大學(xué)物理（上冊(cè)）

前言

　　物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)最基本最普遍的運(yùn)動(dòng)形式（機(jī)械運(yùn)動(dòng)、熱運(yùn)動(dòng)、電磁運(yùn)動(dòng)、微觀粒子運(yùn)動(dòng)等）及其相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的學(xué)科?！　∥锢韺W(xué)的研究對(duì)象具有極大的普遍性，它的基本理論滲透在自然科學(xué)的一切領(lǐng)域，應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個(gè)部門，它是自然科學(xué)的許多領(lǐng)域和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。　　以物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)為內(nèi)容的大學(xué)物理課，它所包括的經(jīng)典物理、近代物理和物理學(xué)在科學(xué)技術(shù)上應(yīng)用的初步知識(shí)等都是一個(gè)高級(jí)工程技術(shù)人員所必備的。因此，大學(xué)物理課是高等工業(yè)學(xué)校各專業(yè)學(xué)生的一門重要的必修基礎(chǔ)課。　　高等工業(yè)學(xué)校中開設(shè)大學(xué)物理的作用：一方面在于為學(xué)生較系統(tǒng)地打好必要的物理基礎(chǔ)；另一方面使學(xué)生初步學(xué)習(xí)科學(xué)的思想方法和研究問題的方法。這些都起著開闊思路、激發(fā)探索和創(chuàng)新精神、增強(qiáng)適應(yīng)能力、提高人才素質(zhì)的重要作用。學(xué)好大學(xué)物理課，不僅對(duì)學(xué)生在校的學(xué)習(xí)十分重要，而且對(duì)學(xué)生畢業(yè)后的工作和進(jìn)一步學(xué)習(xí)新理論、新技術(shù)，不斷更新知識(shí)，都將發(fā)生深遠(yuǎn)的影響。　　通過大學(xué)物理課的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生物理學(xué)所研究的各種運(yùn)動(dòng)形式以及它們之間的聯(lián)系，對(duì)大學(xué)物理課中的基本理論、基本知識(shí)能夠正確地理解，并具有初步應(yīng)用的能力?！　∥覀?cè)诙嗄甏髮W(xué)物理教學(xué)改革實(shí)踐中深切感到，教學(xué)環(huán)節(jié)中，要注意在傳授知識(shí)的同時(shí)著重培養(yǎng)能力。教材應(yīng)更加重視人的培養(yǎng)，要有效地與理工科專業(yè)結(jié)合，兼顧文、法、管理等專業(yè)，減少比較繁瑣的公式推導(dǎo)，為此，我們組織編寫了大學(xué)物理教材?！　”緯x了一部分與基本概念、基本方法有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)的例題，以便更好地理解、掌握重點(diǎn)內(nèi)容。書中的部分章節(jié)可作為選學(xué)內(nèi)容，教師可以選擇課上講解，要求學(xué)生自學(xué)或者了解。　　本書由蘭州理工大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用物理系和西北民族大學(xué)物理系聯(lián)合組織編寫，本書的作者都有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，有些老師已講授了20多年的大學(xué)物理課程，在編寫教材的過程中，我們力求物理概念清楚、邏輯嚴(yán)密、循序漸進(jìn)、過渡自然、重點(diǎn)突出，形成一個(gè)比較緊湊的體系和獨(dú)特的風(fēng)格。然而，受作者學(xué)識(shí)能力限制，偏頗不當(dāng)之處在所難免，希望得到同行批評(píng)指正！　　全套教材分上、下兩冊(cè)，由馮旺軍、戴劍鋒、張國恒任主編，編寫的具體分工是：姜金龍編寫第1章，魏智強(qiáng)編寫第2章，蒲忠勝編寫第3～5章、馮旺軍編寫第6～8章，張國恒編寫第9～12章，王青編寫第13～15章，李維學(xué)編寫第16～18章，戴劍鋒編寫第19～21章。全書由馮旺軍統(tǒng)稿、定稿。

內(nèi)容概要

　　《大學(xué)物理（上冊(cè)）》是依據(jù)教育部高等學(xué)校物理與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)頒布的“理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求”，并結(jié)合編者多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)編寫而成的。全書分上、下兩冊(cè)。上冊(cè)內(nèi)容包括力學(xué)、機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波、電磁學(xué)3篇；下冊(cè)內(nèi)容包括熱學(xué)、光學(xué)、近代物理3篇，共21章。將理工學(xué)科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求按認(rèn)知規(guī)律有序整合，構(gòu)建了基礎(chǔ)物理的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)?！洞髮W(xué)物理（上冊(cè)）》對(duì)物理學(xué)的基本概念、基本理論作了比較系統(tǒng)全面的講述，特別注重物理概念描述，減少了比較繁雜的推導(dǎo)過程，增加了物理規(guī)律在工程中應(yīng)用的內(nèi)容，也介紹了一些近代、現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展和熱點(diǎn)問題，力求開拓學(xué)生的視野，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，正文中提供了一些典型例題，有助學(xué)生自學(xué)、抓住重點(diǎn)?！　　洞髮W(xué)物理（上冊(cè)）》可作為理工、文、經(jīng)、管、法學(xué)科的大學(xué)物理教材，也可以作為中學(xué)物理教師的教學(xué)參考書和自學(xué)人員的參考教材。

書籍目錄

前言第一篇 力學(xué)第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)1.1 質(zhì)點(diǎn)和參考系1.1.1 質(zhì)點(diǎn)1.1.2 參考系1.1.3 時(shí)間與時(shí)刻1.2 位置矢量和位移1.2.1 位置矢量1.2.2 位移1.3 速度和速率1.3.1 速度1.3.2 速率1.4 加速度1.5 圓周運(yùn)動(dòng)的描述1.5.1 切向加速度和法向加速度1.5.2 圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述1.5.3 線量和角量之間的關(guān)系1.6 運(yùn)動(dòng)描述的相對(duì)性習(xí)題第2章 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律2.1.1 牛頓第一定律2.1.2 牛頓第二定律2.1.3 牛頓第三定律2.2 力學(xué)中基本力和常見力2.2.1 常見力2.2.2 基本力2.3 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用2.4 慣性系和非慣性系慣性力2.4.1 慣性系和非慣性系2.4.2 力學(xué)的相對(duì)性原理2.4.3 非慣性參考系中的慣性力2.5 沖量動(dòng)量動(dòng)量定理2.5.1 動(dòng)量2.5.2 沖量2.5.3 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理2.5.4 質(zhì)點(diǎn)組動(dòng)量定理2.5.5 動(dòng)量守恒定律2.5.6 火箭推進(jìn)原理2.6 功動(dòng)能動(dòng)能定理2.6.1 功和功率2.6.2 動(dòng)能2.6.3 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理2.7 保守力勢(shì)能2.7.1 保守力2.7.2 勢(shì)能2.8 功能原理和機(jī)械能守恒定律2.8.1 質(zhì)點(diǎn)組的動(dòng)能定理2.8.2 質(zhì)點(diǎn)組的功能原理2.8.3 機(jī)械能守恒定律2.8.4 能量的轉(zhuǎn)換和守恒定律2.8.5 宇宙速度2.9 碰撞2.9.1 對(duì)心碰撞2.9.2 球的非對(duì)心碰撞習(xí)題第3章 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)3.1 剛體及剛體運(yùn)動(dòng)3.1.1 剛體的概念3.1.2 剛體運(yùn)動(dòng)及其分類3.1.3 描述剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物理量3.2 轉(zhuǎn)動(dòng)定律3.2.1 剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3.2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)定律3.2.3 轉(zhuǎn)動(dòng)定律的應(yīng)用3.3 守恒定律3.3.1 力矩的功3.3.2 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量和動(dòng)能3.3.3 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中的機(jī)械能守恒3.3.4 角動(dòng)量守恒3.3.5 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的綜合應(yīng)用習(xí)題第二篇 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波第4章 振動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)4.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程4.1.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)4.1.2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程4.1.3 描寫簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物理量4.1.4 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度與加速度4.2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量表示法4.3 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量4.4 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成4.4.1 同方向、同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成4.4.2 兩個(gè)同方向、不同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成4.4.3 兩個(gè)相互垂直同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成4.4.4 兩個(gè)相互垂直不同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成4.5 阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)共振4.5.1 阻尼振動(dòng)4.5.2 受迫振動(dòng)4.5.3 共振習(xí)題第5章 機(jī)械波5.1 機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播5.1.1 機(jī)械波的產(chǎn)生與傳播5.1.2 機(jī)械波的特征5.1.3 橫波與縱波5.1.4 描寫波的物理量5.2 平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)5.2.1 平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)5.2.2 平面簡(jiǎn)諧波波函數(shù)的求解舉例5.3 波的能量能流5.3.1 波的能量5.3.2 波的能流5.4 惠更斯原理波的反射與折5.4.1 惠更斯原理5.4.2 波的折射與反射5.5 波的疊加與干涉5.5.1 波的疊加原理5。5.2 波的干涉與相干波5.5.3 干涉極值條件及其應(yīng)5.5.4 駐波5.6 聲波超聲波次聲波5.6.1 聲波5.6.2 超聲波5.6.3 次聲波習(xí)題第三篇 電磁學(xué)第6章 靜電場(chǎng)6.1 電荷和電場(chǎng)6.1.1 電荷6.1.2 電場(chǎng)6.2 庫侖定律電介質(zhì)的影響6.3 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)線6.3.1 點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度6.3.2 靜電場(chǎng)疊加原理6.3.3 場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算6.3.4 電場(chǎng)線6.4 電通量高斯定理6.4.1 靜電場(chǎng)中的高斯定理6.4.2 高斯定理的應(yīng)用6.5 電場(chǎng)力的功電勢(shì)6.5.1 靜電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)6.5.2 電勢(shì)能電勢(shì)6.5.3 電勢(shì)的疊加原理6.5.4 電勢(shì)的計(jì)算6.6 等勢(shì)面電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)梯度的關(guān)系……第7章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)第8章 電流的磁場(chǎng)第9章 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用第10章 電磁感應(yīng)第11章 物質(zhì)的磁性第12章 電磁場(chǎng)理論的基本概念 電磁振蕩與電磁波習(xí)題參考答案

章節(jié)摘錄

　　靜止的電荷周圍存在電場(chǎng)，第6、第7章研究了電場(chǎng)的性質(zhì)和規(guī)律。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)的電荷周圍，不僅存在電場(chǎng)，而且還存在磁場(chǎng)。磁場(chǎng)的性質(zhì)用磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)描述。磁感應(yīng)強(qiáng)度通常隨時(shí)間而改變。若磁感應(yīng)強(qiáng)度不隨時(shí)問而改變，則稱為穩(wěn)恒磁場(chǎng)?！　”菊聦⒀芯糠€(wěn)恒電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，導(dǎo)出磁場(chǎng)中的高斯定理和安培環(huán)路定理，從而得到穩(wěn)恒磁場(chǎng)的場(chǎng)方程，并闡明穩(wěn)恒磁場(chǎng)的基本特性。后幾章還要研究磁場(chǎng)對(duì)電流和帶電粒子的作用、磁場(chǎng)和磁介質(zhì)的相互作用及麥克斯韋方程組?！　?.1 磁感應(yīng)強(qiáng)度　　8.1.1 基本磁現(xiàn)象　　我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用磁現(xiàn)象的國家之一，早在公元前300年就發(fā)現(xiàn)了磁鐵石吸引鐵的現(xiàn)象。在11世紀(jì)，我國已制造出航海用的指南針，這是我國的四大發(fā)明之一?！　≡?820年以前，磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象雖然早已被人們發(fā)現(xiàn)，但人們對(duì)磁現(xiàn)象的研究?jī)H局限于磁鐵磁極間的吸引和排斥，而對(duì)磁與電兩種現(xiàn)象的研究彼此獨(dú)立。1820年7月21日丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)表了《電流對(duì)磁針作用的實(shí)驗(yàn)》，公布了他觀察到的電流對(duì)磁針的作用（圖8-1），從此開創(chuàng)了磁電統(tǒng)一的新時(shí)代。

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