大學(xué)物理學(xué)（上冊(cè)）

前言

　　物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)形態(tài)的科學(xué)，物理學(xué)探索的是物質(zhì)世界最普遍、最基本的規(guī)律。它所研究的范圍包括小到電子、質(zhì)子，大到類星體；從150億年前宇宙大爆炸直到今日的一切對(duì)象。物理學(xué)作為自然科學(xué)的基礎(chǔ)，從17世紀(jì)以來，一直是創(chuàng)建邊緣、交叉科學(xué)，推動(dòng)相關(guān)學(xué)科發(fā)展的領(lǐng)頭學(xué)科，特別是20世紀(jì)初建立的近代物理，幾乎深入到各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，并發(fā)揮著巨大和潛在的作用。　　物理學(xué)與數(shù)學(xué)從一開始就有著密不可分的聯(lián)系。由于物理學(xué)中涉及許多變量，為了研究各個(gè)變量之間的關(guān)系，就需要使用微積分學(xué)這一數(shù)學(xué)工具。事實(shí)上，牛頓正是基于研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的需要才創(chuàng)建微積分學(xué)的。此后的300多年問，物理學(xué)和數(shù)學(xué)之間一直是互相交融、彼此促進(jìn)的。例如，自20世紀(jì)中葉以來，物理學(xué)家通過使用群論、微分幾何等數(shù)學(xué)工具去研究物質(zhì)世界中普遍存在的對(duì)稱性規(guī)律，已取得了豐碩的成果；反過來，來自于這些物理問題的二些新的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)又為數(shù)學(xué)學(xué)科的發(fā)展注入了新的活力。物理學(xué)與化學(xué)之間也是互相交融、并肩前進(jìn)的，例如，基于量子物理學(xué)的基本規(guī)律去深入研究化學(xué)現(xiàn)象的量子化學(xué)已成為化學(xué)學(xué)科的一個(gè)主流方向。物理學(xué)與生命科學(xué)的關(guān)系，由量子力學(xué)創(chuàng)始人薛定諤的一句名言“生命賴以負(fù)熵為生”而蘊(yùn)含其中。生物分子學(xué)的發(fā)展，雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA的確定，更顯示出物理學(xué)在生命科學(xué)中的重要地位。申農(nóng)引入信息熵，把信息科學(xué)和物理學(xué)有機(jī)地聯(lián)系起來。物理學(xué)的這種特殊地位和作用，使它成為科學(xué)素質(zhì)教育的必修課?！　×硪环矫妫锢韺W(xué)是理論與實(shí)踐高度結(jié)合的科學(xué)。在物理學(xué)創(chuàng)建后的300多年中，物理學(xué)促成了三次技術(shù)大革命，從根本上改變了人類的生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式。

內(nèi)容概要

　　《大學(xué)物理學(xué)（上冊(cè)）》分上、下冊(cè)。上冊(cè)內(nèi)容包括質(zhì)點(diǎn)力學(xué)和質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的力學(xué)規(guī)律、剛體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、狹義相對(duì)論、振動(dòng)和波、熱平衡態(tài)的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律和熱力學(xué)三大定律?！洞髮W(xué)物理學(xué)（上冊(cè)）》內(nèi)容精練，注意增加現(xiàn)代物理學(xué)的內(nèi)容及應(yīng)用，力求經(jīng)典內(nèi)容現(xiàn)代化，并適當(dāng)減少了習(xí)題的難度?！　　洞髮W(xué)物理學(xué)（上冊(cè)）》可作為高等院校理、工科非物理專業(yè)大學(xué)物理教材，也可供師范、?？圃盒５慕處熀蛯W(xué)生參考。

書籍目錄

第一部分力學(xué)第一章力學(xué)引論1力學(xué)的研究對(duì)象2力學(xué)中的數(shù)學(xué)方法3力學(xué)中的基本物理量3.1基本量與導(dǎo)出量單位量綱3.2牛頓力學(xué)的適用范圍習(xí)題第二章運(yùn)動(dòng)學(xué)1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的矢量描述1.1位移和元位移1.2速度1.3加速度2質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)描述（I）2.1直角坐標(biāo)系2.2質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的直角坐標(biāo)描述3質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)描述（Ⅱ）3.1平面極坐標(biāo)系3.2圓周運(yùn)動(dòng)、角速度和角加速度3.3自然坐標(biāo)系4運(yùn)動(dòng)描述的相對(duì)性4.1絕對(duì)時(shí)空觀4.2運(yùn)動(dòng)描述的相對(duì)性4.3伽利略變換習(xí)題第三章動(dòng)力學(xué)1牛頓動(dòng)力學(xué)1.1慣性參考系1.2質(zhì)量力1.3牛頓定律解題示例1.4牛頓動(dòng)力學(xué)：從質(zhì)點(diǎn)到質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)2動(dòng)量、動(dòng)量定理及動(dòng)量守恒2.1動(dòng)量的引入2.2動(dòng)量定理2.3動(dòng)量守恒定律3動(dòng)能、勢(shì)能及機(jī)械能守恒3.1動(dòng)能、功和動(dòng)能定理3.2保守力和勢(shì)能3.3功能原理和機(jī)械能守恒定律3.4能量守恒定律4角動(dòng)量、角動(dòng)量定理及角動(dòng)量守恒4.1角動(dòng)量的引入4.2角動(dòng)量定理4.3角動(dòng)量守恒定律5質(zhì)心參考系6非慣性參考系簡(jiǎn)介6.1力學(xué)相對(duì)性原理6.2非慣性參考系和慣性力6.3轉(zhuǎn)動(dòng)參考系、慣性離心力和科里奧利力習(xí)題第四章剛體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1剛體的平動(dòng)和定軸轉(zhuǎn)動(dòng)1.1剛體平動(dòng)的運(yùn)動(dòng)描述1.2剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)描述2剛體對(duì)定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2.1轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的引入2.2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算3剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律4剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理4.1力矩的功4.2剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理5剛體的平面平行運(yùn)動(dòng)5.1剛體的一般運(yùn)動(dòng)5.2剛體的平面平行運(yùn)動(dòng)習(xí)題第五章狹義相對(duì)論1狹義相對(duì)論的基本假設(shè)1.1伽利略變換的失效1.2狹義相對(duì)論的基本假設(shè)2相對(duì)論運(yùn)動(dòng)學(xué)2.1絕對(duì)時(shí)空觀的失效2.2洛倫茲變換2.3狹義相對(duì)論的時(shí)空觀3相對(duì)論動(dòng)力學(xué)3.1動(dòng)量和相對(duì)論質(zhì)量3.2相對(duì)論動(dòng)能3.3相對(duì)論能量質(zhì)能關(guān)系習(xí)題第六章振動(dòng)和波1簡(jiǎn)諧振動(dòng)1.1周期丁、頻率V、圓頻率W1.2相位和初相位1.3振幅A和初相位的計(jì)算1.4速度和加速度1.5能量1.6相圖1.7簡(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量（或振幅矢量）表示法2阻尼振動(dòng)及其Q值2.1阻尼彈簧振子2.2阻尼振動(dòng)系統(tǒng)的Q值w3受迫振動(dòng)共振3.1受迫彈簧振子3.2共振4簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成4.1同方向、同頻率兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成4.2同方向、不同頻率兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成4.3兩個(gè)互相垂直的同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成4.4兩個(gè)互相垂直的不同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成李薩如圖形4.5振動(dòng)的分解5從單擺到混沌5.1無阻尼，無周期性外力5.2有阻尼，無周期性外力5.3有阻尼，有周期性外力6波的基本概念6.1機(jī)械波在彈性介質(zhì)中的形成6.2縱波和橫波平面波和球面波6.3波速6.4波的周期、頻率和波長(zhǎng)7平面簡(jiǎn)諧波7.1平面簡(jiǎn)諧波的表達(dá)式（波函數(shù)）第二部分熱學(xué)第一章熱學(xué)基本概念、熱力學(xué)第零定律和溫度第二章熱平衡態(tài)的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律簡(jiǎn)介第三章熱力學(xué)第一定律內(nèi)能第四章熱力學(xué)第二定律和熱力學(xué)第三定律習(xí)題附錄

章節(jié)摘錄

　　考慮到運(yùn)動(dòng)描述的相對(duì)性，所謂“靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”總是相對(duì)于一個(gè)參考系而言的。一個(gè)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，在某些參考系看來也可能作非勻速運(yùn)動(dòng)。然而，牛頓第一定律的意義在于：如果一個(gè)物體不受外力作用，那么一定可以選擇一個(gè)參考系，相對(duì)于該系物體在作勻速直線運(yùn)動(dòng)或保持靜止。這樣一個(gè)特殊的參考系稱為慣性參考系（簡(jiǎn)稱慣性系）。換言之，慣性系是牛頓第一定律所適用的參考系。除5和6外，本章的動(dòng)力學(xué)內(nèi)容都是在慣性系意義上進(jìn)行討論的。　　要確定一個(gè)參考系是不是慣性系，只能依靠觀察和實(shí)驗(yàn)。完全不受外力作用的物體在物質(zhì)世界中并不存在，因此我們所講的慣性系只不過是在一定測(cè)量精度范圍內(nèi)的一種近似。一般在研究地球表面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于地面上各處的（相對(duì)于地心）的自轉(zhuǎn)加速度和地球（相對(duì)于太陽）的公轉(zhuǎn)加速度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地面上的重力加速度，所以我們可以把坐標(biāo)軸固定在地面上的參考系（稱為實(shí)驗(yàn)室參考系）近似視為慣性系處理。但在必須計(jì)人地球的自轉(zhuǎn)甚至公轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，則要把地心參考系甚至太陽參考系視為慣性系才能直接運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律。

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