大學(xué)物理導(dǎo)論（上冊(cè)）

前言

　　《大學(xué)物理導(dǎo)論》修訂版繼續(xù)保持了原書(shū)對(duì)概念的形成、原理的確立和科學(xué)的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行歷史敘述的這一獨(dú)具特色的風(fēng)格，基本上保留了原書(shū)的全部?jī)?nèi)容，只是在課程內(nèi)容的現(xiàn)代化上有了進(jìn)一步的發(fā)展?！　≡凇洞髮W(xué)物理導(dǎo)論》出版后，13年來(lái)編者一直在進(jìn)行分子生物學(xué)的起源和進(jìn)展的研究。從對(duì)這一交叉學(xué)科的研究中編者深深體會(huì)到：物理學(xué)作為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科，是自然科學(xué)的基礎(chǔ)的意義。物理學(xué)為新學(xué)科的形成提供了理論依據(jù)、實(shí)驗(yàn)手段和工作方法，是許多其他學(xué)科，如化學(xué)、生物學(xué)、信息和材料科學(xué)的基礎(chǔ)。學(xué)科間的相互滲透和影響，必然會(huì)產(chǎn)生一些新的交叉學(xué)科。這些交叉學(xué)科不僅擴(kuò)展和豐富了自然科學(xué)的研究領(lǐng)域，而且它本身通常會(huì)成為最有前景的科學(xué)前沿?！　榱诉m應(yīng)科學(xué)發(fā)展的這一新趨勢(shì)，在修訂版中開(kāi)啟了物理學(xué)與生命學(xué)科結(jié)合的窗口，尋找到了相互聯(lián)系的幾個(gè)接口。在熱學(xué)中討論了耗散結(jié)構(gòu)、開(kāi)放系統(tǒng)的熵變、熵與信息和遺傳與信息的關(guān)系，以及與生物信息學(xué)有關(guān)的，包括遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、遺傳密碼的破譯和遺傳信息的傳遞機(jī)制等內(nèi)容；在光學(xué)中，介紹了x射線衍射分析的原理和方法、對(duì)DNA纖維的X射線衍射分析以及雙螺旋結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；在原子物理學(xué)中，介紹了原子之間化學(xué)鍵形成和分子之間氫鍵形成的量子理論以及納米技術(shù)的應(yīng)用，等等。為了保持全書(shū)的完整性和簡(jiǎn)潔性，增補(bǔ)了物理學(xué)在生物學(xué)和化學(xué)中應(yīng)用內(nèi)容的同時(shí)，還刪除了原書(shū)中與近代物理知識(shí)沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)的部分，包括在力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)的起源中屬于中國(guó)古代和古希臘時(shí)期的物理學(xué)成就的內(nèi)容?！　　?/pre>


內(nèi)容概要
　　《大學(xué)物理導(dǎo)論（上冊(cè)）（修訂版）》是一部面向前沿、內(nèi)容豐富、信息量大、獨(dú)具特色的大學(xué)物理教材。主要內(nèi)容包括力學(xué)與相對(duì)論，熱學(xué)。書(shū)中敘述了物理概念的形成、發(fā)展和演變過(guò)程，具體且深入地揭示了物理概念的內(nèi)涵。在闡述物理學(xué)的基本原理和基本定律時(shí)，還介紹了這些理論建立的過(guò)程，在重大發(fā)現(xiàn)中物理學(xué)家探索的歷程，分析了他們的研究思路、創(chuàng)造性工作特點(diǎn)以及所用的研究方法。在保持經(jīng)典物理知識(shí)體系相對(duì)完整的同時(shí)，還介紹了物理學(xué)的新進(jìn)展和前沿物理中的新知識(shí)，例如守恒定律與對(duì)稱性，混沌與牛頓力學(xué)的內(nèi)在隨機(jī)性，相對(duì)論與近代宇宙論，耗散結(jié)構(gòu)與信息熵，遺傳信息的傳遞，X射線衍射對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的分析，原子和分子結(jié)構(gòu)，化學(xué)鍵的量子理論以及原子核和基本粒子等。
　　《大學(xué)物理導(dǎo)論（上冊(cè)）（修訂版）》可作為理、工、農(nóng)、醫(yī)院校普通物理課程的教材，也可供中學(xué)物理教師閱讀和參考。



書(shū)籍目錄
緒論 物理學(xué)的作用與意義
0.1 物理學(xué)是自然科學(xué)的帶頭學(xué)科
0.2 物理學(xué)是現(xiàn)代技術(shù)革命的先導(dǎo)
0.3 物理學(xué)是科學(xué)的世界觀和方法論的基礎(chǔ)
第1篇 力學(xué)與相對(duì)論
第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)
1.1 力學(xué)的起源
1.1.1 力學(xué)的研究對(duì)象
1.1.2 近代力學(xué)的開(kāi)端
1.2 空間和時(shí)間的計(jì)量
1.2.1 長(zhǎng)度的計(jì)量
1.2.2 時(shí)間的計(jì)量
1.3 物質(zhì)世界的層次和數(shù)量級(jí)
1.3.1 空間尺度
1.3.2 時(shí)間尺度
1.4 參考系 質(zhì)點(diǎn)
1.4.1 參考系
1.4.2 坐標(biāo)系
1.4.3 質(zhì)點(diǎn)
1.5 速度 加速度
1.5.1 質(zhì)點(diǎn)的位置矢量
1.5.2 位移
1.5.3 速度
1.5.4 加速度
1.6 直線運(yùn)動(dòng)
1.6.1 勻加速直線運(yùn)動(dòng)
1.6.2 落體佯謬
1.6.3 伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究
1.6.4 伽利略的科學(xué)思想方法
1.7 曲線運(yùn)動(dòng)
1.7.1 拋體運(yùn)動(dòng)
1.7.2 圓周運(yùn)動(dòng)
1.8 相對(duì)運(yùn)動(dòng)
1.9 行星運(yùn)動(dòng)：托勒密與哥白尼之爭(zhēng)
1.9.1 天體的視運(yùn)動(dòng)
1.9.2 托勒密的地心體系
1.9.3 哥白尼的日心體系
1.10 開(kāi)普勒定律的發(fā)現(xiàn)
1.10.1 開(kāi)普勒的行星軌道模型
1.10.2 等面積定律的確立
1.10.3 橢圓軌道的發(fā)現(xiàn)
1.10.4 和諧定律的提出
1.10.5 開(kāi)普勒的科學(xué)思想方法
思考題
習(xí)題
第2章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律
2.1 牛頓力學(xué)體系的形成
2.1.1 伽利略的慣性原理
2.1.2 笛卡兒的力學(xué)原理
2.1.3 惠更斯對(duì)碰撞和擺的研究
2.1.4 牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的問(wèn)世
2.2 牛頓第一定律 慣性參考系
2.2.1 慣性定律
2.2.2 慣性參考系
2.3 牛頓第二定律 力和質(zhì)量的概念
2.3.1 牛頓第二定律的表述
2.3.2 力的疊加原理
2.3.3 力的概念
2.3.4 質(zhì)量的概念
2.4 牛頓第三定律
2.5 單位制和量綱
2.5.1 單位制 基本單位和導(dǎo)出單位
思考題
習(xí)題
第2篇 熱學(xué)
附表
習(xí)題答案
參考文獻(xiàn)


章節(jié)摘錄
　　2.1.4 牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的問(wèn)世　　牛頓（Newton，1642-1727）1642年12月25日出生于英格蘭林肯郡沃爾斯索普村一個(gè)農(nóng)戶家里。1661年6月，他考上劍橋大學(xué)三一學(xué)院。當(dāng)時(shí)，那里還講授一些經(jīng)院式課程。兩年之后三一學(xué)院出現(xiàn)了新氣象。盧卡斯創(chuàng)設(shè)了一個(gè)別開(kāi)蹊徑的講座，規(guī)定講授自然科學(xué)知識(shí)如地理、物理、天文和數(shù)學(xué)課程。第一任數(shù)學(xué)講座教授巴洛（Barrow）是一位博學(xué)的科學(xué)家，他把牛頓引向自然科學(xué)，特別是數(shù)學(xué)和物理學(xué)的研究。　　在1664年，牛頓已從亞里士多德的煩瑣哲學(xué)思想影響下解放出來(lái)。在此之前，他讀了笛卡兒的《幾何學(xué)》和《哲學(xué)原理》、伽利略的《兩個(gè)世界體系的對(duì)話》等著作。這些書(shū)有助于他的科學(xué)思想的發(fā)展，對(duì)于后來(lái)牛頓力學(xué)的形成起了巨大的作用。他在立志使力學(xué)體系化的過(guò)程中，繼承了笛卡兒的慣性定律、運(yùn)動(dòng)量守恒和圓周運(yùn)動(dòng)的解析這三大成果。利用了伽利略的落體定律和運(yùn)動(dòng)的合成。如果看一看牛頓的早期手稿，就不難發(fā)現(xiàn)笛卡兒和伽利略對(duì)他的強(qiáng)烈影響?！　∨ｎD在1664-1665年寫(xiě)的《未發(fā)表的記事手稿》（waste book）中，討論了碰撞問(wèn)題。他發(fā)展了笛卡兒關(guān)于運(yùn)動(dòng)量是物體質(zhì)量與速度相乘積的概念，不僅考慮到了運(yùn)動(dòng)量的大小，而且考慮到了它的方向。他對(duì)彈性碰撞的物理過(guò)程做了生動(dòng)具體的描述：在碰撞中兩球擠壓，產(chǎn)生瞬時(shí)變形，而后恢復(fù)原形，球被彈射出去。他得出結(jié)論：兩個(gè)質(zhì)量相同的完全彈性球，以相同的速度相向作對(duì)心碰撞后，兩者都以相同的速度向相反方向運(yùn)動(dòng)。碰撞問(wèn)題的討論，對(duì)于牛頓形成力的概念提供了一個(gè)理想的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。在他的手稿中已經(jīng)萌發(fā)了力的定義：力正比于它產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)量的改變。如果假設(shè)碰撞物體之間的作用力大小相等、方向相反，按照這個(gè)力的定義，必然得出碰撞過(guò)程中運(yùn)動(dòng)量守恒的結(jié)論。這說(shuō)明在他的手稿中，力學(xué)的基本概念和基本定律已大體上顯露出全貌。　　……








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