大學(xué)物理學(xué)

前言

　　物理學(xué)是一門關(guān)于自然規(guī)律的科學(xué)。它是由許多概念和原理組成的，要學(xué)好物理就要首先注意理解和掌握有關(guān)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(biāo)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(jìn)勢能概念的基礎(chǔ)等。概念和原理常常以數(shù)學(xué)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(guān)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(dá)的，因此對敘述基本概念與原理的科學(xué)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(jìn)行科學(xué)和正確的思考、分析與描述。試問，如果對“做功與路徑無關(guān)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(jī)械能概念去分析解決問題呢？　　物理學(xué)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(dǎo)出來的。學(xué)習(xí)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(dǎo)出的概念或原理之間的關(guān)系，并且要學(xué)會如何推導(dǎo)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(dǎo)出機(jī)械能守恒定律，從質(zhì)點(diǎn)的角動量定理導(dǎo)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(xué)或電磁學(xué)）內(nèi)的物理規(guī)律?！　≌怯捎谖锢韺W(xué)理論是一個系統(tǒng)的整體，所以學(xué)習(xí)時要從前到后踏踏實實、一步一步地都學(xué)好。否則前面的沒有學(xué)清楚，后面的學(xué)習(xí)就更困難了。例如，只有將經(jīng)典力學(xué)學(xué)清楚了，才能學(xué)好熱學(xué)、電磁學(xué)等；經(jīng)典力學(xué)不通，要學(xué)好量子物理是根本不可能的?！　W(xué)習(xí)物理學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)是要學(xué)習(xí)如何應(yīng)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(xué)習(xí)中主要是解答物理習(xí)題。關(guān)于各類（如力學(xué)的、熱學(xué)的、電磁學(xué)的……）習(xí)題的具體解題要點(diǎn)，本書將分章予以介紹。下面就解答物理習(xí)題，具體到關(guān)于課外作業(yè)的一般方法和要求作一些說明?！　×?xí)題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(dāng)?shù)母拍詈驮磉M(jìn)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(yīng)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(xí)題過程中的這種書面表達(dá)，它實際上是對思維和表達(dá)能力的難得的訓(xùn)練。以后大家在工作中總是要把自己的想法告訴他人而進(jìn)行交流的，而科學(xué)和正確的表達(dá)，包括書面表達(dá)自己思想的能力是人們必備的一種素質(zhì)?！　≈伦x者大學(xué)物理學(xué)（第三版）學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與習(xí)題解答很多習(xí)題需要數(shù)值計算。在這種情況下最好根據(jù)題設(shè)條件先應(yīng)用公式進(jìn)行文字推導(dǎo)，得出求未知量的最終文字表達(dá)式，然后再代入數(shù)值（注意各代入量的單位）進(jìn)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(jìn)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(xí)題中涉及的物理量是矢量，所以在文字推導(dǎo)過程中要注意矢量和標(biāo)量的區(qū)別，特別是要注意矢量不能按標(biāo)量只考慮數(shù)值來運(yùn)算，在同一方程式中不能出現(xiàn)矢量項和標(biāo)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(xué)習(xí)方法上，對大學(xué)生來說，自學(xué)已顯得非常重要了。一定要仔細(xì)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(guān)于概念原理的表述，特別是定義、定律及其推導(dǎo)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(xì)研究其解答過程的思路與根據(jù)，并在自己解答習(xí)題時模仿應(yīng)用。如果做課外作業(yè)時遇到困難，有必要參考本書的習(xí)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(yīng)付，學(xué)習(xí)是來不得半點(diǎn)虛假的?！　〕詫W(xué)外，在校大學(xué)生也要注意向教師學(xué)習(xí)，注意課堂聽講。對于教材內(nèi)容，教師總會有獨(dú)到的、重點(diǎn)的分析。聆聽教師的講解并從中獲得教益是難得的學(xué)習(xí)方式，應(yīng)該自覺地珍惜把握。在自學(xué)的基礎(chǔ)上，就教師的講解有重點(diǎn)地記一些心得筆記是一種很好的學(xué)習(xí)方法?！　〕Ｂ犝f“物理難學(xué)”，事實并不完全如此。只要學(xué)習(xí)得法，刻苦認(rèn)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(dāng)年我們學(xué)習(xí)的情況。那是半個世紀(jì)以前的事了，當(dāng)時我們同王竹溪先生學(xué)習(xí)熱學(xué)。圖1是現(xiàn)今仍保存的我的作業(yè)本，封面上我的學(xué)號就是王先生補(bǔ)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(dāng)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(xué)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(dāng)時我們都認(rèn)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(xué)是如何認(rèn)真。對于計算結(jié)果的每個數(shù)字，他都認(rèn)真地核對，哪怕最后一位錯了，他也認(rèn)真地改正，圖2中十幾處改動就是他的親筆批注。每當(dāng)回憶起王先生這樣的教風(fēng)，我都深深為之感動，并在自己的教學(xué)中，奉為圭臬，奮力相從。　　圖1　　圖2　　我們當(dāng)時不但學(xué)習(xí)認(rèn)真，而且有錯就改正，從不搞虛假自欺欺人。圖3是該習(xí)題本的一頁，打“*”號的解答是對上面解答的補(bǔ)充。這一補(bǔ)充我當(dāng)時做不出來，是請教了顧之雨同學(xué)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(xí)題本”。　　圖3　　我在每一屆我教的班上都要出示這本習(xí)題本，并向同學(xué)們說明當(dāng)時情況以激勵同學(xué)。課后常聽到回應(yīng)：“深受感動，受益匪淺?！薄　∽詈笙Ｍ蠹叶颊J(rèn)真學(xué)習(xí)，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(xué)物理學(xué)（第三版）》（清華大學(xué)出版社2008年出版）的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)用書。內(nèi)容包括該教材各章的概念原理復(fù)習(xí)、解題要點(diǎn)、思考題選答和習(xí)題解答。本書習(xí)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(fù)習(xí)內(nèi)容重點(diǎn)突出，解題要點(diǎn)明確清楚，習(xí)題解答簡明扼要。本書不但是學(xué)習(xí)所配套教材的好幫手，對于選用其他教材學(xué)習(xí)物理課程的大學(xué)生和自學(xué)大學(xué)物理的讀者及中學(xué)物理教師也是很好的輔助材料。

書籍目錄

第1篇 力學(xué)  第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)  第2章 運(yùn)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(chǔ)第2篇 熱學(xué)  第9章 溫度和氣體動理論  第10章 熱力學(xué)第一定律  第11章 熱力學(xué)第二定律第3篇 電磁學(xué)  第12章 靜電場  第13章 電勢  第14章 靜電場中的導(dǎo)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(yīng)  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(xué)  第12章 電荷電場靜電場  第13章 運(yùn)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(yīng)  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(xué)  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(xué)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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