物理學(xué)教程（上）

前言

　　《物理學(xué)》（第四版）自1999年11月出版發(fā)行后，深受廣大讀者歡迎，并且于2001年5月獲得中國高?？茖W(xué)技術(shù)獎一等獎。與此同時，一些兄弟院校的同行老師們希望編者能在保持《物理學(xué)》（第四版）特點的基礎(chǔ)上，編寫一本緊扣“高等工科院校本科大學(xué)物理教學(xué)基本要求”的教材，以適應(yīng)不同地區(qū)、學(xué)校和專業(yè)的需要，這是符合當前高等教育大眾化發(fā)展的要求的．我們把這本教材取名為《物理學(xué)教程》?！　】紤]到《物理學(xué)》（第四版）是參照1995年“工科大學(xué)物理教學(xué)基本要求”，并有所拓展而編寫的，所以編者對《物理學(xué)教程》內(nèi)容處理的指導(dǎo)思想是：在保持四版特點的同時，在內(nèi)容選取上，緊扣基本要求，并采用壓縮經(jīng)典、簡化近代、削枝強干、突出重點的辦法，以滿足一些院校在高等教育大眾化的新形勢下對大學(xué)物理課程改革發(fā)展和實際教學(xué)的要求，此外，增強經(jīng)典物理中的現(xiàn)代觀點和信息，適度介紹近代物理的成就和物理學(xué)與新技術(shù)，注重理論聯(lián)系實際，強調(diào)知識的應(yīng)用，以及運用物理學(xué)史中的典型事例進行科學(xué)素質(zhì)教育是選編本書時所特別關(guān)注的．《物理學(xué)教程》分上、下兩冊，共18章，上冊包括力學(xué)、熱物理學(xué)和電磁學(xué)，下冊包括波動過程、近代物理學(xué)和物理學(xué)與新技術(shù)，書中涵蓋了滿足教學(xué)基本要求的必學(xué)內(nèi)容，此外還有少量的選學(xué)內(nèi)容以拓展知識面．選學(xué)內(nèi)容標以“*”號，并用小字體排印，刪去這些選學(xué)內(nèi)容不影響全書的系統(tǒng)性和連貫性，本書可供80～120學(xué)時使用，對80學(xué)時的課程，可刪去標有“*”和“△”的內(nèi)容．雖然編者對《物理學(xué)教程》的教學(xué)適應(yīng)性作了一些考慮，但不可能滿足各方面的要求，請老師們根據(jù)實際情況作必要的調(diào)整和取舍。與四版相比，書中所附的問題和習(xí)題的數(shù)量相應(yīng)的減少，難度適當降低，為方便使用，部分習(xí)題也標以“*”或“△”?！　∮捎凇段锢韺W(xué)教程》編入的內(nèi)容乃是《物理學(xué)》（第四版）的核心內(nèi)容，它們在體系、要求、表述等方面存在一致性弄口相關(guān)性，因此用于《物理學(xué)》（第四版）的教學(xué)參考書——《物理學(xué)原理在工程技術(shù)中的應(yīng)用（第二版）》、《習(xí)題分析與解答》、《學(xué)習(xí)指南》，也同樣適用于《物理學(xué)教程》。　　本書上冊由馬文蔚執(zhí)筆，下冊第十三、十四章由談漱梅執(zhí)筆，第十五、十八章由解希順執(zhí)筆，第十六、十七章由馬文蔚執(zhí)筆。

內(nèi)容概要

本書是在“面向21世紀課程教材”、中國高?？茖W(xué)技術(shù)獎一等獎獲獎教材《物理學(xué)》（第四版）的基礎(chǔ)上，根據(jù)“高等工科院校本科大學(xué)物理教學(xué)基本要求”編寫而成的。本書緊扣“教學(xué)基本要求”，在內(nèi)容選取上采取壓縮經(jīng)典、簡化近代、削枝強干、突出重點等辦法，以適應(yīng)不同地區(qū)、不同院校對大學(xué)物理課程的要求，書中所選內(nèi)容均為“教學(xué)基本要求”中的必學(xué)內(nèi)容，部分選學(xué)內(nèi)容以小字排印。由于本書內(nèi)容是《物理學(xué)》（第四版）的核心內(nèi)容，故與《物理學(xué)》（第四版）配套使用的參考書同樣適用于本書。 本書分上、下兩冊出版，上冊包括力學(xué)、熱學(xué)和電磁學(xué)，下冊包括波動過程。近代物理學(xué)和物理學(xué)與新技術(shù)。本書可供高等院校工科各專業(yè)作為大學(xué)物理課程的教材，也可以供其他有關(guān)專業(yè)選用和社會讀者閱讀。

書籍目錄

第一章　質(zhì)點運動學(xué)　1-1　質(zhì)點運動的描述　　一　參考系質(zhì)點　　二　位置矢量運動方程位移　　三　速度　　四　加速度　1-2　加速度為恒矢量時的質(zhì)點運動　　一　a為恒矢量時質(zhì)點的運動方程　　二　斜拋運動　1-3　圓周運動　　一　平面極坐標　　二　圓周運動的角速度　　三　圓周運動的切向加速度和法向加速度角加速度　　四　勻速率圓周運動和勻變速率圓周運動　1-4　相對運動　　一　時間與空間　　二　相對運動　問題　習(xí)題第二章　牛頓定律　2-1　牛頓定律　　一　牛頓第一定律　　二　牛頓第二定律　　三　牛頓第三定律　2-2　物理量的單位和量綱　2-3　幾種常見的力　　一　萬有引力　　二　彈性力　　三　摩擦力　2-4　慣性參考系力學(xué)相對性原理　　一　慣性參考系　　二　力學(xué)相對性原理　2-5　牛頓定律的應(yīng)用舉例　2-6　非慣性系慣性力　問題　習(xí)題第三章　動量守恒定律和能量守恒定律　3-1　質(zhì)點和質(zhì)點系的動量定理　　一　沖量質(zhì)點的動量定理　　二　質(zhì)點系的動量定理　3-2　動量守恒定律　3-3　火箭飛行原理　3-4　動能定理　　一　功　　二　質(zhì)點的動能定理　3-5　保守力與非保守力勢能　　一　萬有引力、重力、彈性力作功的特點　　二　保守力與非保守力保守力作功的數(shù)學(xué)表達式　　三　勢能　　四　勢能曲線　3-6　功能原理機械能守恒定律　　一　質(zhì)點系的動能定理　　二　質(zhì)點系的功能原理　　三　機械能守恒定律　　四　宇宙速度　3-7　能量守恒定律　3-8　經(jīng)典力學(xué)的成就和局限性　　一　經(jīng)典力學(xué)只適用于處理物體的低速運動問題，而不能用于處理高速運動問題　　二　確定性與隨機性　　三　能量的連續(xù)性與能量量子化　問題　習(xí)題第四章　剛體的轉(zhuǎn)動　4-1　剛體的定軸轉(zhuǎn)動　　一　剛體轉(zhuǎn)動的角速度和角加速度　　二　勻變速轉(zhuǎn)動公式　　三　角量與線量的關(guān)系　　……第五章　熱力學(xué)基礎(chǔ)第六章　氣體動理論第七章　靜電場第八章　靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì)第九章　恒定電流第十章　穩(wěn)恒磁場　第十一章　磁場中的磁介質(zhì)第十二章　電磁感應(yīng)　電磁場習(xí)題答案

章節(jié)摘錄

　　二可逆過程與不可逆過程　　由上面關(guān)于熱力學(xué)第二定律的克勞修斯說法已經(jīng)知道，高溫物體能自動地把熱量傳遞給低溫物體，而低溫物體不可能自動地把熱量傳遞給高溫物體。如果我們把熱量由高溫物體傳遞給低溫物體作為正過程，而把熱量由低溫物體傳遞給高溫物體作為逆過程，很顯然，逆過程是不能自動地進行的。也就是說，如要把熱量由低溫物體傳遞給高溫物體，非要由外界對它作功不可，而由于外界作功的結(jié)果，外界的環(huán)境（如能量損耗等）就要發(fā)生變化。所以，在外界環(huán)境不發(fā)生變化的情況下，熱量的傳遞過程是不可逆的?！　∩厦骊P(guān)于過程的不可逆性是從分析高、低溫物體之間傳遞熱量得出的。事實上熱功之間的轉(zhuǎn)換也具有不可逆性。例如摩擦作功可以把功全部轉(zhuǎn)化為熱量，而熱量卻不能在不引起其他變化的情況下全部轉(zhuǎn)化為功。如果我們把功轉(zhuǎn)化為熱作為正過程，熱轉(zhuǎn)化為功作為逆過程，那么在不引起其他變化的情況下，熱功之間的轉(zhuǎn)換也是不可逆的?！　≡谧匀唤缰校嘘P(guān)熱力學(xué)過程的可逆性和不可逆性的討論是很多的，必須給予確切的理解。可逆過程和不可逆過程的定義如下：在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，如果逆過程能重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，而且不引起其他變化，這樣的過程叫做可逆過程；反之，在不引起其他變化的條件下，不能使逆過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，或者雖然重復(fù)但必然會引起其他變化，這樣的過程都叫做不可逆過程?！　崿F(xiàn)可逆過程的條件是什么呢？只有當系統(tǒng)的狀態(tài)變化過程是無限緩慢進行的準靜態(tài)過程，而且在過程進行之中沒有能量耗散效應(yīng)，這時系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程才是可逆過程；否則，就是不可逆過程。下面舉例說明?！　≡O(shè)氣缸中有理想氣體，當氣缸中的活塞無限緩慢地運動時，氣體在任意時刻的狀態(tài)近似地處于平衡態(tài)，故而氣體狀態(tài)變化的過程可看成是準靜態(tài)過程。這時，如果能略去活塞與氣缸壁間的摩擦力、氣體間的粘滯力等所引起的能量耗散效應(yīng)，那么，不僅氣體的正逆兩過程經(jīng)歷了相同的平衡態(tài)，正逆過程都是準靜態(tài)過程，而且由于沒有能量耗散效應(yīng)，在正逆兩過程終了時，外界環(huán)境也不發(fā)生任何變化?？傊?，當活塞無限緩慢地運動，致使氣體的變化過程可視為準靜態(tài)過程，系統(tǒng)又無能量耗散效應(yīng)時，氣體的狀態(tài)變化過程才為可逆過程。

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