普通物理學(xué)簡明教程.上冊

前言

程守洙、江之永主編的《普通物理學(xué)》（第五版），自1998年問世以來，深受廣大教師和同學(xué)的青睞，有的讀者還提出了不少寶貴意見，寄托著殷切的期望，使編者備感鼓舞，無比激動。為了答謝讀者的厚愛，本著精益求精的鳳愿，編者決定在第五版的基礎(chǔ)上，刪繁就簡，突出重點(diǎn)，由淺入深，強(qiáng)化方法，編寫一部大學(xué)物理學(xué)簡明教程。編者希望這部教程易教易學(xué)，能在大學(xué)物理學(xué)課程的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)揮更大的作用。物理學(xué)作為自然科學(xué)的主導(dǎo)學(xué)科，其基礎(chǔ)性、重要性，盡人皆知。但要使讀者學(xué)有所得，樂于學(xué)習(xí)，卻離不開一本好的教材，特別是易教易學(xué)的簡明教材。編者全面研究了第五版的簡明化問題。在保持原書風(fēng)格、特色、體例的前提下，認(rèn)為物理學(xué)的各部分在刪繁就簡時不宜一刀切。考慮到力學(xué)的基礎(chǔ)性和作為聯(lián)系高中物理與大學(xué)物理的橋梁性，力學(xué)內(nèi)容不僅不能刪，還應(yīng)適當(dāng)充實(shí)與突出。物理學(xué)的發(fā)展成長表明，力學(xué)是物理學(xué)之源，不僅是知識之源，也是方法之源。熱運(yùn)動、電磁運(yùn)動、原子核內(nèi)運(yùn)動都比機(jī)械運(yùn)動復(fù)雜，但無一不或多或少地包含著簡單的機(jī)械運(yùn)動的形式在內(nèi)。統(tǒng)計(jì)力學(xué)、電動力學(xué)、量子力學(xué)無一不帶上力學(xué)研究方法的烙印。有鑒于此，編者將原書第四篇中的振動與波動（機(jī)械振動和機(jī)械波部分）移入第一篇力學(xué)中，使機(jī)械運(yùn)動內(nèi)容更充實(shí)，研究方法更突出。相對論部分仍安排在力學(xué)篇中，目的是通過相對論認(rèn)識相對運(yùn)動在物理學(xué)研究中的重要性，為力學(xué)做個總結(jié)。編者希望力學(xué)教學(xué)能為物理學(xué)教學(xué)帶來一個良好的開端。通過力學(xué)教學(xué)，使讀者達(dá)到三個要求：一是加深對相對運(yùn)動的認(rèn)識，知道一切運(yùn)動變化都來自相對運(yùn)動。力是由物體間的相對運(yùn)動產(chǎn)生的，力的本質(zhì)是動量的轉(zhuǎn)移，它的出現(xiàn)導(dǎo)致了物體運(yùn)動狀態(tài)的變化，產(chǎn)生加速度。不僅機(jī)械運(yùn)動如此，其他運(yùn)動也是如此。洛倫茲力、電磁感應(yīng)無一不和相對運(yùn)動有關(guān)。二是通過力學(xué)研究中質(zhì)點(diǎn)、剛體、諧振子等的逐個出現(xiàn)，認(rèn)識到物理模型在解決實(shí)際問題中的重要性。在研究其他運(yùn)動時的理想氣體、平衡過程、點(diǎn)電荷、原子有核模型等都是突出主要矛盾，舍棄次要因素的有針對性的物理模型。三是知道守恒定律在科學(xué)研究中的地位和作用，初步掌握用守恒定律解決問題的方法。運(yùn)用這種方法顯然是在取隔離體，畫受力圖的方法上前進(jìn)了一大步。隔離體受力圖方法適用于對個體的研究，當(dāng)研究對象是群體或系統(tǒng)時，用守恒定律有其不可替代的優(yōu)越性?！　‰姶艑W(xué)的內(nèi)容刪節(jié)較多，突出場的觀點(diǎn)?？紤]到光是電磁波的一部分，在緊接著電磁場與電磁波后，討論了波動光學(xué)的內(nèi)容，不單獨(dú)成篇。對于近代物理內(nèi)容的取舍，編者認(rèn)為應(yīng)該加強(qiáng)那些學(xué)習(xí)新理論、新知識所必需的近代物理基礎(chǔ)理論，對量子物理的基本內(nèi)容應(yīng)予切實(shí)保證。此外，在經(jīng)典物理中增強(qiáng)現(xiàn)代觀點(diǎn)和概念，注意理論聯(lián)系實(shí)際也是必要的。從物理方法的教學(xué)來說，力學(xué)以后，重點(diǎn)介紹的物理研究方法是：對場的研究，從高斯定理和環(huán)流定理入手;對系統(tǒng)的研究，不能完全依靠確定論的牛頓力學(xué)方法，還需運(yùn)用概率論的統(tǒng)計(jì)方法等等。

內(nèi)容概要

　　《普通物理學(xué)簡明教程》是在程守洙、江之永主編的《普通物理學(xué)》（第五版）的基礎(chǔ)上根據(jù)“高等院校工科本科大學(xué)物理教學(xué)基本要求”編寫而成的?！镀胀ㄎ锢韺W(xué)簡明教程》緊扣“教學(xué)基本要求”，刪繁就簡、突出重點(diǎn)、由淺入深、強(qiáng)化方法，以適應(yīng)高等教育大眾化的要求，書中所選內(nèi)容均為“教學(xué)基本要求”中的必學(xué)內(nèi)容，部分選學(xué)內(nèi)容以小字排印。由于《普通物理學(xué)簡明教程》內(nèi)容是《普通物理學(xué)》（第五版）的核心內(nèi)容，故與《普通物理學(xué)》（第五版）配套使用的輔助教材同樣適用于《普通物理學(xué)簡明教程》。《普通物理學(xué)簡明教程》分上、下兩冊出版，上冊包括力學(xué)和熱學(xué)，下冊包括電磁場和量子物理。《普通物理學(xué)簡明教程》作為高等院校工科各專業(yè)80～110學(xué)時大學(xué)物理基礎(chǔ)課程的教材，也可以供其他有關(guān)專業(yè)選用和社會讀者閱讀。

書籍目錄

第一章 質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動§1.1 質(zhì)點(diǎn) 參考系 運(yùn)動表式§1.2 位移 速度 加速度§1.3 圓周運(yùn)動及其描述§1.4 曲線運(yùn)動表式的矢量形式§1.5 運(yùn)動關(guān)系的相對性 伽利略坐標(biāo)變換思考題習(xí)題第二章 牛頓運(yùn)動定律§2.1 牛頓第一定律和第三定律§2.2 常見力和基本力§2.3 牛頓第二定律及其微分形式§2.4 牛頓運(yùn)動定律應(yīng)用舉例§2.5 牛頓第二定律積分形式之一：動量定理§2.6 牛頓第二定律積分形式之二：動能定理§2.7 非慣性系 慣性力閱讀材料A 混沌和自組織現(xiàn)象思考題習(xí)題第三章 運(yùn)動的守恒定律§3.1 保守力 勢能§3.2 功能原理§3.3 機(jī)械能守恒定律 宇宙速度§3.4 動量守恒定律 火箭飛行§3.5 碰撞§3.6 質(zhì)點(diǎn)的角動量和角動量守恒定律思考題習(xí)題第四章 剛體的轉(zhuǎn)動§4.1 剛體的平動、轉(zhuǎn)動和定軸轉(zhuǎn)動§4.2 剛體的角動量 轉(zhuǎn)動動能 轉(zhuǎn)動慣量§4.3 力矩 剛體定軸轉(zhuǎn)動定律§4.4 定軸轉(zhuǎn)動的動能定理§4.5 定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量定理和角動量守恒定律§4.6 進(jìn)動思考題習(xí)題第五章 機(jī)械振動§5.1 簡諧振動§5.2 阻尼振動§5.3 受迫振動 共振§5.4 同方向的簡諧振動的合成§5.5 相互垂直的簡諧振動的合成思考題習(xí)題第六章 機(jī)械波§6.1 機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播§6.2 平面簡諧波 波動方程§6.3 波的能量 波的強(qiáng)度§6.4 聲波§6.5 惠更斯原理 波的衍射、反射和折射§6.6 波的疊加原理 波的干涉 駐波§6.7 多普勒效應(yīng)閱讀材料B 超聲、次聲和噪聲思考題習(xí)題第七章 相對論基礎(chǔ)§7.1 伽利略相對性原理 經(jīng)典力學(xué)的時空觀§7.2 狹義相對論基本原理 洛倫茲坐標(biāo)變換式§7.3 相對論速度變換公式§7.4 狹義相對論時空觀§7.5 狹義相對論動力學(xué)基礎(chǔ)思考題習(xí)題第八章 氣體動理論§8.1 狀態(tài) 過程 理想氣體§8.2 分子熱運(yùn)動和統(tǒng)計(jì)規(guī)律§8.3 氣體動理論的壓強(qiáng)公式§8.4 理想氣體的溫度公式§8.5 能量均分定理 理想氣體的內(nèi)能§8.6 麥克斯韋速率分布律§8.7 玻爾茲曼分布律 重力場中粒子按高度的分布§8.8 分子的平均碰撞次數(shù)及平均自由程§8.9 氣體內(nèi)的遷移現(xiàn)象§8.10 真實(shí)氣體 范德瓦耳斯方程思考題習(xí)題第九章 熱力學(xué)基礎(chǔ)§9.1 熱力學(xué)第一定律§9.2 熱力學(xué)第一定律對于理想氣體等值過程的應(yīng)用§9.3 絕熱過程 多方過程§9.4 焦耳－湯姆孫實(shí)驗(yàn) 真實(shí)氣體的內(nèi)能§9.5 循環(huán)過程 卡諾循環(huán)§9.6 熱力學(xué)第二定律§9.7 可逆過程與不可逆過程 卡諾定理§9.8 熵§9.9 熵增加原理 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義閱讀材料C 熵與能源附錄Ⅰ附錄Ⅱ習(xí)題答案

章節(jié)摘錄

插圖：自然界，無限廣闊，豐富多彩。形形色色的物質(zhì)在其中不斷地運(yùn)動變化著。什么是物質(zhì)？大至日、月、星辰，小到分子、原子、電子，都是物質(zhì)。固體、液體、氣體和等離子體，這些實(shí)物是物質(zhì)；電場、磁場、重力場和引力場，這些場也是物質(zhì)。一切物質(zhì)都在不停地運(yùn)動著、變化著，絕對不運(yùn)動的物質(zhì)是不存在的。日月的運(yùn)行、江河的奔流、生物的代謝，這些都是物質(zhì)運(yùn)動變化的例子。正如恩格斯所指明：“運(yùn)動，就最一般的意義來說，就它被理解為存在的方式、被理解為物質(zhì)的固有屬性來說，它包括宇宙中發(fā)生的一切變化和過程，從單純的位置移動起直到思維?！雹傥锢韺W(xué)研究的是物質(zhì)運(yùn)動最基本最普遍的形式，包括機(jī)械運(yùn)動、分子熱運(yùn)動、電磁運(yùn)動、原子和原子核內(nèi)的運(yùn)動等等，顯然這些運(yùn)動并非都是簡單的。物理學(xué)所研究的運(yùn)動，普遍地存在于其他高級的、復(fù)雜的物質(zhì)運(yùn)動形式之中，因此，物理學(xué)所研究的規(guī)律具有極大的普遍性?？梢哉J(rèn)為，物理學(xué)是除數(shù)學(xué)以外，一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)，也是當(dāng)代工程技術(shù)的重大支柱。對物理學(xué)的這個評價，決非過甚其詞?；仡櫸锢韺W(xué)發(fā)展的全過程，可以加深我們對物理學(xué)重要性的認(rèn)識。物理學(xué)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了三次大突破。在17、18世紀(jì)，由于牛頓力學(xué)的建立和熱力學(xué)的發(fā)展，不僅有力地推動了其他學(xué)科的進(jìn)展，而且適應(yīng)了研制蒸汽機(jī)和發(fā)展機(jī)械工業(yè)的社會需要，引起了第一次工業(yè)革命，極大地改變了工業(yè)生產(chǎn)的面貌。到了19世紀(jì)，在法拉第一麥克斯韋（Faraday-Maxwell）電磁理論的推動下，人們成功地制造了電機(jī)、電器和電訊設(shè)備，引起了工業(yè)電氣化，使人類進(jìn)入了應(yīng)用電能的時代，這就是第二次工業(yè)革命。20世紀(jì)以來，由于相對論和量子力學(xué)的建立，人們對原子、原子核結(jié)構(gòu)的認(rèn)識日益深入。在此基礎(chǔ)上，人們實(shí)現(xiàn)了原子核能和人工放射性同位素的利用；促成了半導(dǎo)體、核磁共振、激光、超導(dǎo)、紅外遙感、信息技術(shù)等新興技術(shù)的發(fā)明；許多邊緣學(xué)科發(fā)展起來了。新興工業(yè)猶如雨后春筍，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)正在經(jīng)歷一場偉大的革命，人類進(jìn)入了原子能、電子計(jì)算機(jī)、自動化、半導(dǎo)體、激光、空間科學(xué)等高新技術(shù)的時代。物理學(xué)的發(fā)展過程，是人類對客觀世界認(rèn)識過程中的一個重要組成部分。

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《普通物理學(xué)簡明教程(上)》是高等教育出版社出版。

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