué)》對(duì)物理學(xué)的基本思想和內(nèi)容給出了深入淺出的論述，是一本有特色的佳作。黃亦斌博士對(duì)物理學(xué)基礎(chǔ)有著全面、深入的掌握，他在引力理論和粒子物理這兩大理論物理方向都做過(guò)研究工作，有了這些領(lǐng)域的知識(shí)積累，就可以從更高的角度看待和研究大學(xué)物理的教學(xué)。他講的課能夠做到深入淺出，有理論深度，同時(shí)兼顧可接受性，讓學(xué)生感受到科學(xué)的魅力和自己的激情，在師生中口碑很好。同時(shí)，由于對(duì)教學(xué)內(nèi)容的深入理解，他不斷提出新的見(jiàn)解和新的處理方法，已在國(guó)內(nèi)高校物理教學(xué)研究方面的權(quán)威雜志《大學(xué)物理》上發(fā)表論文9篇，這反映了他的水平和功底。相信黃亦斌主編的這本教材能為更多院校采用，并且和他講的課一樣，受到好評(píng)?！　』谝陨侠碛桑救朔浅?lè)意為黃亦斌博士主編的這本《大學(xué)物理學(xué)》作序，相信他今后在物理教學(xué)方面一定會(huì)取得更出色的成績(jī)。

內(nèi)容概要

本書(shū)根據(jù)高等院校非物理專業(yè)大學(xué)物理課程的基本要求編寫(xiě)而成，是編者教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。全書(shū)內(nèi)容包括力學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、近代物理等幾大部分。力圖對(duì)其核心和重要內(nèi)容給以深入淺出的論述。本書(shū)兼顧知識(shí)的邏輯性和內(nèi)容的可讀性，具有鮮明的特色。    本書(shū)可作為理工科非物理專業(yè)的大學(xué)物理教材，也可供相關(guān)人員參考使用。

書(shū)籍目錄

序前言第1章　質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)　1.1　質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)系　1.2　位置矢量運(yùn)動(dòng)方程　1.3　速度加速度　1.4　勻變速運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)　1.5　相對(duì)運(yùn)動(dòng)　思考題　習(xí)題第2章　質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)力學(xué)  2.1　牛頓運(yùn)動(dòng)定律  2.2　動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律  2.3　功和動(dòng)能定理  2.4　勢(shì)能機(jī)械能守恒定律  2.5　慣性力  2.6　碰撞問(wèn)題  思考題  習(xí)題第3章　角動(dòng)量定理和剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)  3.1　角動(dòng)量定理  3.2　剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定理和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量  3.3　動(dòng)能定理  3.4　角動(dòng)量守恒定律  思考題  習(xí)題第4章　振動(dòng)和波  4.1　簡(jiǎn)諧振動(dòng)  4.2　簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量  4.3　簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成  4.4　阻尼振動(dòng)和受迫振動(dòng)  4.5　簡(jiǎn)諧波惠更斯原理  4.6　波的干涉駐波  4.7　多普勒效應(yīng)　……第5章　幾何光學(xué)第6章　光的干涉第7章　光的衍射第8章　光的偏振第9章　真空中的靜電場(chǎng)第10章　有導(dǎo)體和介質(zhì)時(shí)的靜電場(chǎng)第11章　恒定電流的磁場(chǎng)第12章　電磁感應(yīng)與電磁波第13章　熱力學(xué)第一定律第14章　熱力學(xué)第二定律第15章　統(tǒng)計(jì)物理學(xué)初步第16章　狹義相對(duì)論基礎(chǔ)第17章　量子物理基礎(chǔ)習(xí)題參考答案附錄1　矢量基本知識(shí)附錄2　國(guó)際單位制(SI)附錄3　常用物理常數(shù)

章節(jié)摘錄

　　第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)　　自然界的一切物質(zhì)都處于永不停息的運(yùn)動(dòng)和變化中。盡管物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式千變?nèi)f化，但最簡(jiǎn)單、最基本、又最為人們熟悉的運(yùn)動(dòng)是機(jī)械運(yùn)動(dòng)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)又是最為基本的運(yùn)動(dòng)形式。本章將先研究質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題?！　?.1 質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)系　　1.1.1 質(zhì)點(diǎn)　　宇宙中的一切物體，大到行星、恒星，小到分子、原子、基本粒子，都有一定的形狀、大小和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通常當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的各個(gè)部分的位置改變不盡相同。然而，當(dāng)我們研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果只考慮物體的整體運(yùn)動(dòng)情況，或者物體的大小和形狀在物體運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)時(shí)，我們就可以把這個(gè)物體看成一個(gè)點(diǎn)?！　“岩粋€(gè)物體看作是一個(gè)只有質(zhì)量沒(méi)有體積的理想物體，這個(gè)理想物體就稱為質(zhì)點(diǎn)。例如，繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的地球，當(dāng)我們只研究地球的公轉(zhuǎn)軌道時(shí)。就可以將地球看作質(zhì)點(diǎn)。又如，在地球表面運(yùn)動(dòng)的汽車，當(dāng)我們只研究汽車沿公路的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，也可以將汽車看成是質(zhì)點(diǎn)。但如果是想研究地球的自轉(zhuǎn)，或者汽車的輪胎打滑軌跡，二者就不能看成質(zhì)點(diǎn)了。所以，物體是否能夠看成質(zhì)點(diǎn)，主要由所研究的運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)決定，即取決于我們的研究問(wèn)題的角度?！　≠|(zhì)點(diǎn)是一種理想模型。任何實(shí)際的物體都有一定的體積，無(wú)論物體多么小，只具有質(zhì)量而沒(méi)有體積的物體是沒(méi)有的?！　∪藗?cè)谘芯繗怏w分子運(yùn)動(dòng)、天體運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題時(shí)，把氣體分子和天體看成是質(zhì)點(diǎn)都能夠正確地解決有關(guān)它們的各種問(wèn)題，這證明了引入質(zhì)點(diǎn)概念的合理性和正確性。另一方面，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)也是研究物體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。任何物體都可以看成是由無(wú)數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的，從理論上講，當(dāng)物體上每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)隋況分析清楚了，整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況也就清楚了?！　?.1.2 空間　　任何物質(zhì)的存在和運(yùn)動(dòng)都是在一定的空間中進(jìn)行的?？臻g是物質(zhì)的廣延性質(zhì)的反映，是與物體的體積和物體位置的變化緊密聯(lián)系在一起的。從物理學(xué)發(fā)展的歷史看，人們對(duì)空間的認(rèn)識(shí)主要有兩個(gè)階段，即早期的牛頓絕對(duì)時(shí)空觀的絕對(duì)空間概念和愛(ài)因斯坦相對(duì)論時(shí)空觀的相對(duì)空間概念。牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中說(shuō)：“絕對(duì)空間，就其本性來(lái)說(shuō)，與任何外在的情況無(wú)關(guān)，始終保持著相似和不變?！苯^對(duì)空間概念認(rèn)為空間是獨(dú)立的客觀存在，不依賴于物質(zhì)的存在和運(yùn)動(dòng)，但相對(duì)空間概念認(rèn)為空間是與物質(zhì)的存在形式和物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系的，空間的特性受物質(zhì)和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的影響，沒(méi)有物質(zhì)和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的空間是無(wú)意義的。

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