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)、性質(zhì)、基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其相互作用的學(xué)科，是一項(xiàng)激動(dòng)人心的智力探險(xiǎn)活動(dòng)，并為人類文明做出巨大貢獻(xiàn)。物理學(xué)拓展我們認(rèn)識(shí)自然的疆界，深化我們對(duì)其他學(xué)科的理解，是技術(shù)進(jìn)步最重要的基礎(chǔ)。物理教育為科學(xué)和技術(shù)培養(yǎng)訓(xùn)練有素的人才。物理學(xué)的進(jìn)步對(duì)社會(huì)發(fā)展和人類生活的改善有不可估量的影響。　　縱觀歷史，物理學(xué)在生產(chǎn)方式上極大地推動(dòng)著人類物質(zhì)文明的發(fā)展，例如，歷次產(chǎn)業(yè)革命。李政道教授說，20世紀(jì)幾乎絕大部分的科技文明，都是從狹義相對(duì)論、量子力學(xué)來的。另一方面，物理學(xué)在從思想上改變著人類精神文明的進(jìn)程。能量守恒與轉(zhuǎn)化、時(shí)間與空間的統(tǒng)一、量子化與不確定原理等物理學(xué)的重大突破，在人們的思想上引起了一場(chǎng)又一場(chǎng)革命。物理學(xué)對(duì)于社會(huì)發(fā)展、人類生活的改善、人類文明的進(jìn)步各個(gè)層面的影響不可估量?！　∥锢韺W(xué)是一代又一代科技工作者長(zhǎng)期創(chuàng)造性研究工作的結(jié)晶，處處都閃耀著創(chuàng)新精神的光芒。物理學(xué)史中有大量的創(chuàng)新和發(fā)明，運(yùn)用和發(fā)展了分析和歸納、猜想和類比等創(chuàng)新思維，形成了人類認(rèn)識(shí)世界的完整的方法論。　　物理教育不僅向人們傳授最基礎(chǔ)的科學(xué)知識(shí)，而且可以培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)的能力、分析問題和解決問題的能力；引導(dǎo)學(xué)生追求真理、獻(xiàn)身科學(xué)，樹立科學(xué)發(fā)展觀；激發(fā)學(xué)生求知熱情、探索和創(chuàng)新精神。物理教育是素質(zhì)教育的主要內(nèi)容之一，不僅科學(xué)技術(shù)人才的培養(yǎng)離不開物理教育，人文社會(huì)工作者也需要物理教育。老一輩無產(chǎn)階級(jí)革命家陸定一同志就曾經(jīng)請(qǐng)何祚庥同志講授物理學(xué)，從經(jīng)典物理到量子力學(xué)，為時(shí)長(zhǎng)達(dá)半年之久?！　】茖W(xué)需要不斷地創(chuàng)新，教育同樣需要不斷地創(chuàng)新。在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的新時(shí)代，如何進(jìn)行大學(xué)物理學(xué)的教學(xué)改革，以提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效率，是物理工作者教育工作者都應(yīng)該關(guān)心的重要問題。教育部高等學(xué)校非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)一直很重視非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，該分委員會(huì)于2004年10月9日至10月12日在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)召開了“全國(guó)高等學(xué)校非物理類專業(yè)物理課程基本要求研討會(huì)”，會(huì)上提出了大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求。

內(nèi)容概要

　　全書力圖在切實(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的同時(shí)，突出培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)的能力、科學(xué)思維能力和解決問題的能力?！　∪珪稚?、下兩冊(cè)。上冊(cè)包括力學(xué)、機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波以及熱學(xué)三部分。下冊(cè)包括電磁學(xué)、波動(dòng)光學(xué)和量子物理學(xué)部分。電磁學(xué)的具體內(nèi)容包括：靜電場(chǎng)和穩(wěn)恒磁場(chǎng)的基本規(guī)律、電場(chǎng)與磁場(chǎng)相互聯(lián)系的規(guī)律。波動(dòng)光學(xué)的具體內(nèi)容包括：光的干涉、衍射和偏振的基本理論及其應(yīng)用。量子物理學(xué)的具體內(nèi)容包括：量子理論的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和量子力學(xué)入門知識(shí)?！　　洞髮W(xué)物理學(xué)（第2版）（上冊(cè)）》可以作為高等學(xué)校非物理類專業(yè)大學(xué)物理學(xué)課程的教材。

書籍目錄

序第2版前言前言第1篇 力學(xué)第1章 運(yùn)動(dòng)學(xué)1.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念1.1.1 參照系和坐標(biāo)系1.1.2 質(zhì)點(diǎn)模型1.1.3 位置矢量1.1.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程1.1.5 位移1.1.6 毛度1.1.7 加速度1.1.8 運(yùn)動(dòng)學(xué)中的基本關(guān)系1.2 幾種常見的運(yùn)動(dòng)1.2.1 直線運(yùn)動(dòng)1.2.2 拋體運(yùn)動(dòng)1.2.3 圓周運(yùn)動(dòng)1.2.4 一般平面曲線運(yùn)動(dòng)1.3 相對(duì)運(yùn)動(dòng)習(xí)題第2章 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)2.1 牛頓定律2.1.1 牛頓第一定律2.1.2 力的含義2.1.3 牛頓第二定律2.1.4 牛頓第三定律2.2 常見的力2.3 動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律2.3.1 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理2.3.2 質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理2.3.3 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理2.3.4 質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量守恒定律2.4 動(dòng)能定理和功能原理2.4.1 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理2.4.2 保守力與勢(shì)能2.4.3 質(zhì)點(diǎn)的功能原理2.4.4 質(zhì)點(diǎn)系的功能原理2.5 能量守恒定律2.5.1 質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能守恒定律2.5.2 質(zhì)點(diǎn)系的機(jī)械能守恒定律2.5.3 能量守恒定律2.5.4 碰撞2.6 角動(dòng)量定理和角動(dòng)量守恒定律2.6.1 角動(dòng)量定理2.6.2 角動(dòng)量守恒定律習(xí)題第3章 剛體動(dòng)力學(xué)3.1 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3.1.1 角動(dòng)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3.1.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算舉例3.2 剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定理3.3 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定理的積分形式3.3.1 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理3.3.2 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理3.4 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量守恒定律3.5 剛體的進(jìn)動(dòng)3.5.1 剛體的進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象3.5.2 對(duì)稱陀螺在重力場(chǎng)中的進(jìn)動(dòng)規(guī)律附錄：剛體定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)定理的簡(jiǎn)化推導(dǎo)習(xí)題第4章 狹義相對(duì)論基礎(chǔ)4.1 伽利略相對(duì)性原理4.1.1 伽利略相對(duì)性原理4.1.2 伽利略坐標(biāo)變換4.2 狹義相對(duì)論的基本原理4.2.1 基本原理4.2.2 洛倫茲變換4.2.3 洛倫茲變換的推導(dǎo)4.3 狹義相對(duì)論的時(shí)空觀4.3.1 關(guān)于測(cè)量或觀察4.3.2 狹義相對(duì)論的時(shí)空觀4.3.3 狹義相對(duì)論的速度變換關(guān)系4.4 狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)4.4.1 相對(duì)論力學(xué)的基本方程4.4.2 相對(duì)論力學(xué)中質(zhì)量和能量的關(guān)系附錄：均勻電場(chǎng)中帶電粒子做一維運(yùn)動(dòng)的加速度和速度習(xí)題第2篇 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波第5章 機(jī)械振動(dòng)5.1 彈簧振子和單擺的運(yùn)動(dòng)方程5.1.1 彈簧振子的動(dòng)力學(xué)方程5.1.2 彈簧振子的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程5.1.3 單擺的運(yùn)動(dòng)方程5.2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)5.2.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的基本概念5.2.2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量圖表示法5.2.3 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量5.3 同方向同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成5.3.1 兩個(gè)同方向同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成5.3.2 多個(gè)同方向同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成5.4 相互垂直的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成5.4.1 同頻率的兩個(gè)相互垂直的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成5.4.2 不同頻率的兩個(gè)相互垂直的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成5.5 阻尼振動(dòng)5.6 受迫振動(dòng)和共振附錄：用Mathematica命令描繪受迫振動(dòng)和共振的參考命令和圖形5.7 非線性振動(dòng)簡(jiǎn)介習(xí)題第6章 機(jī)械波6.1 機(jī)械波的基本概念6.1.1 機(jī)械波6.1.2 機(jī)械波產(chǎn)生的條件6.1.3 橫波與縱波6.1.4 波陣面與波射線6.2 波長(zhǎng)、頻率、周期和波速6.2.1 波長(zhǎng)6.2.2 波的周期和頻率6.2.3 波速6.3 機(jī)械波的波動(dòng)方程6.3.1 平面簡(jiǎn)諧波的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程6.3.2 對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的分析與討論6.3.3 波的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的一般形式6.3.4 波的動(dòng)力學(xué)方程6.4 波的能量6.4.1 波的能量密度6.4.2 波的能流和能流密度6.4.3 波的吸收6.5 惠更斯原理6.6 波的疊加和波的干涉6.6.1 波的疊加原理6.6.2 波的干涉……第3篇 熱學(xué)第7章 熱學(xué)現(xiàn)象的宏觀規(guī)律第8章 熱力學(xué)規(guī)律的微觀解釋附錄1 矢量和微積分初步附錄2 Mathematica保用入門附錄3 中英文對(duì)照目錄附錄4 參考答案

章節(jié)摘錄

　　在物質(zhì)世界多種多樣的運(yùn)動(dòng)形式中，最簡(jiǎn)單、最普遍的一種運(yùn)動(dòng)形式，就是物體之間的位置變化，即一個(gè)物體相對(duì)于其他物體，或物體的一部分相對(duì)于其他部分的位置變化，這種形式的運(yùn)動(dòng)稱為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。天體的運(yùn)行，車輛、飛機(jī)的行駛，水、空氣的流動(dòng)等等，都是常見的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科稱為力學(xué)?！　∮捎跈C(jī)械運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最普遍的一種運(yùn)動(dòng)形式，人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐和社會(huì)活動(dòng)中大量接觸它，機(jī)械運(yùn)動(dòng)便成為人們最早研究的一種運(yùn)動(dòng)形式。因此，力學(xué)最早得到發(fā)展，在各種自然學(xué)科中也最富有直觀性。另一方面，力學(xué)已成為熱學(xué)、電磁學(xué)和量子物理學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)。　　在力學(xué)中，研究物體運(yùn)動(dòng)的位置隨時(shí)間變化關(guān)系的內(nèi)容，屬于運(yùn)動(dòng)學(xué)，而研究物體在運(yùn)動(dòng)中和周圍其他物體的相互作用關(guān)系的內(nèi)容，則屬于動(dòng)力學(xué)。運(yùn)動(dòng)學(xué)主要解決物體運(yùn)動(dòng)的定量描述問題，動(dòng)力學(xué)主要探究運(yùn)動(dòng)的原因和規(guī)律。無論是運(yùn)動(dòng)學(xué)還是動(dòng)力學(xué)，它們的內(nèi)容都充分表現(xiàn)出牛頓力學(xué)的兩個(gè)顯著特點(diǎn)：第一，牛頓力學(xué)是以質(zhì)，最為基礎(chǔ)的力學(xué)，質(zhì)點(diǎn)的位置、速度、加速度、動(dòng)量、受力等物理量都是矢量；第二，牛頓力學(xué)主要研究的是運(yùn)動(dòng)和變化，而不是靜止與平衡，所涉及的物理量都是時(shí)間的函數(shù)（在特殊情況下為常數(shù)）。因此，矢量和函數(shù)是力學(xué)的兩個(gè)最基本的數(shù)學(xué)工具，這就要求我們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中必須熟悉矢量和微積分運(yùn)算的一些基本規(guī)則和方法?！　≡诒酒覀兿戎亟榻B經(jīng)典力學(xué)中有關(guān)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的一些基本概念和規(guī)律。其中包括在物理學(xué)中有著廣泛應(yīng)用和重要作用的能量守恒定律、動(dòng)量守恒定律和角動(dòng)量守恒定律。在此基礎(chǔ)上，把這些基本概念和規(guī)律運(yùn)用到剛體運(yùn)動(dòng)的一些簡(jiǎn)單情形中。隨后，我們?cè)跈C(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的問題中進(jìn)一步拓展這些概念和規(guī)律。此外，我們還將介紹狹義相對(duì)論力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。這些內(nèi)容不僅是力學(xué)中最基本的部分，也是學(xué)習(xí)其他后續(xù)課程的基礎(chǔ)，必須很好地掌握。

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