大學(xué)物理簡(jiǎn)明教程

前言

　　物理學(xué)研究自然界各種最基本的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，它為自然界中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)的相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律提供了一幅豐富多彩、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膱D畫(huà)。人類(lèi)自古至今的科學(xué)發(fā)展史雄辯地說(shuō)明，物理學(xué)是一切自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)、生命科學(xué)乃至某些社會(huì)科學(xué)的基礎(chǔ)，歷史上的一些重要技術(shù)革命，社會(huì)生產(chǎn)力的每一次飛躍提高，無(wú)不以物理學(xué)的進(jìn)展為先導(dǎo)。當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展越來(lái)越呈現(xiàn)出各學(xué)科交叉與結(jié)合的特征，在這種學(xué)科交叉的大趨勢(shì)中，最廣泛和最具影響力的乃是與物理各學(xué)科的交叉與融合，而在生命科學(xué)日益成為科研熱點(diǎn)的今天，物理學(xué)及其技術(shù)在農(nóng)學(xué)的科研和技術(shù)發(fā)展中起著越來(lái)越重要的作用?！　∪绾谓o非物理專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，尤其是農(nóng)科的學(xué)生講授大學(xué)基礎(chǔ)物理的課程，在農(nóng)業(yè)院校中有不同的看法。一種看法是，既然講授的對(duì)象是農(nóng)學(xué)（和生物）的學(xué)生，講授的內(nèi)容乃至教材要與他們的專(zhuān)業(yè)相結(jié)合，簡(jiǎn)言之，物理課要為專(zhuān)業(yè)服務(wù)。另一種看法是，物理學(xué)是一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)，農(nóng)科專(zhuān)業(yè)和理工科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生一樣，需要具備有關(guān)物理學(xué)知識(shí)的扎實(shí)基礎(chǔ)；物理學(xué)中的一套最全面、最有效的科學(xué)方法以及物理學(xué)課程對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)所起的作用是其他課程無(wú)法替代的，這才是物理課程的主要目的。我們持后一種看法。實(shí)際上作為大學(xué)基礎(chǔ)物理課程及其教材也是難以直接服務(wù)于專(zhuān)業(yè)的。一則我們的教師不夠熟悉農(nóng)學(xué)專(zhuān)業(yè)；二則即使對(duì)某一專(zhuān)業(yè)的某些方面有所了解，如果對(duì)此作較詳細(xì)的介紹，也會(huì)喧賓奪主，沖淡大學(xué)基礎(chǔ)物理的教學(xué)目的；三則農(nóng)科有數(shù)十個(gè)專(zhuān)業(yè)，數(shù)十學(xué)時(shí)的物理課程及其教材何能做到都為它們服務(wù)，這是根本辦不到的事情。當(dāng)然，我們也主張?jiān)诖髮W(xué)物理課程及其教材中，在可能的情況下舉些物理學(xué)及其技術(shù)在農(nóng)學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例，以此說(shuō)明物理學(xué)也是農(nóng)學(xué)的基礎(chǔ)和提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣，這對(duì)物理學(xué)教學(xué)無(wú)疑是有益的。　　此外，學(xué)校的一些研究生和教師經(jīng)常向我們物理教師請(qǐng)教他們?cè)诠ぷ髦杏龅降囊恍﹩?wèn)題。我們發(fā)現(xiàn)，這些問(wèn)題并不涉及高深的物理學(xué)知識(shí)或物理學(xué)前沿問(wèn)題，而往往是些物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。這從一個(gè)側(cè)面告訴我們，加強(qiáng)大學(xué)基礎(chǔ)物理學(xué)教學(xué)是很重要的。　　為了適應(yīng)許多農(nóng)、林院校物理學(xué)課程學(xué)時(shí)較少的狀況，在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中舍棄了大學(xué)基礎(chǔ)物理學(xué)中的力學(xué)內(nèi)容，對(duì)熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和量子物理基礎(chǔ)中較深的內(nèi)容也作了適當(dāng)?shù)膭h減。

內(nèi)容概要

物理學(xué)研究自然界各種最基本的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，它為自然界中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)的相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律提供了一幅豐富多彩、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膱D畫(huà)。    本書(shū)是“普通高等教育‘十一五’精品課程建設(shè)教材”之一，該書(shū)著眼于物理內(nèi)容的闡述和物理本質(zhì)的揭示，從現(xiàn)象出發(fā)，從實(shí)驗(yàn)出發(fā)。全書(shū)分12章對(duì)流體力學(xué)、液體的表面性質(zhì)、氣體動(dòng)理論、熱力學(xué)基礎(chǔ)、靜電場(chǎng)、恒定磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)與麥克斯韋方程組等作出了詳細(xì)的闡述。

書(shū)籍目錄

緒論第1章 流體力學(xué)  1.1 流體靜力學(xué)    1.1.1 靜止流體內(nèi)應(yīng)力的特點(diǎn)  壓強(qiáng)    1.1.2 靜止流體內(nèi)兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差  1.2 理想流體的定常流動(dòng)    1.2.1 理想流體    1.2.2 定常流動(dòng)  流線(xiàn)和流管    1.2.3 連續(xù)性方程    1.2.4 伯努利方程    1.2.5 伯努利方程的應(yīng)用  1.3 黏滯流體的運(yùn)動(dòng)    1.3.1 層流的黏滯定律    1.3.2 泊肅葉公式    1.3.3 湍流雷諾數(shù)    1.3.4 黏滯流體中運(yùn)動(dòng)物體受到的阻力  習(xí)題第2章 液體的表面性質(zhì)  2.1 液體的表面張力  2.2 彎曲液面的附加壓強(qiáng)  2.3 毛細(xì)現(xiàn)象    2.3.1 接觸角    2.3.2 毛細(xì)現(xiàn)象  習(xí)題第3章 氣體動(dòng)理論  3.1 理想氣體狀態(tài)方程    3.1.1 宏觀(guān)描述與微觀(guān)描述    3.1.2 平衡態(tài)和非平衡態(tài)熱力學(xué)平衡    3.1.3 理想氣體狀態(tài)方程  3.2 麥克斯韋氣體分子速率分布律    3.2.1 麥克斯韋氣體分子速率分布律    3.2.2 麥克斯韋3種統(tǒng)計(jì)分子速率  3.3 玻耳茲曼分布    3.3.1 玻耳茲曼能量分布    3.3.2 大氣分子分布  3.4 能量均分定理    3.4.1 理想氣體的壓強(qiáng)公式    3.4.2 理想氣體的溫度公式    3.4.3 能量均分定理    3.4.4 理想氣體的內(nèi)能  3.5 分子的平均碰撞頻率和平均自由程    3.5.1 分子的平均碰撞頻率    3.5.2 分子的平均自由程  3.6 輸運(yùn)現(xiàn)象的氣體動(dòng)理論    3.6.1 氣體的黏滯性    3.6.2 熱傳導(dǎo)    3.6.3 擴(kuò)散  習(xí)題第4章 熱力學(xué)基礎(chǔ)  4.1 熱力學(xué)第一定律    4.1.1 系統(tǒng)的內(nèi)能、功和熱量    4.1.2 熱力學(xué)第一定律    4.1.3 平衡過(guò)程中的熱力學(xué)第一定律    4.1.4 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體過(guò)程的應(yīng)用    4.1.5 循環(huán)過(guò)程卡諾循環(huán)  4.2 熱力學(xué)第二定律    4.2.1 熱力學(xué)第二定律的兩種表述    4.2.2 熱力學(xué)第二定律的微觀(guān)意義    4.2.3 卡諾定理  4.3 熵 熵增加原理  ……第5章 靜電場(chǎng)第6章 恒定磁場(chǎng)第7章 電磁感應(yīng)與麥克斯韋方程組第8章 振動(dòng)與波第9章 光波第10章 波粒二象性第11章 原子的理子理論第12章 專(zhuān)題選讀附錄

章節(jié)摘錄

　　第1章 流體力學(xué)　　1.1 流體靜力學(xué)　　流體力學(xué)主要研究在各種力的作用下，流體本身的狀態(tài)以及流體和固體壁面、流體和流體之間的相互作用的力學(xué)分支。按研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)方式分為流體靜力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)?！　×黧w的運(yùn)動(dòng)取決于組成流體的每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)。由于分子運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，不可能求解每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)，事實(shí)上也沒(méi)有必要這樣做。從宏觀(guān)角度來(lái)看，流體是由無(wú)數(shù)流體元連續(xù)組成的。所謂流體元，指的是這樣的一小塊流體，它的大小與放置在流體中的實(shí)物相比較是微不足道的，但比分子的平均自由程卻要大得多；它包含足夠多的分子，能施行統(tǒng)計(jì)平均求出宏觀(guān)參量，少數(shù)分子出入于流體元不會(huì)影響穩(wěn)定的平均值。流體分子的物理量（質(zhì)量、速度、動(dòng)量和能量）經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)平均后變成了流體元的質(zhì)量、速度、壓力和溫度等宏觀(guān)物理量；分子質(zhì)量、動(dòng)量和能量等輸運(yùn)過(guò)程，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)平均后表現(xiàn)為擴(kuò)散、黏滯性等宏觀(guān)性質(zhì)。將流體看成是連續(xù)的假設(shè)稱(chēng)為連續(xù)介質(zhì)假設(shè)。有了此假設(shè)才能把一個(gè)微觀(guān)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成宏觀(guān)問(wèn)題，且數(shù)學(xué)上容易處理。實(shí)驗(yàn)表明在一般情況下這個(gè)假設(shè)總是成立的。　　流體力學(xué)在水利工程學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、氣象學(xué)、氣體和液體輸運(yùn)、動(dòng)物血液循環(huán)和植物液汁輸運(yùn)等科研技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

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