大學物理學

前言

1985年我擔任華中科技大學首屆少年班的大學物理教學，以后連續(xù)任教6屆，從那時候開始我們就琢磨如何對高等院校傳統(tǒng)工科物理教材進行改革，起初改革的重點是教材內容的現(xiàn)代化及攻克教學上的重點、難點內容的講授方法，隨后是教材體系的重構與提升。1996年以后學校設教改班和試點班，我們開始把改革的重點放在教育技術與方法上。1997年提出ccBP（cal-CHlHS-computer-based physics）模式，2000年獲湖北省教學成果一等獎，次年獲國家教學成果二等獎。在這些教學成果的基礎上，我與北京大學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”國家級規(guī)劃教材《大學物理學》，并于2003年高等教育出版社出版。2004年再與陸果教授合作，開始全面構建DTP（digital teaching of physics），2006年完成了一套“新技術一新理念一新模式”的數(shù)字與網絡大學物理教學體系，已被列入普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材建設。所謂新技術，是采用數(shù)、形、符號與控制結合的新數(shù)學工具加上數(shù)字技術與網絡技術；所謂新理念，是實現(xiàn)從應試教育和純知識教育向創(chuàng)新教育與素質教育轉變，做到傳授知識、思想、方法三者并重，訓練知識、能力、創(chuàng)新思維三面俱到，總結具體規(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再結合多樣化的學習方式與教學方式。本書是在2003年第一版的基礎上修訂的，其具體特色歸結如下：1．全面引入科學計算與模擬；2．充分運用數(shù)字化、網絡化、模塊化（專題與結構）等現(xiàn)代教育理念與技術；3．實施授之工具，傳之方法，在教師指導下的學生自主式和研究式的教學模式；4．開創(chuàng)數(shù)字物理專題結構模塊教學，加強知識的遷移與拓展能力的訓練；5．改變純知識性教育，把傳授思想、知識、方法放在同等重要的地位；6．建立多樣化的教學方法和多樣化的學習模式。本教材適合重點大學理工科非物理類專業(yè)本科生使用，一般學?？砷_設試點班試用。本教材除在華中科技大學四大院系每屆1500名同學中試用多年外，還在清華大學、北京理工大學、北京交通大學、北京航空航天大學、北京科技大學、華東理工大學、同濟大學、成都電子科技大學開設8個試點班近1500名同學中試用。從2003-2007年共舉辦學生優(yōu)秀作品展6次，展品逾千件。其中不少學生的作品被收入我們的教材，許多內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)字物理練習題供同學們開展研究式學習；配有科學計算與模擬研究平臺供教師與同學編程使用；配套出版的還有《數(shù)字物理教學典型案例》和習題解答，可供師生參考。由于本教材創(chuàng)新的內容較多，難免會有錯誤與不妥之處，希望讀者多多賜教。

內容概要

本書是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是作者在華中科技大學、清華大學、北京航空航天大學、同濟大學等十多所高校開設數(shù)字物理教學試點，把科學計算與模擬全面引入大學物理教學的教學改革成果。全書突出對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在教師的指導下，利用數(shù)字化技術，發(fā)揮學生的潛能，使學生開展研究式學習，加強了學生數(shù)學物理建模能力，改變純知識性教育，把傳授思想、知識、方法放在同等重要的地位。在第二版的修訂中，利用數(shù)字物理教學的優(yōu)勢，作者增加了近幾年來教學的新成果。本書給出了大量課題事例，并配有精美的利用最新數(shù)字技術模擬的物理過程插圖。全書包括力學和相對論、電磁學和量子論、熱物理學和非線性現(xiàn)象等3篇共15章。
　　本書配有光盤以輔助學生的學習。與本書配套出版的還有《數(shù)字物理教學典型案例》和習題解答，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)大學物理課程的教材，也可供其他專業(yè)選用和相關社會讀者參考。

書籍目錄

緒論
　一、物理學及其劃分
　二、物理課程的教學改革：現(xiàn)代化與創(chuàng)新教育
　三、關于本課程的幾點建議
　四、矢量基礎
　五、DTP創(chuàng)新研究平臺
第一篇 力學與相對論
　第1章 質點運動學
　　1-1 質點運動的描述
　　　一、質點、坐標系和參考系
　　　二、質點運動的矢量描述
　　　三、常用的幾種坐標
　　　四、運動學的基本問題
　　　五、運動的合成與分解
　　1-2 相對運動
　　　一、相互作平動的兩個參考系
　　　二、相互作轉動的兩個參考系
 習題
　第2章 質點動力學
　　2-1 牛頓三定律
　　　一、牛頓定律的表述、相互關系及適用范圍
　　　二、研究物理量的基本方法
　　2-2 牛頓定律的應用
　　　一、慣性質量、動量與慣性力
　　　二、伽利略變換和伽利略相對性原理
　　　三、力對時間的積累——力的沖量和動量定理
　　　四、力對空間的積累——力的功和動能定理
　　　五、保守力與勢能關系、機械能守恒定律及勢能曲線
　　2-3 對稱性和守恒律的應用
　　　一、哈密頓原理、對稱性和穩(wěn)定性
　　　二、關于勢模型問題的研究
　　　三、碰撞問題的研究
　　習題
　第3章 剛體力學
　　3-1 剛體模型
　　　一、剛體的受力特征
　　　二、剛體的運動特征
　　　三、剛體的質心
　　　四、剛體繞定軸轉動
　　　五、轉動慣量及計算
　　3-2 角運動與線運動的對稱性
　　　一、剛體的功和能
　　　二、角動量守恒
　　　*三、剛體的平面平行運動
　　　四、回轉儀
　　習題
第4章 振動和波
　　4-1 簡諧振動
　　　一、簡諧振動的定義
　　　二、簡諧振動的描述方法
　　　三、簡諧振動的合成
　　4-2 自由振動、阻尼振動和強迫振動
　　　一、振動方程的求解
　　　二、研究實例
　　4-3 機械波的基本概念、簡諧波
　　　一、沿直線傳播的簡諧波
　　　二、平面和球面簡諧波
　　4-4 簡諧波的波動方程
　　　一、運動學方法
　　　二、動力學方法
　　4-5 疊加原理和駐波
　　　一、疊加原理
　　　二、駐波
　　　三、多普勒效應、聲障與沖擊波
　　　四、一般情況下二維波的疊加方法
　　習題
第5章 相對論
　　5-1 狹義相對論的基本假設
　　　一、相對性原理
　　　二、光速不變原理
　　5-2 時空觀與時空幾何
　　　一、牛頓的時空觀
　　　二、狹義相對論的時空觀
　　　三、世界圖和世界線
　　……
第二篇 電磁學與量子論
　第6章 靜電場
　第7章 電流與磁場
　第8章 麥克斯方程與電磁場
　第9章 光的波動性
　第10章 波函數(shù)與薛定諤方程
　第11章 原子與激光
　第12章 量子效應與物質結構
第三篇 熱物理學與非線性現(xiàn)象
　第13章 宏觀熱物理學
　第14章 微觀熱物理學
　第15章 非線性現(xiàn)象——混沌與分形

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：

編輯推薦

《大學物理學(第2版)》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材之一。

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