基礎(chǔ)物理學(xué)教程（上冊(cè)）

前言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)人才的培養(yǎng)也提出了更高、更新的要求。為了滿足這一要求，基礎(chǔ)物理的教學(xué)內(nèi)容和課程體系就要不斷改進(jìn)。本教材就是為此目的，在教學(xué)實(shí)踐和教改研究的基礎(chǔ)上編寫(xiě)的?！　”窘滩脑趦?nèi)容上，注意“保證基礎(chǔ)，加強(qiáng)近代，聯(lián)系實(shí)際，涉及前沿”的選材原則。具體考慮如下幾點(diǎn)：　　1.考慮到教材既要反映物理學(xué)的新進(jìn)展，使教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化，又能適應(yīng)課程授課學(xué)時(shí)不斷減少的趨勢(shì)，教材從形式上減少了力學(xué)和電磁學(xué)等部分的章節(jié)（這兩部分各壓縮為三章）；在內(nèi)容上盡量避免與中學(xué)物理的不必要重復(fù)。本書(shū)力求以簡(jiǎn)明、準(zhǔn)確的語(yǔ)言闡述物理學(xué)中的基本概念、原理、定律、定理和定義等?！　?.教材內(nèi)容采取以“滲透式”與“透徹式”相結(jié)合的方式介紹，不同內(nèi)容采取不同的形式。除基本內(nèi)容外，教材中安排了標(biāo)“*”號(hào)的內(nèi)容，可根據(jù)課時(shí)和專業(yè)及學(xué)生對(duì)象的情況在教學(xué)中進(jìn)行取舍，不影響后繼內(nèi)容的學(xué)習(xí)。還有一些關(guān)于學(xué)科發(fā)展的前沿進(jìn)展、新技術(shù)和應(yīng)用等，教材以閱讀材料形式編入供學(xué)生閱讀，以使學(xué)生涉獵前沿、了解學(xué)科的發(fā)展及新技術(shù)的應(yīng)用等?！　?.《基礎(chǔ)物理學(xué)教程》與中學(xué)物理的不同主要在于數(shù)學(xué)處理方法的不同及適用范圍的擴(kuò)展。而數(shù)學(xué)處理方法是該課程一開(kāi)始的難點(diǎn)。本教材把數(shù)學(xué)處理方法的過(guò)渡作為突破口（如微積分的應(yīng)用、矢量運(yùn)算等），使學(xué)生盡快適應(yīng)該課程的處理方法，為學(xué)好該門(mén)課程掃除障礙?！　?.教材力求體現(xiàn)對(duì)學(xué)生高素質(zhì)和綜合能力的培養(yǎng)，注意物理思想及處理物理問(wèn)題方法的介紹，克服教材就是知識(shí)堆砌的現(xiàn)象。在教材中適量加入物理學(xué)史的介紹和物理學(xué)家簡(jiǎn)介，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造發(fā)明意識(shí)及對(duì)待科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和實(shí)事求是的作風(fēng)。

內(nèi)容概要

　　《基礎(chǔ)物理學(xué)教程（上冊(cè)）》上下冊(cè)共五篇，分為十三章。上冊(cè)兩篇，包括第一篇力學(xué)部分的質(zhì)點(diǎn)力學(xué)、力學(xué)中的守恒定律、剛體和流體；第二篇電磁學(xué)部分的靜電場(chǎng)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)和電磁場(chǎng)。下冊(cè)三篇，包括第三篇熱物理學(xué)的熱力學(xué)基礎(chǔ)、氣體動(dòng)理論；第四篇振動(dòng)與波部分的振動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)、波動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)、波動(dòng)光學(xué)；第五篇近代物理學(xué)基礎(chǔ)部分的相對(duì)論基礎(chǔ)、量子力學(xué)基礎(chǔ)?！　”窘坛炭勺鳛槔?、工科非物理專業(yè)大學(xué)物理學(xué)課程的教材，也可供成人教育及其他專業(yè)基礎(chǔ)物理課程選用。

書(shū)籍目錄

第一篇 力學(xué)第1章 質(zhì)點(diǎn)力學(xué)1.1 描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的物理量一、質(zhì)點(diǎn)參考系二、位置矢量和位移三、速度四、加速度五、圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述1.2 描述質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)系一、直角坐標(biāo)系二、平面極坐標(biāo)系三、自然坐標(biāo)系四、角量與線量的關(guān)系1.3 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩類基本問(wèn)題一、直線運(yùn)動(dòng)實(shí)例二、平面曲線運(yùn)動(dòng)實(shí)例1.4 牛頓定律及其應(yīng)用一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律二、常見(jiàn)力與基本力三、牛頓定律的應(yīng)用四、力學(xué)單位制與量綱五、慣性系與非慣性系1.5 伽利略變換章 后結(jié)束語(yǔ)一、本章 內(nèi)容小結(jié)二、應(yīng)用及前沿發(fā)展習(xí)題與思考第2章 力學(xué)中的守恒定律2.1 功和能機(jī)械能守恒定律一、功及功率二、動(dòng)能和動(dòng)能定量三、保守力勢(shì)能四、功能原理機(jī)械能守恒定律2.2 動(dòng)量動(dòng)量守恒定律一、沖量動(dòng)量及動(dòng)量定理二、質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理三、動(dòng)量守恒定律四、碰撞2.3 角動(dòng)量守恒定律一、質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量守恒定律二、質(zhì)點(diǎn)系的角動(dòng)量守恒定律章 后結(jié)束語(yǔ)一、本章 內(nèi)容小結(jié)二、應(yīng)用及前沿發(fā)展習(xí)題與思考閱讀材料A：守恒定律與對(duì)稱性第3章 剛體和流體3.1 剛體的運(yùn)動(dòng)一、剛體的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)二、剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)3.2 剛體動(dòng)力學(xué)一、剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能二、剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量三、剛體的重力勢(shì)能四、力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)定律五、力矩的功與動(dòng)能定理3.3 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角動(dòng)量守恒一、角動(dòng)量（動(dòng)量矩）二、動(dòng)量矩定理三、動(dòng)量矩守恒定律3.4 剛體的自由度3.5 剛體的進(jìn)動(dòng)和平面平行運(yùn)動(dòng)一、剛體的進(jìn)動(dòng)二、剛體的平面平行運(yùn)動(dòng)3.6 流體的基本概念一、理想流體二、實(shí)際流體3.7 理想流體的流動(dòng)一、連續(xù)性方程二、伯努利方程三、伯努利方程的應(yīng)用3.8 實(shí)際流體的流動(dòng)一、泊肅葉公式二、斯托克斯定律3.9 液體的表面現(xiàn)象一、表面張力二、彎曲液面下的附加壓強(qiáng)三、毛細(xì)現(xiàn)象章 后結(jié)束語(yǔ)一、本章 小結(jié)二、應(yīng)用及前沿發(fā)展習(xí)題與思考閱讀材料B：混沌簡(jiǎn)介第二篇 電磁學(xué)第4章 靜電場(chǎng)4.1 物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)4.2 庫(kù)侖定律4.3 電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度一、靜電場(chǎng)二、電場(chǎng)強(qiáng)度三、疊加原理和電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算4.4 高斯定理一、電力線（電場(chǎng)線）二、電通量三、高斯定理四、高斯定理應(yīng)用4.5 靜電場(chǎng)的功電勢(shì)一、靜電場(chǎng)力的功靜電場(chǎng)的環(huán)路定理二、電勢(shì)能和電勢(shì)三、電勢(shì)的計(jì)算4.6 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體一、導(dǎo)體的靜電平衡二、導(dǎo)體表面的電荷和電場(chǎng)三、靜電屏蔽4.7 電容電容器一、孤立導(dǎo)體的電容二、電容器及其電容三、幾種常見(jiàn)的電容器及其電容四、電容器的聯(lián)接4.8 穩(wěn)恒電流一、穩(wěn)恒電流和穩(wěn)恒電場(chǎng)二、歐姆定律及其微分形式三、電動(dòng)勢(shì)及其非靜電力四、基爾霍夫定律4.9 電介質(zhì)及其極化一、電介質(zhì)的電結(jié)構(gòu)二、電介質(zhì)的極化三、電極化強(qiáng)度矢量4.10 電位移矢量有介質(zhì)時(shí)的高斯定理一、極化強(qiáng)度與束縛電荷的關(guān)系二、電介質(zhì)中的高斯定理電位移矢量D4.11 電場(chǎng)的能量章后結(jié)束語(yǔ)一、本章 小結(jié)二、應(yīng)用及前沿發(fā)展習(xí)題與思考閱讀材料C：電子的發(fā)現(xiàn)和電子電荷量的測(cè)定閱讀材料D：物理學(xué)中的類比法……第5章 穩(wěn)恒磁場(chǎng)第6章 電磁感應(yīng) 電磁場(chǎng)

章節(jié)摘錄

　　一個(gè)有形狀和大小的物體的運(yùn)動(dòng)是復(fù)雜的。一般可分為平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)。本章只研究質(zhì)點(diǎn)的平動(dòng)問(wèn)題。對(duì)于質(zhì)點(diǎn)的平動(dòng)問(wèn)題的討論又分為兩個(gè)方面：?jiǎn)渭兠枋鲑|(zhì)點(diǎn)在空間的運(yùn)動(dòng)情況稱為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)；而討論運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因，如控制運(yùn)動(dòng)的方法，即說(shuō)明運(yùn)動(dòng)的因果關(guān)系稱為質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)。　　§1.1 描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的物理量　　一、質(zhì)點(diǎn)參照系　　質(zhì)點(diǎn)任何物體都是具有大小和形狀的。但是在某些情況下，物體的形狀大小對(duì)于討論它的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)緊要，例如，當(dāng)研究地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于地球直徑（約為1.2 8×10m）比地球與太陽(yáng)的距離（約為1.50×10m）小得多，地球上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于太陽(yáng)來(lái)講可視為相同，此時(shí)可以忽略地球的形狀和大小；但當(dāng)研究地球繞自身軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)則不能忽略。所以說(shuō)，只要物體運(yùn)動(dòng)的路徑比物體本身尺寸大得多的時(shí)候，就可以近似地把此物體看成只有質(zhì)量而沒(méi)有大小和形狀的幾何點(diǎn)，此抽象化的點(diǎn)就叫質(zhì)點(diǎn)。由地球的例子可以看出：把物體當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)是有條件的（即地球與太陽(yáng)的平均距離比地球直徑大得多）、相對(duì)的（地球自轉(zhuǎn)不能當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)）。　　參考系宇宙萬(wàn)物，大至日、月、星、辰，小至原子內(nèi)部的粒子都在不停地運(yùn)動(dòng)著。自然界一切物質(zhì)沒(méi)有絕對(duì)靜止的。這就是運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性。但是對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述卻是相對(duì)的。例如：坐在運(yùn)動(dòng)著的火車上的乘客看同車廂的乘客是“靜止”的，看車外地面上的人卻向后運(yùn)動(dòng)；反過(guò)來(lái)，在車外路面上的人看見(jiàn)車內(nèi)乘客隨車前進(jìn)，而路邊一同站著的人卻靜止不動(dòng)。這是因?yàn)檐噧?nèi)乘客是以“車廂”為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行觀察的，而路面上的人是以地球?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)觀察的，即當(dāng)選取不同的標(biāo)準(zhǔn)物對(duì)同一運(yùn)動(dòng)進(jìn)行描述時(shí)，所得結(jié)論不同。因此，我們就把相對(duì)于不同的標(biāo)準(zhǔn)物所描述物體運(yùn)動(dòng)情況不同的現(xiàn)象叫運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性。而被選為描述物體運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)物（或物體組）叫參考系。參考系的選取以分析問(wèn)題方便為前提。如描述星際火箭的運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始發(fā)射時(shí)，可選地球?yàn)閰⒖枷?；?dāng)它進(jìn)入繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道時(shí)，則應(yīng)以太陽(yáng)為參考系才便于描述。在地球上運(yùn)動(dòng)的物體，常以地球或地面上靜止的物體為參考系。

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