大學物理(上下）

前言

　　大學物理課程是高等學校理工科各專業(yè)學生一門重要的通識性必修基礎課。該課程所教授的基本概念、基本理論和基本方法是一個科學工作者和工程技術人員所必備的。除此之外，大學物理課程在培養(yǎng)學生樹立科學的世界觀，培養(yǎng)學生的探索精神和創(chuàng)新意識等方面，具有其他課程無法替代的作用?！　”緯悄贤ù髮W理學院教師在多年大學物理教學實踐的基礎上，結合高等教育大眾化的實際編寫而成的。本書以教育部非物理類專業(yè)物理基礎課程教學指導委員會新制定的《非物理類理工學科大學物理課程教學基本要求》為依據，注意借鑒國內外現(xiàn)有優(yōu)秀大學物理教材和高中物理新教材的長處，采用多種手段加強教材內容與生產、生活實際和現(xiàn)代科學技術的聯(lián)系，讓學生感到生活中到處都有物理。為了培養(yǎng)學生的探究精神，我們還在教材中嵌入了“討論與思考”和“課題研究”欄目，以便激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望，培養(yǎng)學生收集、處理、解決問題的綜合能力，盡早對學生進行科研訓練。　　全書分上、下兩冊，由南通大學理學院組織編寫。上冊包括力學、相對論、振動與波、氣體動理論和熱力學等內容，下冊包括電學、磁學、光學和量子物理等內容。全書由董正超主審，第1、2、3、5、6章主要由沐仁旺編寫，第7、8、9章主要由秦玉明編寫，第10、11、12章主要由戴兵編寫，第13章主要由紀憲明編寫，第4、14章主要由楊建華編寫。參加編寫的人員還有于忠衛(wèi)、方靖淮、王全、許田、成鳴飛、孫炳華、張華、李頌、李曉波、林小燕、周玲、周朋霞、姚力、羅達峰、羅禮進、袁國秋、黃云霞、韓良愷、譚志中、傅懷良、王志堅、趙永林、潘寶珠等。全書由楊建華、戴兵和秦玉明統(tǒng)稿?！　榱诉M一步幫助讀者正確理解和掌握本書的基本概念，提高分析問題和解決問題的能力，提高解題技巧，我們還擬編寫與之配套的《大學物理學習指導》（蘇大出版社出版）?！　∮捎谧髡咚接邢?，書中難免有不妥甚至錯誤之處，敬請讀者批評指正，我們將在此基礎上不斷完善。

內容概要

　　《大學物理(套裝上下冊)》分上、下兩冊，由南通大學理學院組織編寫。上冊包括力學、相對論、振動與波、氣體動理論和熱力學等內容，下冊包括電學、磁學、光學和量子物理等內容。　　《大學物理(套裝上下冊)》以教育部非物理類專業(yè)物理基礎課程教學指導委員會新制定的《非物理類理工學科大學物理課程教學基本要求》為依據，注意借鑒國內外現(xiàn)有優(yōu)秀大學物理教材和高中物理新教材的長處，采用多種手段加強教材內容與生產、生活實際和現(xiàn)代科學技術的聯(lián)系，讓學生感到生活中到處都有物理。為了培養(yǎng)學生的探究精神，我們還在教材中嵌入了“討論與思考”和“課題研究”欄目，以便激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望，培養(yǎng)學生收集、處理、解決問題的綜合能力，盡早對學生進行科研訓練。

書籍目錄

《大學物理（上冊）》目錄：　第1章　質點運動學　　1-1　質點運動的描述　　　一、質點參照系坐標系　　　二、位置矢量運動方程　　　三、位移與路程　　　四、速度　　　五、加速度　　1-2　直線運動　　　一、勻速直線運動　　　二、勻變速直線運動　　1-3　曲線運動　　　一、勻速圓周運動　　　二、變速圓周運動　　　三、圓周運動的角量表示　　　四、拋體運動　　1-4　相對運動　　思考題　　習題　第2章　質點動力學　　2-1　牛頓運動定律　　2-2　物理量的單位和量綱　　　一、基本單位和導出單位單位制　　　二、國際單位制和力學中常見的單位制　　　三、量綱式　　2-3　牛頓運動定律的應用　　　一、常見的幾種力　　　二、牛頓運動定律的應用舉例　　2-4　慣性系和非慣性系　　　一、慣性系力學的相對性原理　　　二、慣性力　　2-5　質點和質點系的動量定律　　　一、動量　　　二、沖量　　　三、質點的動量定理　　　四、質點系的動量定理　　　五、動量守恒定律　　2-6　功和能機械能守恒定律　　　一、功　　　二、功率　　　三、質點的動能定理　　　四、質點系的功能原理　　　五、機械能守恒定律　　2-7　質心質心運動定律　　　一、質心　　　二、質心運動定律　　思考題　　習題　　閱讀材料　第3章　剛體力學　　3-1　剛體的基本運動　　　一、平動　　　二、定軸轉動角速度和角加速度　　3-2　剛體的轉動慣量　　　一、轉動慣量　　　二、平行軸定理　　　三、垂直軸定理　　3-3　轉動定律　　　一、力矩　　　二、轉動定律　　3-4　剛體繞定軸轉動的動能定理　　　一、轉動動能　　　二、力矩的功　　　三、剛體繞定軸轉動的動能定理　　3-5　動量矩守恒定律　　　一、動量矩　　　二、動量矩定理　　　三、動量矩守恒定律　　思考題　　習題　第4章　狹義相對論　　4-1　基于絕對時空的力學理論　　　一、經典力學的相對性原理伽利略變換式　　　二、牛頓的絕對時空觀　　4-2　邁克耳孫-莫雷實驗　　4-3　狹義相對論的基本原理洛倫茲變換　　　一、狹義相對論的基本原理　　　二、洛倫茲變換式　　　三、洛倫茲速度變換式　　4-4　狹義相對論的時空觀　　　一、同時的相對性　　　二、長度的收縮　　　三、時間的延緩　　4-5　相對論性質量、動量和能量　　　一、質量、動量與速度的關系　　　二、狹義相對論力學的基本方程　　　三、質量與能量的關系　　　四、動量與能量的關系　　思考題　　習題　　閱讀材料　第5章　機械振動　　5-1　簡諧運動　　　一、彈簧振子的簡諧運動　　　二、運動方程　　　三、簡諧運動的矢量圖示法　　5-2　簡諧運動的能量　　　一、初始條件　　　二、簡諧運動的能量　　5-3　阻尼振動受迫振動共振　　　一、阻尼振動　　　二、受迫振動共振　　5-4　同方向簡諧運動的合成拍　　　一、同方向同頻率簡諧運動的合成　　　二、同方向不同頻率簡諧運動的合成拍　　5-5　相互垂直的簡諧運動的合成　　思考題　　習題　第6章　機械波　　6-1　機械波的產生和傳播　　　一、機械波的產生　　　二、橫波和縱波　　　三、波陣面和波射線　　　四、波的傳播速度　　　五、波長、波的周期和頻率　　6-2　平面簡諧波的波動方程　　6-3　波的能量和能流　　　一、能量和能量密度　　　二、能流和能流密度　　　三、聲強和聲強級　　　四、波的吸收　　6-4　波的衍射和干涉　　　一、惠更斯原理　　　……　第7章　氣體動理論　第8章　熱力學基礎　附錄1　矢量　附錄2　基本吳璐常量　附錄3　國際單位制（SI）　附錄4　希臘字母表及其讀音　附錄5　歷年諾貝爾物理學獎獲得者及獲獎原因　附錄6　空氣、水、太陽系一些常用數(shù)據　習題答案《大學物理（下冊）》目錄：　第9章　靜電場　　9-1　電場強度　　　一、庫侖定律　　　二、電場強度　　　三、電偶極子的電場強度　　9-2　高斯定理　　　一、電場強度通量　　　二、高斯定理及其應用　　9-3　靜電場的環(huán)路定理電勢　　　一、靜電場力所做的功　　　二、靜電場的環(huán)路定理　　　三、電勢能和電勢　　　四、電場強度與電勢梯度　　9-4　靜電場中的電偶極子　　　一、外電場對電偶極子的力矩　　　二、電偶極子在電場中的電勢能　　9-5　靜電場中的導體　　　一、靜電平衡　　　二、靜電平衡時導體上電荷的分布　　　三、靜電的應用　　9-6　電容電容器　　　一、電容器　　　二、電容器的并聯(lián)和串聯(lián)　　9-7　靜電場中的電介質　　　一、電介質的極化　　　二、電介質中的電場　　　三、電位移有電介質時的高斯定理　　9-8　靜電場的能量能量密度　　　一、電容器的儲能　　　二、靜電場的能量　思考題　習題　閱讀材料　第10章　恒定磁場　　10-1　恒定電流　　　一、電流電流密度　　　二、電流的連續(xù)性方程恒定電流條件　　10-2　電源電動勢　　10-3　磁場磁感應強度　　　一、基本磁現(xiàn)象　　　二、磁感應強度　　10-4　畢奧一薩伐爾定律　　　一、畢奧一薩伐爾定律　　　二、畢奧一薩伐爾定律的應用　　　三、運動電荷的磁場　　10-5　磁場的高斯定理　　　一、磁感線　　　二、磁通量磁場的高斯定理　　10-6　安培環(huán)路定理　　　一、安培環(huán)路定理　　　二、安培環(huán)路定理的應用　　10-7　磁場對栽流導線的作用　　　一、安培力　　　二、載流線圈在磁場中受到的力矩　　10-8　磁場對運動電荷的作用　　　一、洛倫茲力　　　二、帶電粒子在均勻磁場中的運動　　　三、霍耳效應　　　……　第11章　電磁感應　第12章　電磁場和電磁波　第13章　光學　第14章　量子物理　習題答案　參考文獻

章節(jié)摘錄

　　4-4 狹義相對論的時空觀　　運用洛倫茲變換式可以得到許多與我們的日常經驗大相徑庭的、令人驚奇的重要結論，這些結論后來被近代高能物理中的許多實驗所證實。例如，兩點之間的距離或物體的長度隨量度的慣性系的不同而不同，某一過程所經歷的時問也隨慣性系而異，以及動量與速度的關系和質能關系等。下面我們首先討論同時的相對性，然后再討論長度的收縮和時間的延緩?！　∫?、同時的相對性　　在牛頓力學里，同時性是絕對的。在一個慣性系里同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系里看來也一定是同時的。比如，2009年9月18日上午10點，昆明和南昌同時拉響人防警報，根據生活經驗，昆明和南昌兩地開始拉警報這兩個事件，無論是地面上的人還是國際空間站上的科學家看來都應該是發(fā)生在同一時刻。但是狹義相對論則認為，如果兩個事件在慣性系S中觀察時是同時的，那在慣性系S’中觀察，一般來說就不再是同時的了，這就是狹義相對論的同時的相對性。　　下面介紹愛因斯坦的“理想實驗”來說明同時的相對性。　　如圖4-4所示，設想有一車廂以勻速度u相對站臺S沿Ox軸運動。如果車廂正中間的燈P閃了一下后，則毫無疑問在隨火車一起運動的慣性系S’觀測者來看，光信號是同時到達車廂兩端A和B的?，F(xiàn)在要問：從站臺S上的觀測者來看，這兩個光信號還是同時到達A和B嗎？按照狹義相對論的光速不變原理，S系中的觀測者認為光向前和向后傳播的速度是一樣的，由于火車在運動，在光傳播的過程中，車廂向前移動了一段距離，因此光信號到達A比到達B要早一些。可見，從燈P發(fā)出的光信號到達點A和到達點B這兩個事件在火車上的觀測者看來是同時的，而在站臺上的觀測者看來是不同時的。也就是說，同時是相對的，不存在與慣性系無關的所謂絕對時間。

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