大學物理學

前言

　　物理學是一門關于自然規(guī)律的科學。它是由許多概念和原理組成的，要學好物理就要首先注意理解和掌握有關概念和原理。這在一般情況下就是要掌握各個概念和原理是為什么提出的？它們各自的定義和含義是什么？它們各自的適用范圍或條件如何？它們又各和哪些概念和原理有聯(lián)系，等等。例如，對“功”的概念，就要了解它是考慮力的空間累積作用時提出的，它的定義是力和位移的標量積，力做功的效果是使物體的動能發(fā)生改變，而保守力的功是引進勢能概念的基礎等。概念和原理常常以數(shù)學公式的形式出現(xiàn)，對它們的理解絕不等同于僅僅記憶相關的公式，而必須理解如上所述的它們的“物理意義”?！　∷季S是靠語言詞句表達的，因此對敘述基本概念與原理的科學詞句要記住，而且要能說出來、寫下來，這樣才能對物理現(xiàn)象進行科學和正確的思考、分析與描述。試問，如果對“做功與路徑無關的力叫保守力”這樣簡明的定義都記不住、說不出來，那么怎么能算是理解了“保守力”這一概念呢？又怎么去理解“勢能”的概念以及利用機械能概念去分析解決問題呢？　　物理學的概念和原理很多，但它們并不是隨意堆積起來的。有一些概念原理是基本的，另一些則是由這些基本概念衍生或推導出來的。學習物理不能只記住單個的概念或原理，而是要分清主次，理解和掌握基本的和導出的概念或原理之間的關系，并且要學會如何推導一些重要的概念和原理。例如要能夠自己從功、動能和勢能等概念導出機械能守恒定律，從質(zhì)點的角動量定理導出剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律等。這樣，才能從整體上系統(tǒng)地理解一定范圍（如力學或電磁學）內(nèi)的物理規(guī)律?！　≌怯捎谖锢韺W理論是一個系統(tǒng)的整體，所以學習時要從前到后踏踏實實、一步一步地都學好。否則前面的沒有學清楚，后面的學習就更困難了。例如，只有將經(jīng)典力學學清楚了，才能學好熱學、電磁學等；經(jīng)典力學不通，要學好量子物理是根本不可能的。　　學習物理學的一個重要環(huán)節(jié)是要學習如何應用物理的概念原理來分析解決問題，這一“實踐環(huán)節(jié)”在學習中主要是解答物理習題。關于各類（如力學的、熱學的、電磁學的……）習題的具體解題要點，本書將分章予以介紹。下面就解答物理習題，具體到關于課外作業(yè)的一般方法和要求作一些說明?！　×曨}是用來幫助理解和鞏固物理概念原理的事例，因此要具體分析每一道題的給定條件，然后選擇適當?shù)母拍詈驮磉M行解答。做題不在“多”，而在“精”，即對每個題目都要真正弄清楚為什么要利用這個而不是那個概念或原理來解答。不要不顧條件就直接套用公式。在書面解答中，要把解題的思路和應用的概念原理，即做題的“道理”盡可能簡明地寫出來。不要小看在解答習題過程中的這種書面表達，它實際上是對思維和表達能力的難得的訓練。以后大家在工作中總是要把自己的想法告訴他人而進行交流的，而科學和正確的表達，包括書面表達自己思想的能力是人們必備的一種素質(zhì)。　　致讀者大學物理學（第三版）學習輔導與習題解答很多習題需要數(shù)值計算。在這種情況下最好根據(jù)題設條件先應用公式進行文字推導，得出求未知量的最終文字表達式，然后再代入數(shù)值（注意各代入量的單位）進行計算求出數(shù)字結(jié)果。這樣做，一方面便于從理論根據(jù)上進行檢查分析，另一方面也便于檢查數(shù)字計算可能出現(xiàn)的錯誤。由于許多習題中涉及的物理量是矢量，所以在文字推導過程中要注意矢量和標量的區(qū)別，特別是要注意矢量不能按標量只考慮數(shù)值來運算，在同一方程式中不能出現(xiàn)矢量項和標量項相等的情況。數(shù)字結(jié)果位數(shù)的取舍要注意有效位數(shù)，一般取3位有效數(shù)字即可，切不可把計算器上顯示的8位數(shù)字都照抄到答案中?！　≡趯W習方法上，對大學生來說，自學已顯得非常重要了。一定要仔細閱讀教材（必要時還要選讀一些其他參考書），要注意體會其中關于概念原理的表述，特別是定義、定律及其推導過程。書上的例題一般都是教材作者精心選擇的具有典型意義的事例，一定要仔細研究其解答過程的思路與根據(jù)，并在自己解答習題時模仿應用。如果做課外作業(yè)時遇到困難，有必要參考本書的習題解答時，也要真正弄懂解題思路，在作業(yè)本上給出自己的解答，切不可照抄應付，學習是來不得半點虛假的?！　〕詫W外，在校大學生也要注意向教師學習，注意課堂聽講。對于教材內(nèi)容，教師總會有獨到的、重點的分析。聆聽教師的講解并從中獲得教益是難得的學習方式，應該自覺地珍惜把握。在自學的基礎上，就教師的講解有重點地記一些心得筆記是一種很好的學習方法?！　〕Ｂ犝f“物理難學”，事實并不完全如此。只要學習得法，刻苦認真，物理課將是一門引人入勝、啟迪思維、收獲豐碩、終身受益的課程?！　∵@里，向大家介紹一些當年我們學習的情況。那是半個世紀以前的事了，當時我們同王竹溪先生學習熱學。圖1是現(xiàn)今仍保存的我的作業(yè)本，封面上我的學號就是王先生補寫上去的。作業(yè)解答除理論分析外，還常有計算題。例如圖2所示的那個題目要求6位有效數(shù)字。當時用于計算的工具有計算尺，但計算尺只給出3位有效數(shù)字，除它以外就只好用對數(shù)表了。學生用4位對數(shù)表不符合要求，那就只能用已有的8位對數(shù)表，取其結(jié)果的6位作為答數(shù)。這一個題就要求計算108個數(shù)目。當時我們都認真地用8位對數(shù)表一個一個地計算了，未曾稍有馬虎。從圖2中還可以看出王先生教學是如何認真。對于計算結(jié)果的每個數(shù)字，他都認真地核對，哪怕最后一位錯了，他也認真地改正，圖2中十幾處改動就是他的親筆批注。每當回憶起王先生這樣的教風，我都深深為之感動，并在自己的教學中，奉為圭臬，奮力相從?！　D1　　圖2　　我們當時不但學習認真，而且有錯就改正，從不搞虛假自欺欺人。圖3是該習題本的一頁，打“*”號的解答是對上面解答的補充。這一補充我當時做不出來，是請教了顧之雨同學后做出的。據(jù)實相告，我在本頁下面注明了“來自顧之雨的習題本”?！　D3　　我在每一屆我教的班上都要出示這本習題本，并向同學們說明當時情況以激勵同學。課后常聽到回應：“深受感動，受益匪淺?！薄　∽詈笙Ｍ蠹叶颊J真學習，取得實實在在的好成績！

內(nèi)容概要

本書是張三慧主編《大學物理學（第三版）》（清華大學出版社2008年出版）的學習輔導用書。內(nèi)容包括該教材各章的概念原理復習、解題要點、思考題選答和習題解答。本書習題內(nèi)容廣泛，事例新穎、典型、有趣，富有啟發(fā)性，難度有低有高；復習內(nèi)容重點突出，解題要點明確清楚，習題解答簡明扼要。本書不但是學習所配套教材的好幫手，對于選用其他教材學習物理課程的大學生和自學大學物理的讀者及中學物理教師也是很好的輔助材料。

書籍目錄

第1篇 力學  第1章 質(zhì)點運動學  第2章 運動與力  第3章 動量與角動量  第4章 功和能  第5章 剛體的轉(zhuǎn)動  第6章 振動  第7章 波動  第8章 狹義相對論基礎第2篇 熱學  第9章 溫度和氣體動理論  第10章 熱力學第一定律  第11章 熱力學第二定律第3篇 電磁學  第12章 靜電場  第13章 電勢  第14章 靜電場中的導體  第15章 靜電場中的電介質(zhì)  第16章 恒定電流  第17章 磁力  第18章 磁場的源  第19章 磁場中的磁介質(zhì)  第20章 電磁感應  第21章 麥克斯韋方程組和電磁輻射第3篇 基于相對論的電磁學  第12章 電荷電場靜電場  第13章 運動電荷的電場  第14章 電勢電勢能  第15章 介電質(zhì)電容器  第16章 電流與電動勢  第17章 磁場  第18章 磁力  第19章 電磁感應  第20章 物質(zhì)的磁性  第21章 麥克斯韋方程組和電磁輻射第4篇 光學  第22章 光的干涉  第23章 光的衍射  第24章 光的偏振  第25章 幾何光學第5篇 量子物理  第26章 波粒二象性  第27章 薛定諤方程  第28章 原子中的電子  第29章 固體中的電子  第30章 核物理數(shù)值表

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