大學(xué)物理教程（上冊）

前言

　　大學(xué)物理課的教材很多，也各具特色，所以編寫一本好的大學(xué)物理教材是一件困難的事。盡管如此，學(xué)生在變化，課堂在變化，因此，杭州科技大學(xué)經(jīng)過研究，決定編寫本書，把多年的教學(xué)經(jīng)驗編在其中。本教材的內(nèi)容具有以下三個特點。　　第一，根據(jù)我校實行八年的分層教學(xué)的經(jīng)驗和需要，將本書內(nèi)容分解為課程核心內(nèi)容和非核心內(nèi)容兩個部分。核心內(nèi)容以傳統(tǒng)教材中的常規(guī)內(nèi)容為主，其知識體系和框架基本不變，是大學(xué)物理這門課的最重要內(nèi)容。另一方面，由于物理學(xué)的內(nèi)容龐大，核心內(nèi)容的選取也是困難的，本書核心內(nèi)容的選取是依據(jù)我們在教學(xué)過程中特別是對學(xué)生的考核過程中反復(fù)實踐而確定下來的，既保留一定的體系，又適合現(xiàn)在的學(xué)生。非核心內(nèi)容是比較難的經(jīng)典內(nèi)容、比較重要的現(xiàn)代物理新知識，是物理學(xué)直接導(dǎo)致的有趣的或重要的應(yīng)用。但是物理學(xué)中，被我們理解為非核心的內(nèi)容也十分龐大，我們選取的原則是可教性，大部分內(nèi)容是通過教學(xué)實踐選取的。　　第二，本教材有一些靈活的東西，主要體現(xiàn)在非核心內(nèi)容上。近代物理學(xué)部分在知識的演變發(fā)展過程中有大量的背景，背景知識是系統(tǒng)的；物理學(xué)導(dǎo)致的重要的或者有趣的應(yīng)用部分是利用大學(xué)物理知識可以分析的；就作者所在學(xué)校的學(xué)科特點而言，有些知識如非線性物理和激光技術(shù)，需要專門介紹?！　〉谌?，強調(diào)可教性。本書核心內(nèi)容最大的特點是：編寫充分考慮課時，有的知識點做了合并、例題做了精選；安排了知識分析和難題分析。非核心內(nèi)容也必須是可教的。此外還編寫了配套的習(xí)題集，習(xí)題集經(jīng)過十余屆學(xué)生使用?！　”窘滩墓踩齼?，上冊、下冊和習(xí)題集。上冊可供64個學(xué)時使用，下冊可供50～64個學(xué)時使用，習(xí)題集可供學(xué)生課后訓(xùn)練的作業(yè)使用。上、下冊中的楷體文字是選讀和補充內(nèi)容，在教學(xué)過程中可選擇閱讀?！　【w論及第一章至第四章由徐江榮教授編寫，第五、六章由袁求理副教授編寫，第七章至第九章由彭英姿副教授編寫，第十章至第十四章由葛凡教授編寫，第十五、十六章由黃清龍副教授、徐江榮教授編寫，第十七、十八章由鐘建偉副教授編寫，第十九章由徐江榮教授、趙金濤教授編寫，第二十章由鐘建偉副教授編寫，習(xí)題集由趙金濤教授編寫；趙金濤教授負(fù)責(zé)繪制了書中的圖，提供了本課程的電子教案文稿?！　『贾蓦娮涌萍即髮W(xué)“大學(xué)物理”課程2005年被評為浙江省精品課程，本教材是省精品課程建設(shè)的內(nèi)容之一，2009年本書被列為浙江省重點教材。在此感謝浙江省精品課程和浙江省重點建設(shè)教材兩個項目的資助！　　本課程的教材改革和編寫任務(wù)重，難度大，同時由于編者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正！

內(nèi)容概要

　　這本《大學(xué)物理教程（上冊）》是浙江省精品課程建設(shè)的教材之一，為浙江省重點建設(shè)教材，分上冊、下冊、習(xí)題集三冊出版。上冊包括力學(xué)和電磁學(xué)知識，力學(xué)部分有經(jīng)典力學(xué)和相對論，編寫時相對地壓縮了經(jīng)典力學(xué)的篇幅，增加廠相對論的篇幅，電磁學(xué)部分系統(tǒng)地介紹了電學(xué)和磁學(xué)；下冊包括波動與光學(xué)、熱學(xué)、量子力學(xué)、非線性物理與激光技術(shù)4篇，波動與光學(xué)篇包括振動、機械波、光的干涉、光的衍射和光的偏振，熱學(xué)篇包括氣體動理論和熱力學(xué)基礎(chǔ)，量子力學(xué)篇包括早期量子論和量子力學(xué)基礎(chǔ)，非線性物理與激光技術(shù)篇包括非線性物理與激光技術(shù)等；習(xí)題集與本教程配套，按教學(xué)單元劃分，用于學(xué)生的訓(xùn)練。　　《大學(xué)物理教程（上冊）》可作為本科院校理工類各專業(yè)的大學(xué)物理教材，也可作為普通高等學(xué)校各類非物理類專業(yè)的物理教材或教學(xué)參考書。

書籍目錄

上冊緒論第一篇 力學(xué)第一章 質(zhì)點運動學(xué)1.1 力學(xué)的幾個基本概念1.1.1 物理模型及其運動形式1.1.2 參考系及其坐標(biāo)1.1.3 矢量1.2 質(zhì)點的運動方程1.2.1 質(zhì)點的位矢（位置矢量）1.2.2 質(zhì)點的位移1.2.3 質(zhì)點的速度1.2.4 加速度1.3 質(zhì)點的圓周運動1.3.1 圓周運動中的角量1.3.2 圓周運動中的加速度1.3.3 曲線運動中加速度的表示1.4 相對運動第二章 質(zhì)點動力學(xué)2.1 牛頓運動定律.2.1.1 牛頓的三大定律2.1.2 牛頓第二定律2.1.3 基本的自然力2.2 動量定理2.2.1 沖量與動量定理2.2.2 質(zhì)點系的動量定理2.2.3 動量守恒定律2.3 火箭飛行原理2.3.1 變質(zhì)量動量定律2.3.2 三級火箭2.3.3 長征三號甲運載三級火箭2.4 功 動能定律2.4.1 功2.4.2 動能定理2.5 勢能 功能原理和機械能守恒2.5.1 保守力的功及其勢能2.5.2 萬有引力勢能2.5.3 功能原理和機械能：子恒定律2.6 質(zhì)點力學(xué)難點分析2.6.1 運動學(xué)問題的關(guān)鍵是運動方程2.6.2 變化的物理量是一個函數(shù)2.6.3 動能定理的應(yīng)用第三章 剛體力學(xué)基礎(chǔ)3.1 剛體的運動3.1.1 剛體的平動3.1.2 剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動3.1.3 剛體的一般運動3.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動的功和能3.2.1 力矩的功3.2.2 剛體的動能3.2.3 剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理3.2.4 剛體轉(zhuǎn)動慣量的計算3.3 剛體定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動定律3.3.1 剛體定軸的轉(zhuǎn)動定律3.3.2 剛體力學(xué)習(xí)題分析（1） ——剛體定軸的轉(zhuǎn)動定律的應(yīng)用3.4 剛體對定軸的角動量定理和角動量守恒定律3.4.1 角動量3.4.2 剛體的角動量定理和角動量守恒3.4.3 剛體力學(xué)習(xí)題分析（2）——角動量守恒的應(yīng)用3.5 滑板運動及其理論分析3.5.1 滑板運動3.5.2 活力板運動的理論分析第四章 相對論4.1 經(jīng)典時空觀的認(rèn)識4.1.1 經(jīng)典力學(xué)相對性原理4.1.2 以太4.1.3 邁克爾遜-莫雷實驗4.1.4 洛倫茲解釋和洛倫茲變換4.1.5 彭加勒——相對論的先驅(qū)4.2 愛因斯坦相對性原理4.2.1 愛因斯坦和狹義相對論的基本思想4.2.2 狹義相對論的基本原理4.3 狹義相對論運動學(xué)4.3.1 同時性的相對性4.3.2 時間延緩效應(yīng)——動鐘變慢4.3.3 長度收縮4.4 狹義相對論動力學(xué)4.4.1 相對論質(zhì)量和動量4.4.2 相對論能量4.4.3 動量和能量的關(guān)系4.5 廣義相對論簡介4.5.1 黎曼和度規(guī)張量4.5.2 廣義相對論主要內(nèi)容4.5.3 廣義相對論的實驗驗證第二篇 電 磁 學(xué)第五章 真空中的靜電場5.1 電荷 庫侖定律5.1.1 電荷5.1.2 庫侖定律5.2 電場 電場強度5.2.1 電場強度5，2.2 場強計算5.2.3 帶電粒子在外電場中所受的作用5.3 電通量 高斯定理5.3.1 電場線5.3.2 電通暈5.3.3 高斯定理5.3.4 高斯定理應(yīng)用舉例5.4 靜電場環(huán)路定理 電勢5.4.1 靜電場力的功5.4.2 靜電場環(huán)路定理5.4.3 電勢能 電勢5.4.4 電勢疊加原理5.4.5 電勢的計算5.5 等勢面 場強與電勢的微分關(guān)系5.5.1 等勢面5.5.2 場強與電勢的微分關(guān)系第六章 導(dǎo)體和電介質(zhì)中的靜電場6.1 靜電場中的導(dǎo)體6.1.1 導(dǎo)體的靜電平衡條件6.1.2 靜電平衡時導(dǎo)體上的電荷分布6.1.3 導(dǎo)體表面曲率對電荷分布影響6.1.4 靜電平衡時導(dǎo)體表面附近的場強6.1.5 靜電屏蔽6.1.6 有導(dǎo)體存在時靜電場的分析與計算6.2 靜電場中的電介質(zhì)6.2.1 電介質(zhì)極化6.2.2 極化強度6.2.3 電介質(zhì)中的電場強度6.2.4 D矢量及其有電介質(zhì)時的高斯定理6.3 電容 電容器6.3.1 孤立導(dǎo)體的電容6.3.2 電容器6.3.3 電容器電容的計算6.3.4 電容器的串聯(lián)與并聯(lián)6.4 靜電場的能量6.4.1 電容器的能量6.4.2 電場能量6.5 壓電體 鐵電體 駐極體6.5.1 壓電體6.5.2 鐵電體6.5.3 駐極體6.6 靜電場習(xí)題分析第七章 真空中的穩(wěn)恒磁場7.1 磁場 磁感應(yīng)強度 磁場的高斯定理7.1.1 電流 電流密度7.1.2 磁感應(yīng)強度7.1.3 磁感應(yīng)線 磁通量 磁場的高斯定理7.2 畢奧-薩伐爾定律7.2.1 畢奧-薩伐爾定律……第八章 磁介質(zhì)中的穩(wěn)恒磁場第九章 變化的磁場與變化的電場

章節(jié)摘錄

　　第一章 質(zhì)點運動學(xué)　　運動學(xué)不涉及產(chǎn)生運動的原因，只是描述運動狀態(tài)的物理量之間的關(guān)系，即位置、速度、加速度之間的關(guān)系，所以運動學(xué)是物體運動的幾何關(guān)系?！　?.1 力學(xué)的幾個基本概念　　物理學(xué)是建立在簡化模型基礎(chǔ)上的數(shù)學(xué)表達，怎樣建立物理模型？怎樣用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具來描述？這是物理學(xué)的重要方法。本節(jié)主要描述物理模型、參照系及其坐標(biāo)、以及矢量三個問題?！　?.1.1 物理模型及其運動形式　　在力學(xué)中描述物理運動的主要模型有質(zhì)點和剛體，它們是有明確的含義的。質(zhì)點是不考慮物體大小和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將其看作是一個有質(zhì)量的幾何點。剛體是在外力的作用下，大小和形狀都保持不變的物體?！　『暧^物體機械運動的形式有平動、轉(zhuǎn)動和振動。平動是物體內(nèi)各點具有相同位移、速度和加速度，可以將物體看作為一個質(zhì)點的運動。轉(zhuǎn)動是物體繞某一個軸轉(zhuǎn)動，在定軸轉(zhuǎn)動中，物體上所有的點在作圓周運動，具有相同的角位移、角速度、角加速度。振動是物體在某一平衡位置附近作來回往返運動，運動具有周期性。靜止是相對的，運動是絕對的，判斷物體運動與否，首先要選擇某個物體作參考?！　?.1.2 參考系及其坐標(biāo)　　任何物體的位置總是以某個物體為參考而確定的，這個物體稱為參考物或參考系，常用的參考系有：地面參考系、地心參考系、太陽參考系、實驗室參考系?！　∪鐖D1-1所示的是太陽參考系、地心參考系和地面參考系。牛頓運動定律在其中能嚴(yán)格成立的參考系，簡稱慣性系，相對于慣性系作勻速直線運動的參考系都是慣性系?！　　?/pre>








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