大學(xué)物理學(xué)

前言

1985年我擔(dān)任華中科技大學(xué)首屆少年班的大學(xué)物理教學(xué)，以后連續(xù)任教6屆，從那時(shí)候開始我們就琢磨如何對(duì)高等院校傳統(tǒng)工科物理教材進(jìn)行改革，起初改革的重點(diǎn)是教材內(nèi)容的現(xiàn)代化及攻克教學(xué)上的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容的講授方法，隨后是教材體系的重構(gòu)與提升。1996年以后學(xué)校設(shè)教改班和試點(diǎn)班，我們開始把改革的重點(diǎn)放在教育技術(shù)與方法上。1997年提出ccBP（cal-CHlHS-computer-based physics）模式，2000年獲湖北省教學(xué)成果一等獎(jiǎng)，次年獲國(guó)家教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。在這些教學(xué)成果的基礎(chǔ)上，我與北京大學(xué)陸果教授合作編寫了具有鮮明改革特色的普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《大學(xué)物理學(xué)》，并于2003年高等教育出版社出版。2004年再與陸果教授合作，開始全面構(gòu)建DTP（digital teaching of physics），2006年完成了一套“新技術(shù)一新理念一新模式”的數(shù)字與網(wǎng)絡(luò)大學(xué)物理教學(xué)體系，已被列入普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材建設(shè)。所謂新技術(shù)，是采用數(shù)、形、符號(hào)與控制結(jié)合的新數(shù)學(xué)工具加上數(shù)字技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；所謂新理念，是實(shí)現(xiàn)從應(yīng)試教育和純知識(shí)教育向創(chuàng)新教育與素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變，做到傳授知識(shí)、思想、方法三者并重，訓(xùn)練知識(shí)、能力、創(chuàng)新思維三面俱到，總結(jié)具體規(guī)律、局部規(guī)律、一般規(guī)律三層皆及；所謂新模式，就是新理念加新技術(shù)再結(jié)合多樣化的學(xué)習(xí)方式與教學(xué)方式。本書是在2003年第一版的基礎(chǔ)上修訂的，其具體特色歸結(jié)如下：1．全面引入科學(xué)計(jì)算與模擬；2．充分運(yùn)用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化（專題與結(jié)構(gòu)）等現(xiàn)代教育理念與技術(shù)；3．實(shí)施授之工具，傳之方法，在教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主式和研究式的教學(xué)模式；4．開創(chuàng)數(shù)字物理專題結(jié)構(gòu)模塊教學(xué)，加強(qiáng)知識(shí)的遷移與拓展能力的訓(xùn)練；5．改變純知識(shí)性教育，把傳授思想、知識(shí)、方法放在同等重要的地位；6．建立多樣化的教學(xué)方法和多樣化的學(xué)習(xí)模式。本教材適合重點(diǎn)大學(xué)理工科非物理類專業(yè)本科生使用，一般學(xué)校可開設(shè)試點(diǎn)班試用。本教材除在華中科技大學(xué)四大院系每屆1500名同學(xué)中試用多年外，還在清華大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京科技大學(xué)、華東理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、成都電子科技大學(xué)開設(shè)8個(gè)試點(diǎn)班近1500名同學(xué)中試用。從2003-2007年共舉辦學(xué)生優(yōu)秀作品展6次，展品逾千件。其中不少學(xué)生的作品被收入我們的教材，許多內(nèi)容是全世界同類教材中沒有出現(xiàn)過的。本教材中提供了100多道數(shù)字物理練習(xí)題供同學(xué)們開展研究式學(xué)習(xí)；配有科學(xué)計(jì)算與模擬研究平臺(tái)供教師與同學(xué)編程使用；配套出版的還有《數(shù)字物理教學(xué)典型案例》和習(xí)題解答，可供師生參考。由于本教材創(chuàng)新的內(nèi)容較多，難免會(huì)有錯(cuò)誤與不妥之處，希望讀者多多賜教。

內(nèi)容概要

本書是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，是作者在華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等十多所高校開設(shè)數(shù)字物理教學(xué)試點(diǎn)，把科學(xué)計(jì)算與模擬全面引入大學(xué)物理教學(xué)的教學(xué)改革成果。全書突出對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在教師的指導(dǎo)下，利用數(shù)字化技術(shù)，發(fā)揮學(xué)生的潛能，使學(xué)生開展研究式學(xué)習(xí)，加強(qiáng)了學(xué)生數(shù)學(xué)物理建模能力，改變純知識(shí)性教育，把傳授思想、知識(shí)、方法放在同等重要的地位。在第二版的修訂中，利用數(shù)字物理教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，作者增加了近幾年來教學(xué)的新成果。本書給出了大量課題事例，并配有精美的利用最新數(shù)字技術(shù)模擬的物理過程插圖。全書包括力學(xué)和相對(duì)論、電磁學(xué)和量子論、熱物理學(xué)和非線性現(xiàn)象等3篇共15章。
　　本書配有光盤以輔助學(xué)生的學(xué)習(xí)。與本書配套出版的還有《數(shù)字物理教學(xué)典型案例》和習(xí)題解答，可供師生參考。本書可作為高等院校理工科非物理類專業(yè)大學(xué)物理課程的教材，也可供其他專業(yè)選用和相關(guān)社會(huì)讀者參考。

書籍目錄

緒論
　一、物理學(xué)及其劃分
　二、物理課程的教學(xué)改革：現(xiàn)代化與創(chuàng)新教育
　三、關(guān)于本課程的幾點(diǎn)建議
　四、矢量基礎(chǔ)
　五、DTP創(chuàng)新研究平臺(tái)
第一篇 力學(xué)與相對(duì)論
　第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)
　　1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述
　　　一、質(zhì)點(diǎn)、坐標(biāo)系和參考系
　　　二、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的矢量描述
　　　三、常用的幾種坐標(biāo)
　　　四、運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本問題
　　　五、運(yùn)動(dòng)的合成與分解
　　1-2 相對(duì)運(yùn)動(dòng)
　　　一、相互作平動(dòng)的兩個(gè)參考系
　　　二、相互作轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)參考系
 習(xí)題
　第2章 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)
　　2-1 牛頓三定律
　　　一、牛頓定律的表述、相互關(guān)系及適用范圍
　　　二、研究物理量的基本方法
　　2-2 牛頓定律的應(yīng)用
　　　一、慣性質(zhì)量、動(dòng)量與慣性力
　　　二、伽利略變換和伽利略相對(duì)性原理
　　　三、力對(duì)時(shí)間的積累——力的沖量和動(dòng)量定理
　　　四、力對(duì)空間的積累——力的功和動(dòng)能定理
　　　五、保守力與勢(shì)能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及勢(shì)能曲線
　　2-3 對(duì)稱性和守恒律的應(yīng)用
　　　一、哈密頓原理、對(duì)稱性和穩(wěn)定性
　　　二、關(guān)于勢(shì)模型問題的研究
　　　三、碰撞問題的研究
　　習(xí)題
　第3章 剛體力學(xué)
　　3-1 剛體模型
　　　一、剛體的受力特征
　　　二、剛體的運(yùn)動(dòng)特征
　　　三、剛體的質(zhì)心
　　　四、剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)
　　　五、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及計(jì)算
　　3-2 角運(yùn)動(dòng)與線運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性
　　　一、剛體的功和能
　　　二、角動(dòng)量守恒
　　　*三、剛體的平面平行運(yùn)動(dòng)
　　　四、回轉(zhuǎn)儀
　　習(xí)題
第4章 振動(dòng)和波
　　4-1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)
　　　一、簡(jiǎn)諧振動(dòng)的定義
　　　二、簡(jiǎn)諧振動(dòng)的描述方法
　　　三、簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成
　　4-2 自由振動(dòng)、阻尼振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)
　　　一、振動(dòng)方程的求解
　　　二、研究實(shí)例
　　4-3 機(jī)械波的基本概念、簡(jiǎn)諧波
　　　一、沿直線傳播的簡(jiǎn)諧波
　　　二、平面和球面簡(jiǎn)諧波
　　4-4 簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程
　　　一、運(yùn)動(dòng)學(xué)方法
　　　二、動(dòng)力學(xué)方法
　　4-5 疊加原理和駐波
　　　一、疊加原理
　　　二、駐波
　　　三、多普勒效應(yīng)、聲障與沖擊波
　　　四、一般情況下二維波的疊加方法
　　習(xí)題
第5章 相對(duì)論
　　5-1 狹義相對(duì)論的基本假設(shè)
　　　一、相對(duì)性原理
　　　二、光速不變?cè)?br />　　5-2 時(shí)空觀與時(shí)空幾何
　　　一、牛頓的時(shí)空觀
　　　二、狹義相對(duì)論的時(shí)空觀
　　　三、世界圖和世界線
　　……
第二篇 電磁學(xué)與量子論
　第6章 靜電場(chǎng)
　第7章 電流與磁場(chǎng)
　第8章 麥克斯方程與電磁場(chǎng)
　第9章 光的波動(dòng)性
　第10章 波函數(shù)與薛定諤方程
　第11章 原子與激光
　第12章 量子效應(yīng)與物質(zhì)結(jié)構(gòu)
第三篇 熱物理學(xué)與非線性現(xiàn)象
　第13章 宏觀熱物理學(xué)
　第14章 微觀熱物理學(xué)
　第15章 非線性現(xiàn)象——混沌與分形

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：

編輯推薦

《大學(xué)物理學(xué)(第2版)》是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材之一。

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