大學物理學

前言

這部《大學物理學》（第三版）分為上、中（A版、B版）、下四冊，上冊含力學篇、熱學篇，中冊為電磁學篇，下冊為光學篇、量子物理篇。本書自第一版與第二版問世以來，已被多所院校用作教材。根據(jù)使用過此書的教師與學生以及其他讀者的反映，也考慮到近幾年物理教學的發(fā)展動向，本書推出第三版。第三版內(nèi)容的撰寫與修改仍延續(xù)了第二版的科學性和系統(tǒng)性的特點，保持了原有的體系和風格，并在第二版的基礎(chǔ)上，增加、拓寬了一些內(nèi)容。本書內(nèi)容完全涵蓋了2006年我國教育部發(fā)布的“非物理類理工學科大學物理課程基本要求”。書中各篇對物理學的基本概念與規(guī)律進行了正確明晰的講解。講解基本上都是以最基本的規(guī)律和概念為基礎(chǔ)，推演出相應(yīng)的概念與規(guī)律。筆者認為，在教學上應(yīng)用這種演繹邏輯更便于學生從整體上理解和掌握物理課程的內(nèi)容。力學篇是以牛頓定律為基礎(chǔ)展開的。除了直接應(yīng)用牛頓定律對問題進行動力學分析外，還引入了動量、角動量、能量等概念，并著重講解相應(yīng)的守恒定律及其應(yīng)用。除慣性系外，還介紹了利用非慣性系解題的基本思路，剛體的轉(zhuǎn)動、振動、波動這三章內(nèi)容都是上述基本概念和定律對于特殊系統(tǒng)的應(yīng)用。狹義相對論的講解以兩條基本假設(shè)為基礎(chǔ)，從同時性的相對性這一“關(guān)鍵的和革命的”（楊振寧語）概念出發(fā)，逐漸展開得出各個重要結(jié)論。這種講解可以比較自然地使學生從物理上而不只是從數(shù)學上弄懂狹義相對論的基本結(jié)論。熱學篇的講述是以微觀的分子運動的無規(guī)則性這一基本概念為基礎(chǔ)的。除了闡明經(jīng)典力學對分子運動的應(yīng)用外，特別引入并加強了統(tǒng)計概念和統(tǒng)計規(guī)律，包括麥克斯韋速率分布律的講解。對熱力學第一定律也闡述了其微觀意義。對熱力學第二定律是從宏觀熱力學過程的方向性講起，說明方向性的微觀根源，并利用熱力學概率定義了玻耳茲曼熵并說明了熵增加原理，然后再進一步導出克勞修斯熵及其計算方法。這種講法最能揭露熵概念的微觀本質(zhì)，也便于理解熵概念的推廣應(yīng)用。電磁學篇A版按照傳統(tǒng)講法，講述電磁學的基本理論，包括靜止和運動電荷的電場，運動電荷和電流的磁場，介質(zhì)中的電場和磁場，電磁感應(yīng)，電磁波等。電磁學篇B版中電磁學的講法則是以愛因斯坦的《論動體的電動力學》為背景，完全展現(xiàn)了帕塞爾教授講授電磁學的思路——從愛因斯坦到麥克斯韋，以場的概念和高斯定律為基礎(chǔ)，根據(jù)狹義相對論演繹地引入磁場，并進而導出麥克斯韋方程組其他方程。這種講法既能滿足教學的基本要求，又充分顯示了電磁場的統(tǒng)一性，從而使學生體會到自然規(guī)律的整體性以及物理理論的和諧優(yōu)美。電磁學的講述未止于麥克斯韋方程組，而是繼續(xù)講述了電磁波的發(fā)射機制及其傳播特征等。

內(nèi)容概要

　　本書是張三慧編著的《大學物理學》（第三版）上冊，講述物理學的基礎(chǔ)理論的力學和熱學部分。其中力學部分包括質(zhì)點力學、剛體的轉(zhuǎn)動、振動和波，以及狹義相對論；熱學部分包括溫度和氣體動理論，熱力學第一和第二定律。書中特別著重于守恒定律的講解，也特別注意從微觀上闡明物理現(xiàn)象及規(guī)律的本質(zhì)。內(nèi)容的選擇上除了包括經(jīng)典基本內(nèi)容外，還注意適時插入現(xiàn)代物理概念與物理思想。為了擴大學生的現(xiàn)代物理知識領(lǐng)域，本書還專辟了“今日物理趣聞”欄目以備選講或選讀，具體內(nèi)容有基本粒子，混沌--決定論的混亂，奇妙的對稱性，彎曲的時空，大爆炸和宇宙膨脹，能源與環(huán)境等。此外，安排了許多現(xiàn)代的聯(lián)系各方面的實際的例題和習題。
　　
本書可作為高等院校的物理教材，也可以作為中學物理教師教學或其他讀者自學的參考書，與本書配套的《大學物理學（第三版）學習輔導與習題解答》可幫助讀者學習本書。本書封面貼有清華大學出版社防偽標簽，
無標簽者不得銷售。

書籍目錄

今日物理趣聞a　基本粒子
　a.1　粒子的發(fā)現(xiàn)與特征
　a.2　粒子分類
　a.3　粒子的轉(zhuǎn)化與守恒定律
　a.4　夸克
　a.5　色
　a.6　粒子研究與技術(shù)
第1篇　力學
　第1章　質(zhì)點運動學
　　1.1　參考系
　　1.2　質(zhì)點的位矢、位移和速度
　　1.3　加速度
　　1.4　勻加速運動
　　1.5　拋體運動
　　1.6　圓周運動
　　1.7　相對運動
　　提要
　　思考題
　　習題
　　科學家介紹　伽利略
　第2章　運動與力
　　2.1　牛頓運動定律
　　2.2　常見的幾種力
　　2.3　基本的自然力
　　2.4　應(yīng)用牛頓定律解題
　　2.5　非慣性系與慣性力
　　2.6　科里奧利力
　　2.7　潮汐
　　提要
　　思考題
　　習題
　　科學家介紹　牛頓
　今日物理趣聞b　混沌--決定論的混亂
　　b.1　決定論的可預測性
　　b.2　決定論的不可預測性
　　b.3　對初值的敏感性
　　b.4　幾個混沌現(xiàn)象實例
　第3章　動量與角動量
　　3.1　沖量與動量定理
　　3.2　動量守恒定律
　　3.3　火箭飛行原理
　　3.4　質(zhì)心
　　3.5　質(zhì)心運動定理
　　3.6　質(zhì)點的角動量和角動量定理
　　3.7　角動量守恒定律
　　3.8　質(zhì)點系的角動量定理
　　3.9　質(zhì)心參考系中的角動量
　　提要
　　思考題
　　習題
　　科學家介紹　開普勒
　第4章　功和能
　　4.1　功
　　4.2　動能定理
　　4.3　勢能
　　4.4　引力勢能
　　4.5　由勢能求保守力
　　4.6　機械能守恒定律
　　4.7　守恒定律的意義
　　4.8　碰撞
　　4.9　兩體問題
　……
第2篇　熱學
數(shù)值表
習題答案
索引

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　質(zhì)點運動學經(jīng)典力學是研究物體的機械運動的規(guī)律的。為了研究，首先描述。力學中描述物體運動的內(nèi)容叫做運動學。實際的物體結(jié)構(gòu)復雜，大小各異，為了從最簡單的研究開始，引進質(zhì)點模型，即以具有一定質(zhì)量的點來代表物體。本章講解質(zhì)點運動學。相當一部分概念和公式在中學物理課程中已學習過了，本章將對它們進行更嚴格、更全面也更系統(tǒng)化的講解。例如強調(diào)了參考系的概念，速度、加速度的定義都用了導數(shù)這一數(shù)學運算，還普遍加強了矢量概念。又例如圓周運動介紹了切向加速度和法向加速度兩個分加速度。最后還介紹了同一物體運動的描述在不同參考系中的變換關(guān)系——伽利略變換。1.1　參考系現(xiàn)在讓我們從一般地描述質(zhì)點在三維空間中的運動開始。物體的機械運動是指它的位置隨時間的改變。位置總是相對的，這就是說，任何物體的位置總是相對于其他物體或物體系來確定的。這個其他物體或物體系就叫做確定物體位置時用的參考物。例如，確定交通車輛的位置時，我們用固定在地面上的一些物體，如房子或路牌作參考物。經(jīng)驗告訴我們，相對于不同的參考物，同一物體的同一運動，會表現(xiàn)為不同的形式。例如，一個自由下落的石塊的運動，站在地面上觀察，即以地面為參考物，它是直線運動。如果在近旁馳過的車廂內(nèi)觀察，即以行進的車廂為參考物，則石塊將作曲線運動。物體運動的形式隨參考物的不同而不同，這個事實叫運動的相對性。由于運動的相對性，當我們描述一個物體的運動時，就必須指明是相對于什么參考物來說的。確定了參考物之后，為了定量地說明一個質(zhì)點相對于此參考物的空間位置，就在此參考物上建立固定的坐標系。最常用的坐標系是笛卡兒直角坐標系。這個坐標系以參考物上某一固定點為原點O，從此原點沿3個相互垂直的方向引3條固定在參考物上的直線作為坐標軸，通常分別叫做x，y，z軸。

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