大學(xué)物理學(xué)

前言

大學(xué)物理學(xué)（第三版）力學(xué)、電磁學(xué)以上力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)各篇的內(nèi)容基本上都是經(jīng)典理論，但也在適當(dāng)?shù)胤酱┎辶肆孔永碚摰母拍詈徒Y(jié)論以便相互比較。量子物理篇是從波粒二象性出發(fā)以定態(tài)薛定諤方程為基礎(chǔ)講解的。介紹了原子、分子和固體中電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及核物理的知識(shí)。關(guān)于教學(xué)要求中的擴(kuò)展內(nèi)容，如基本粒子和宇宙學(xué)的基本知識(shí)是在“今日物理趣聞A”和“今日物理趣聞C”欄目中作為現(xiàn)代物理學(xué)前沿知識(shí)介紹的。本書除了5篇基本內(nèi)容外，還開(kāi)辟了“今日物理趣聞”欄目，介紹物理學(xué)的近代應(yīng)用與前沿發(fā)展，而“科學(xué)家介紹”欄目用以提高學(xué)生素養(yǎng)，鼓勵(lì)成才。本書各章均配有思考題和習(xí)題，以幫助學(xué)生理解和掌握已學(xué)的物理概念和定律或擴(kuò)充一些新的知識(shí)。這些題目有易有難，絕大多數(shù)是實(shí)際現(xiàn)象的分析和計(jì)算。題目的數(shù)量適當(dāng)，不以多取勝。也希望學(xué)生做題時(shí)不要貪多，而要求精，要真正把做過(guò)的每一道題從概念原理上搞清楚，并且用盡可能簡(jiǎn)潔明確的語(yǔ)言、公式、圖像表示出來(lái)，需知，對(duì)一個(gè)科技工作者來(lái)說(shuō)，正確地書面表達(dá)自己的思維過(guò)程與成果也是一項(xiàng)重要的基本功。本書在保留經(jīng)典物理精髓的基礎(chǔ)上，特別注意加強(qiáng)了現(xiàn)代物理前沿知識(shí)和思想的介紹。本書內(nèi)容取材在注重科學(xué)性和系統(tǒng)性的同時(shí)，還注重密切聯(lián)系實(shí)際，選用了大量現(xiàn)代科技與我國(guó)古代文明的資料，力求達(dá)到經(jīng)典與現(xiàn)代，理論與實(shí)際的完美結(jié)合。本書在量子物理篇中專門介紹了近代（主要是20世紀(jì)30年代）物理知識(shí)，并在其他各篇適當(dāng)介紹了物理學(xué)的最新發(fā)展，同時(shí)為了在大學(xué)生中普及物理學(xué)前沿知識(shí)以擴(kuò)大其物理學(xué)背景，在“今日物理趣聞”專欄中，分別介紹了“基本粒子”、“混沌——決定論的混亂”、“大爆炸和宇宙膨脹”、“能源與環(huán)境”、“等離子體”、“超導(dǎo)電性”、“激光應(yīng)用二例”、“新奇的納米技術(shù)”等專題。這些都是現(xiàn)代物理學(xué)以及公眾非常關(guān)心的題目。本書所介紹的趣聞?dòng)械囊焉煺沟阶罱鼛啄甑陌l(fā)現(xiàn)，這些“趣聞”很受學(xué)生的歡迎，他們拿到新書后往往先閱讀這些內(nèi)容。物理學(xué)很多理論都直接聯(lián)系著當(dāng)代科技乃至人們的日常生活。教材中列舉大量實(shí)例，既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又有助于對(duì)物理概念和定律的深刻理解以及創(chuàng)造性思維的啟迪。本書在例題、思考題和習(xí)題部分引用了大量的實(shí)例，特別是反映現(xiàn)代物理研究成果和應(yīng)用的實(shí)例，如全球定位系統(tǒng)、光盤、宇宙探測(cè)、天體運(yùn)行、雷達(dá)測(cè)速、立體電影等。同時(shí)還大量引用了我國(guó)從古到今技術(shù)上以及生活上的有關(guān)資料，例如古籍《宋紀(jì)要》關(guān)于“客星”出沒(méi)的記載，北京天文臺(tái)天線陣，長(zhǎng)征火箭，神舟飛船，天壇祁年殿，黃果樹瀑布，阿迪力走鋼絲，本人抖空竹，1976年唐山地震，1988年特大洪災(zāi)，等。這些例子體現(xiàn)了民族文化，可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理的“親切感”，而且有助于學(xué)生的民族自豪感和責(zé)任心的提升。物理教學(xué)除了“授業(yè)”外，還有“育人”的任務(wù)。為此本書介紹了十幾位科學(xué)大師的事跡，簡(jiǎn)要說(shuō)明了他們的思想境界、治學(xué)態(tài)度、開(kāi)創(chuàng)精神和學(xué)術(shù)成就，以之作為學(xué)生為人處事的借鑒。在此我還要介紹一下我和帕塞爾教授的一段交往。帕塞爾教授是哈佛大學(xué)教授，1952年因?qū)舜殴舱裱芯康某晒麡s獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。我于1977年看到他編寫的《電磁學(xué)》，深深地為他的新講法所折服。用他的書講述兩遍后，于1987年貿(mào)然寫信向他請(qǐng)教，沒(méi)想到很快就收到他的回信（見(jiàn)附圖）和贈(zèng)送給我的教材（第二版）及習(xí)題解答。他這種熱心幫助一個(gè)素不相識(shí)的外國(guó)教授的行為使我非常感動(dòng)。帕塞爾《電磁學(xué)》（第二版）封面本書作者與帕塞爾教授合影（1993年）帕塞爾回信復(fù)印件他在信中寫道“本書170～171頁(yè)關(guān)于L. Page的注解改正了第一版的一個(gè)令人遺憾的疏忽。1963年我寫該書時(shí)不知道Page那篇出色的文章，我并不認(rèn)為我的講法是原創(chuàng)的——遠(yuǎn)不是這樣——但當(dāng)時(shí)我沒(méi)有時(shí)間查找早先的作者追溯該講法的歷史。現(xiàn)在既然你也喜歡這種講法，我希望你和我一道在適當(dāng)時(shí)機(jī)宣揚(yáng)Page的1912年的文章?！币晃晃锢韺W(xué)大師對(duì)自己的成就持如此虛心、謙遜、實(shí)事求是的態(tài)度使我震撼。另外他對(duì)自己書中的疏漏（實(shí)際上有些是印刷錯(cuò)誤）認(rèn)真修改，這種嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度和科學(xué)精神也深深地教育了我。帕塞爾這封信所顯示的作為一個(gè)科學(xué)家的優(yōu)秀品德，對(duì)我以后的為人處事治學(xué)等方面都產(chǎn)生了很大影響，始終視之為楷模追隨仿效，而且對(duì)我教的每一屆學(xué)生都要展示帕塞爾的這一封信對(duì)他們進(jìn)行教育，收到了很好的效果。本書的撰寫和修訂得到了清華大學(xué)物理系老師的熱情幫助（包括經(jīng)驗(yàn)與批評(píng)），也采納了其他兄弟院校的教師和同學(xué)的建議和意見(jiàn)。此外也從國(guó)內(nèi)外的著名物理教材中吸取了很多新的知識(shí)、好的講法和有價(jià)值的素材。這些教材主要有：新概念物理教程（趙凱華等）, Feyman Lectures on Physics, Berkeley Physics Course (Purcell E M, Reif F, et al.) , The Manchester Physics Series (Mandl F, et al.) , Physics (Chanian H C.) , Fundamentals of Physics (Resnick R) , Physics (Alonso M et al.）等。對(duì)于所有給予本書幫助的老師和學(xué)生以及上述著名教材的作者，本人在此謹(jǐn)致以誠(chéng)摯的謝意。清華大學(xué)出版社諸位編輯對(duì)第三版雜亂的原稿進(jìn)行了認(rèn)真的審閱和編輯，特在此一并致謝。

內(nèi)容概要

本書是張三慧編著的《大學(xué)物理學(xué)》（第三版）的《力學(xué)、電磁學(xué)》分冊(cè)，講述物理學(xué)基礎(chǔ)理論的力學(xué)和電磁學(xué)部分。其中力學(xué)部分包括質(zhì)點(diǎn)力學(xué)、剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)和波，以及狹義相對(duì)論；電磁學(xué)部分包括靜止和運(yùn)動(dòng)電荷的電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)電荷和電流的磁場(chǎng)，介質(zhì)中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，電磁感應(yīng)，電磁波等。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(shí)插入現(xiàn)代物理概念與物理思想。為了擴(kuò)大學(xué)生的現(xiàn)代物理知識(shí)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(duì)稱性，彎曲的時(shí)空，大爆炸和宇宙膨脹，大氣電學(xué)，超導(dǎo)，等離子體等。此外，安排了許多現(xiàn)代的聯(lián)系各方面的實(shí)際的例題和習(xí)題。    本書可作為高等院校的物理教材，也可以作為中學(xué)物理教師教學(xué)或其他讀者自學(xué)的參考書，與本書配套的《大學(xué)物理學(xué)輔導(dǎo)（第2版）》和《大學(xué)物理學(xué)（第三版）學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與習(xí)題解答》可幫助讀者學(xué)習(xí)本書。

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(xué)　第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)　　1.1 參考系　　1.2 質(zhì)點(diǎn)的位矢、位移和速度　　1.3 加速度　　1.4 勻加速運(yùn)動(dòng)　　1.5 拋體運(yùn)動(dòng)　　1.6 圓周運(yùn)動(dòng)　　1.7 相對(duì)運(yùn)動(dòng)　　提要　　思考題　　習(xí)題　　科學(xué)家介紹 伽利略　第2章 運(yùn)動(dòng)與力　　2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律    2.2 常見(jiàn)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(xí)題　　科學(xué)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(yù)測(cè)性　　B.2 決定論的不可預(yù)測(cè)性　　B.3 對(duì)初值的敏感性　　B.4 幾個(gè)混沌現(xiàn)象實(shí)例　第3章 動(dòng)量與角動(dòng)量　　3.1 沖量與動(dòng)量定理　　3.2 動(dòng)量守恒定律　　3.3 火箭飛行原理　　3.4 質(zhì)心　　3.5 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理　　3.6 質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量和角動(dòng)量定理　　3.7 角動(dòng)量守恒定律　　3.8 質(zhì)點(diǎn)系的角動(dòng)量定理　　3.9 質(zhì)心參考系中的角動(dòng)量　　提要　　思考題　　習(xí)題　　科學(xué)家介紹 開(kāi)普勒　第4章 功和能　　4.1 功　　4.2 動(dòng)能定理　　4.3 勢(shì)能　　4.4 引力勢(shì)能　　4.5 由勢(shì)能求保守力　　4.6 機(jī)械能守恒定律　　4.7 守恒定律的意義　　4.8 碰撞　　4.9 兩體問(wèn)題　　4.10 流體的穩(wěn)定流動(dòng)　　4.11 伯努利方程　　提要　　思考題　　習(xí)題　今日物理趣聞C 奇妙的對(duì)稱性　第5章 剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)　第6章 狹義相對(duì)論基礎(chǔ)　今日物理趣聞D 彎曲的時(shí)空——廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介　今日物理趣聞E 大爆炸和宇宙膨脹第2篇 電 磁 學(xué)　第7章 靜電場(chǎng)　第8章 電勢(shì)　第9章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體　今日物理趣聞F 大氣電學(xué)　第10章 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)　第11章 恒定電流　第12章 磁場(chǎng)和它的源　第13章 磁力　今日物理趣聞G 等離子體　第14章 磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)　第15章 電磁感應(yīng)　今日物理趣聞H 超導(dǎo)電性　第16章 麥克斯韋方程組和電磁輻射數(shù)值表習(xí)題答案索引

章節(jié)摘錄

插圖：強(qiáng)子種類這樣多，很難想象它們都是“基本的”，它們很可能都有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。前面已講過(guò)，利用高能粒子撞擊質(zhì)子使之破碎的方法考查質(zhì)子的結(jié)構(gòu)是不成功的，但有些精確的實(shí)驗(yàn)還是給出了一些質(zhì)子結(jié)構(gòu)的信息。1955年，霍夫斯塔特曾用高能電子束測(cè)出了質(zhì)子和中子的電荷和磁矩分布，這就顯示了它們有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。1968年，在斯坦福直線加速器實(shí)驗(yàn)室中用能量很大的電子轟擊質(zhì)子時(shí)，發(fā)現(xiàn)有時(shí)電子發(fā)生大角度的散射，這顯示質(zhì)子中有某些硬核的存在。這正像當(dāng)年盧瑟福在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)原子核的結(jié)構(gòu)一樣，顯示質(zhì)子或其他強(qiáng)子似乎都由一些更小的顆粒組成。在用實(shí)驗(yàn)探求質(zhì)子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同時(shí)，物理學(xué)家已經(jīng)嘗試提出了強(qiáng)子由一些更基本的粒子組成的模型。這些理論中最成功的是1964年蓋爾曼和茨威格提出的，他們認(rèn)為所有的強(qiáng)子都由更小的稱為“夸克”（在中國(guó)有人叫做“層子”）的粒子所組成。將強(qiáng)子按其性質(zhì)分類，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)子形成一組一組的多重態(tài)，就像化學(xué)元素可以按照周期表形成一族一族一樣。從這種規(guī)律性質(zhì)可以推斷：現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子都是由6種夸克以及相應(yīng)的反夸克組成的。它們分別叫做上夸克u、下夸克d、粲夸克c、奇異夸克s、頂夸克t、底夸克b，它們的特征物理量如表A．4所示。值得注意的是它們的自旋都是1／2，而電荷量是元電荷e的－1／3或2／3。

編輯推薦

《大學(xué)物理學(xué):力學(xué)、電磁學(xué)(第3版)》由清華大學(xué)出版社出版。

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